Forskare vid University of New Hampshire har fångat en svårsynt singulär händelse som involverar "magnetisk återanslutning"-processen genom vilken glesa partiklar och energi runt jorden kolliderar och ger en snabb men mäktig explosion-i jordens magnetotail, den magnetiska miljön som spårar bakom planeten.

Magnetisk återanslutning har förblivit lite av ett mysterium för forskare. De vet att det existerar och har dokumenterat de effekter som energiexplosionerna kan ha - utlöser auroror och möjligen orsakar kaos på elnät vid extremt stora händelser - men de har inte helt förstått detaljerna. I en studie publicerad i tidskriften Vetenskap , forskarna beskriver de första synpunkterna på de kritiska detaljerna om hur denna energiomvandlingsprocess fungerar i jordens magnetstjärna.

"Detta var en anmärkningsvärd händelse, "sade Roy Torbert från Space Science Center vid UNH och biträdande huvudutredare för NASA:s Magnetospheric Multiscale -uppdrag, eller MMS. "Vi har länge vetat att det förekommer i två typer av regimer:asymmetriska och symmetriska men det är första gången vi har sett en symmetrisk process."

Magnetisk återanslutning sker runt jorden varje dag på grund av magnetfältlinjer som vrider och återansluter. Det händer på olika sätt på olika platser, med olika effekter. Partiklar i starkt joniserade gaser, kallas plasma, kan omvandlas och orsaka en enda kraftig explosion, bara en bråkdel av en sekund lång, som kan leda till att starka elektronströmmar flyger iväg med supersonisk hastighet. Vyn, som upptäcktes som en del av forskarnas arbete med MMS -uppdraget, hade tillräckligt med upplösning för att avslöja dess skillnader från andra återanslutningsregimer runt planeten som den asymmetriska processen som finns i magnetopausen runt jorden som är närmare solen.

"Detta är viktigt eftersom ju mer vi vet och förstår om dessa återanslutningar, sa Torbert, "ju mer kan vi förbereda oss för extrema händelser som är möjliga från återanslutningar runt jorden eller var som helst i universum."

Magnetisk återanslutning sker också på solen och över hela universum - i alla fall skjuter vi kraftigt ut partiklar och driver mycket av förändringen vi ser i dynamiska rymdmiljöer - så att lära oss om det runt jorden hjälper oss också att förstå återanslutning på andra platser i universum som kan inte nås med rymdfarkoster. Ju mer vi förstår om olika typer av magnetisk återanslutning, ju mer vi kan sammanfoga hur sådana explosioner kan se ut någon annanstans.

För den första rapporterade asymmetriska händelsen den 16 oktober, 2015, och nu denna symmetriska händelse den 11 juli, 2017, NASA:s MMS -uppdrag skapade historia genom att flyga genom magnetiska återanslutningshändelser nära jorden. De fyra MMS-rymdfarkosterna som sköts upp från en enda raket var bara inne i händelserna under några sekunder, men de instrument som UNH-forskare hjälpte till att utveckla kunde samla in data i en oöverträffad hastighet hundra gånger snabbare än någonsin tidigare. Som ett resultat, för första gången, forskare kunde spåra hur magnetfälten förändrades, nya elektriska fält presenteras, liksom hastigheterna och riktningen för de olika laddade partiklarna.