Forskare i Kanada, USA och Europa har utvecklat ett nytt sätt att på distans mäta jordens magnetfält - genom att zappa ett lager natriumatomer som flyter 100 kilometer över planeten med lasrar på marken.

Tekniken, dokumenterade den här veckan i Naturkommunikation , fyller ett gap mellan mätningar som görs på jordens yta och på mycket högre höjd genom satelliter i omloppsbana.

"Magnetfältet på denna höjd i atmosfären påverkas starkt av fysiska processer som solstormar och elektriska strömmar i jonosfären, "säger Paul Hickson, en astrofysiker vid University of British Columbia (UBC) och författare på tidningen.

"Vår teknik mäter inte bara magnetfältets styrka på en höjd som traditionellt har varit dold, det har sidoeffekten att tillhandahålla ny information om rymdväder och atomprocesser som förekommer i regionen. "

Natriumatomer deponeras kontinuerligt i mesosfären av meteorer som förångas när de kommer in i jordens atmosfär. Forskare vid European Southern Observatory (ESO), University of Mainz och UBC använde en markbaserad laser för att excitera lagret av natriumatomer och övervaka ljuset som de avger som svar.

"De upphetsade natriumatomerna vinglar som snurror i närvaro av ett magnetfält, "förklarar Hickson." Vi uppfattar detta som en periodisk svängning i det ljus vi övervakar, och kan använda det för att bestämma magnetfältstyrkan. "

Hickson och UBC Ph.D. studenten Joschua Hellemeier utvecklade fotonräknaren som används för att mäta ljuset som kommer tillbaka från de upphetsade natriumatomerna, och deltog i observationer utförda vid astronomiska observatorier i La Palma.

ESO -teamet, ledd av Bonaccini Calia, banbrytande världsledande laserteknik för astronomisk adaptiv optik som används i experimentet. Projektledare Felipe Pedreros och Dmitry Budker (Johannes Gutenberg University), Simon Rochester och Ronald Holzloehner (ESO), experter på laser-atom-interaktioner, ledde den teoretiska tolkningen och modelleringen för studien.