En ny studie beskriver ett nytt sätt att skapa Saturnus strålningsbälten. Kredit:Emma Woodfield
Ett team av internationella forskare från BAS, University of Iowa och GFZ German Research Center for Geosciences har upptäckt en ny metod för att förklara hur strålningsbälten bildas runt planeten Saturnus.
Runt Saturnus, och andra planeter inklusive jorden, energiladdade partiklar fångas i magnetfältet. Här bildar de munkformade zoner nära planeten, kända som strålningsbälten, som Van Allen-bälten runt jorden där elektroner färdas nära ljusets hastighet.
Data som samlats in av rymdfarkosten NASA Cassini, som kretsade runt Saturnus i 13 år, i kombination med en BAS-datormodell har gett nya insikter om beteendet hos dessa snabbt rörliga elektroner. Upptäckten kullkastar den accepterade synen bland rymdforskare om de mekanismer som är ansvariga för att accelerera elektronerna till sådana extrema energier i Saturnus strålningsbälten. Teamets resultat publiceras i tidskriften Naturkommunikation denna vecka (torsdag 29 november).
Det har alltid antagits att runt Saturnus, elektroner accelereras till extremt höga energier genom en process som kallas radiell diffusion, där elektroner upprepade gånger knuffas mot planeten, öka sin energi. Ett alternativt sätt att accelerera elektroner är deras interaktion med plasmavågor som sker runt jorden och Jupiter med Chorus-vågor. Runt Saturnus, Körvågor har avfärdats som ineffektiva; dock, författarna upptäckte att i Saturnus unika miljö, det är en annan form av plasmavåg som kallas Z-mode-vågen som är kritisk.
Enligt huvudförfattaren, Dr Emma Woodfield från British Antarctic Survey:"Denna forskning är verkligen spännande eftersom högenergielektronerna i strålningsbältet runt Saturnus alltid har antagits komma från radiell diffusion. Vi har identifierat ett annat sätt att skapa ett strålningsbälte som inte Den här studien ger oss en bättre förståelse för hur strålningsbälten fungerar över hela solsystemet och kommer att hjälpa modellbyggare att förutsäga rymdväder mer exakt på jorden, vilket i sin tur kommer att skydda både astronauter och satelliter från strålningsrisker."
Dr Emma Woodfield fortsätter:
"Saturnus gav oss möjligheten till rikliga Z-lägesvågor, att verkligen testa vad dessa vågor kan göra med elektronerna i stor skala. Vissa människor tror att planeter bara är kalla stenbitar som färdas genom tomma rymden, men hur varje planet interagerar med partiklarna i rymden är komplext, unik och utsökt, och att studera dem kan berätta om vår egen planet och de sällsynta extrema händelser som ibland inträffar."
Prof Yuri Shprits från GFZ German Research Center for Geosciences säger:"Jag tror att det är mest avgörande att förstå de yttre planeternas extrema strålningsmiljöer. Dessa studier ger oss en unik möjlighet att utvärdera de potentiella extremerna av terrestra rymdväder och att förstå vad rymdens väderförhållanden kan vara runt planeter bortom vårt solsystem (exoplaneter)".
Teamet drar slutsatsen att elektronacceleration av Z-modvågor är snabbare när det gäller att aktivera elektroner i Saturnus strålningsbälte än radiell diffusion och båda mekanismerna kommer att arbeta tillsammans för att upprätthålla strålningsbältet vid Saturnus.
Bildning av elektronstrålningsbälten vid Saturnus genom Z-mode-vågacceleration av E.E. Woodfield, R.B. Horne, S.A Glauert, J.D. Menietti, Y.Y. Shprits och W.S. Kurth publiceras i Naturkommunikation här
Van Allen strålningsbälten
Van Allens strålningsbälten upptäcktes av den första amerikanska satelliten Explorer I, som lanserades under det internationella geofysiska året 1957-58. De består av energiladdade partiklar fångade inuti jordens magnetfält, som omger jorden som en ringmunk. Energirika elektroner i jordens Van Allen-strålningsbälten upptar två distinkta regioner.
