Omfattningen av jordens geocorona. Där jordens atmosfär smälter in i yttre rymden, det finns ett moln av väteatomer som kallas geokorona. Notera:illustrationen är inte skalenlig. Kredit:ESA
Det gasformiga lagret som omsluter jorden når upp till 630, 000 kilometer bort, eller 50 gånger diametern på vår planet, enligt en ny studie baserad på observationer från ESA/NASA Solar and Heliospheric Observatory, SOHO, och publicerad i AGU:s Journal of Geophysical Research :Rymdfysik.
"Månen flyger genom jordens atmosfär, " säger Igor Baliukin från Rysslands rymdforskningsinstitut, huvudförfattare till uppsatsen som presenterar resultaten. "Vi var inte medvetna om det förrän vi dammade av observationer som gjordes för över två decennier sedan av rymdfarkosten SOHO."
Där vår atmosfär smälter in i yttre rymden, det finns ett moln av väteatomer som kallas geokorona. Ett av rymdfarkostinstrumenten, SVAN, använde sina känsliga sensorer för att spåra vätesignaturen och exakt detektera hur långt utkanten av geocorona är. Dessa observationer kunde endast göras under vissa tider på året, när jorden och dess geokorona kom till synen för SWAN.
För planeter med väte i sina exosfärer, vattenånga ses ofta närmare deras yta. Det är fallet för jorden, Mars och Venus.
"Detta är särskilt intressant när man letar efter planeter med potentiella reservoarer av vatten bortom vårt solsystem, " förklarar Jean-Loup Bertaux, medförfattare och tidigare huvudutredare för SWAN.
Det första teleskopet på månen, placerad av Apollo 16-astronauter 1972, fångade en suggestiv bild av geokoronan som omger jorden och lyser starkt i ultraviolett ljus.
"Vid den tiden, astronauterna på månens yta visste inte att de faktiskt var inbäddade i utkanten av geocorona, säger Jean-Loup.
Jordens geokorona från månen. Jorden och dess vätehölje, eller geocorona, sett från månen. Denna ultravioletta bild togs 1972 med en kamera som styrdes av Apollo 16-astronauter på månen. Kredit:NASA
Moln av väte
Solen interagerar med väteatomer genom en speciell våglängd av ultraviolett ljus som kallas Lyman-alfa, som atomerna både kan absorbera och avge. Eftersom denna typ av ljus absorberas av jordens atmosfär, det kan bara observeras från rymden.
Tack vare sin väteabsorptionscell, SWAN-instrumentet kunde selektivt mäta Lyman-alfa-ljuset från geokorona och kasta väteatomer längre ut i det interplanetära rymden.
Den nya studien avslöjade att solljus komprimerar väteatomer i geocorona på jordens dagsida, och producerar även ett område med ökad densitet på nattsidan. Den tätare dagsidan av väte är fortfarande ganska gles, med bara 70 atomer per kubikcentimeter vid 60, 000 kilometer över jordens yta, och cirka 0,2 atomer på månens avstånd.
"På jorden skulle vi kalla det vakuum, så denna extra vätekälla är inte tillräckligt betydande för att underlätta utforskning av rymden, " säger Igor. Den goda nyheten är att dessa partiklar inte utgör något hot för rymdresenärer på framtida besättningsuppdrag som kretsar runt månen.
"Det finns också ultraviolett strålning associerad med geokorona, när väteatomerna sprider solljus i alla riktningar, men påverkan på astronauter i månens omloppsbana skulle vara försumbar jämfört med den huvudsakliga strålningskällan – solen, säger Jean-Loup Bertaux.
På den negativa sidan, Jordens geokorona kan störa framtida astronomiska observationer som utförs i månens närhet.
SOHO observation av geocorona. Intensiteten av utsläpp av väteatomer i den yttersta delen av jordens atmosfär, geocorona, mätt med SWAN-instrumentet ombord på ESA/NASA Solar and Heliospheric Observatory, SOHO. Låg intensitet indikeras i blått, hög intensitet i rött. Data avslöjade att geokorona sträcker sig långt bortom månens omloppsbana, nå upp till 630, 000 kilometer över jordens yta, eller 50 gånger vår planets diameter. Jorden ligger i mitten av det vita området, för liten för att vara synlig i denna skala; månens omloppsbana runt jorden anges som en prickad ellips som referens. Kredit:ESA/NASA/SOHO/SWAN; I. Baliukin et al (2019)
"Rymdelteleskop som observerar himlen i ultravioletta våglängder för att studera den kemiska sammansättningen av stjärnor och galaxer skulle behöva ta hänsyn till detta, ", tillägger Jean-Loup.
Arkivens kraft
Lanserades i december 1995, SOHO rymdobservatoriet har studerat solen, från dess djupa kärna till den yttre koronan och solvinden, i över två decennier. Satelliten kretsar runt den första Lagrangepunkten (L1), cirka 1,5 miljoner kilometer från jorden mot solen.
Denna plats är en bra utsiktspunkt för att observera geocorona från utsidan. SOHO:s SWAN-instrument avbildade jorden och dess utökade atmosfär vid tre tillfällen mellan 1996 och 1998.
Jean-Loup och Igors forskargrupp i Ryssland bestämde sig för att hämta denna datamängd från arkiven för vidare analys. Dessa unika vyer av hela geocorona sett från SOHO kastar nu nytt ljus över jordens atmosfär.
"Data som arkiverats för många år sedan kan ofta utnyttjas för ny vetenskap, säger Bernhard Fleck, ESA SOHO-projektforskare. "Denna upptäckt belyser värdet av data som samlades in för över 20 år sedan och SOHOs exceptionella prestanda."
Den här historien återpubliceras med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.
