Samma fenomen som orsakar norrsken – de magiska gardiner av grönt ljus som ofta syns från jordens polära områden – orsakar utarmning av mesosfäriskt ozonskikt. Denna utarmning kan ha betydelse för globala klimatförändringar och därför, Det är viktigt att förstå detta fenomen.

Nu, en grupp forskare ledda av Prof. Yoshizumi Miyoshi från Nagoya University, Japan, har observerat, analyserat, och gav större insikt om detta fenomen. Fynden publiceras i Nature's Vetenskapliga rapporter .

I jordens magnetosfär – området med magnetfält runt jorden – förblir elektroner från solen fångade. Interaktioner mellan elektroner och plasmavågor kan få de fångade elektronerna att fly och komma in i jordens övre atmosfär (termosfären). Detta fenomen, kallas elektronfällning, är ansvarig för norrsken. Men, färska studier visar att detta också är ansvarigt för lokala ozonskiktsutarmningar i mesosfären (lägre än termosfären) och kan ha en viss påverkan på vårt klimat.

Vad mer, denna ozonnedbrytning vid mesosfären kan inträffa specifikt under norrsken. Och medan forskare har studerat elektronutfällning i förhållande till norrsken, ingen har kunnat tillräckligt klargöra hur det orsakar mesosfärisk ozonnedbrytning.

Prof. Miyoshi och team tog tillfället i akt att ändra denna berättelse under en måttlig geomagnetisk storm över den skandinaviska halvön 2017. De riktade sina observationer mot "pulserande norrsken" (PsA), en typ av svagt norrsken. Deras observationer var möjliga genom samordnade experiment med radarn European Incoherent Scatter (EISCAT) (på en höjd mellan 60 och 120 km där PsA förekommer), den japanska rymdfarkosten Arase, och all-sky kameranätverket.

Arase-data visade att de fångade elektronerna i jordens magnetosfär har ett brett energiområde. Det indikerade också närvaron av körvågor, en typ av elektromagnetisk plasmavåg, i den delen av rymden. Datorsimuleringar visade sedan att Arase hade observerat plasmavågor som orsakade utfällningar av dessa elektroner över det breda energiområdet, vilket stämmer överens med EISCAT-observationer nere i jordens termosfär.

Analys av EISCAT-data visade att elektroner med ett brett energiområde, från några keV (kiloelektronvolt) till MeV (megaelektronvolt), utfällning för att orsaka PsA. Dessa elektroner bär tillräckligt med energi för att penetrera vår atmosfär till lägre än 100 km, upp till ~60 km höjd, där mesosfäriskt ozon ligger. Faktiskt, datorsimuleringar med EISCAT-data visade att dessa elektroner omedelbart bryter ner det lokala ozonet i mesosfären (med mer än 10 %) när de träffar det.

Prof. Miyoshi förklarar, "PsAs förekommer nästan dagligen, är spridda över stora områden, och håller i timmar. Därför, ozonnedbrytningen från dessa händelser kan vara betydande." På tal om den större betydelsen av dessa fynd, Prof. Miyoshi fortsätter:"Detta är bara en fallstudie. Ytterligare statistiska studier behövs för att bekräfta hur mycket ozonförstöring som sker i mellanatmosfären på grund av elektronutfällning. När allt kommer omkring, påverkan av detta fenomen på klimatet kan potentiellt påverka det moderna livet."