Forskare har just publicerat en teori om vad som driver det himmelska fenomenet STEVE, de aurora-liknande glöd amatör sky-watchers gjorde forskarna uppmärksamma 2016.

Norra och södra ljuset, eller norrsken, brukar dyka upp som virvlande gröna ljusband som sprider sig över natthimlen nära polerna. Men STEVE är ett tunt band av mauve eller vitt ljus som sträcker sig från öst till väst, närmare ekvatorn än där auroror brukar dyka upp och på mycket högre höjder.

Forskare trodde först att STEVE var en ny typ av norrsken, men tidigare forskning visar att ljuset inte produceras på samma sätt. Forskare är fortfarande osäkra på vad som genererar STEVEs ljus, men en grupp rymdfysiker misstänker nu att STEVE tänds när snabbt flödande plasma-floder startar vissa kemiska reaktioner högt i atmosfären.

Teorin är otestad, men om det visar sig vara korrekt, det skulle betyda att det finns en ny mekanism för att generera glödande ljus i jordens övre atmosfär, enligt forskarna.

"Det är bara spännande för mig att hitta något där, du kan ställa en mycket enkel fråga om det, tycka om, "Vad är detta?" Och det visar sig att svaret på den frågan är mycket nyanserat och spännande och kan indikera ny fysik, sa Brian Harding, en rymdfysiker vid University of California Berkeley och huvudförfattare till en ny studie som beskriver teorin i AGU:s tidskrift Geofysiska forskningsbrev .

Ett annat slags ljus

Jordens magnetfält skapar en kokong runt planeten som kallas magnetosfären. När laddade partiklar som strömmar från solen stör jordens magnetosfär, vissa partiklar i magnetosfären - mestadels nakna protoner och elektroner - regnar ner i den övre atmosfären. Dessa laddade partiklar exciterar syre och kvävgas i atmosfären, som ger ljus i olika färger.

När forskare började studera STEVE, de tyckte att det var en slags norrsken. Men en studie från 2018 visade att dess glöd inte beror på att laddade partiklar regnar ner i jordens övre atmosfär, och forskare har sedan dess undrat över vad som orsakar STEVE.

Den första vetenskapliga studien som publicerades på STEVE hittade en ström av snabbt rörligt plasma-en het gas av laddade partiklar och elektroner-som passerade genom atmosfären precis där STEVE-händelser inträffade. Forskarna misstänkte att dessa partiklar var kopplade till STEVE men var osäkra på om de var orsaken till det. Dessa supersnabba plasmaflöden strömmar genom den övre atmosfären när magnetosfären störs, med ungefär den hastighet det tar att kretsa runt jorden, och STEVE sker endast under de snabbaste flödena.

Harding och hans kollegor misstänker att de snabbaste plasmafloderna bryter kemiska bindningar i den övre atmosfären, utlöser reaktioner som producerar ljus. I den nya studien, Harding och hans kollegor utarbetade en teori för att förklara hur denna process kunde producera STEVEs karakteristiska ljusband och testade deras idé med en enkel simulering för att se om kemin fungerade.

Jordens atmosfär består till största delen av kväve och syrgas:par av kväve och syreatomer bundna (N ₂ och O. ₂ ). Men i den övre atmosfären där STEVE förekommer, syremolekyler går lättare sönder, och enstaka syreatomer finns ofta (O).

Harding och hans team föreslår att när plasmaströmmarna är heta och tillräckligt snabba, de kan dela isär kvävemolekyler (N ₂ ), som sedan kombineras med enstaka syreatomer för att bilda kväveoxid (NO). Kväveoxiden tar sedan tag i en annan fri syreatom för att skapa kvävedioxid (NO ₂ ), en reaktion som också ger ljus. Forskarna misstänker att STEVEs sken är ljuset från denna kemiska reaktion, vilket är vettigt eftersom STEVE hittas precis där dessa plasmaströmmar förekommer.

Forskarna testade sin teori med en enkel simulering och fann att idén är livskraftig - i teorin, kemin kan förklara beteendet hos STEVE. Idén har inte testats ännu i atmosfären, men Harding tycker att det är ett spännande perspektiv.

"Det vore mer spännande om det var fel, då är vi tillbaka på ruta ett, och naturen hade förvirrat oss igen, " han sa.

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av bloggar om jord- och rymdvetenskap, värd av American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.