หลายพันไมล์เหนือโลกกฎการพยากรณ์อากาศในอวกาศ เป็นสถานที่ที่ดูว่างเปล่าและอ้างว้าง - เป็นสถานที่ลึกลับที่เรียกว่า "พลาสมาเย็น" ได้รับการค้นพบมากมายและอาจมีความเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อกับดวงอาทิตย์ ในขณะที่มันยังคงซ่อนอยู่แทบนักวิจัยชาวสวีเดนได้สร้างวิธีการใหม่ในการวัดไอออนที่เย็นและมีประจุ ด้วยหลักฐานมากกว่าที่เคยคิดไว้การค้นพบใหม่เหล่านี้อาจช่วยให้เราทราบว่าเกิดอะไรขึ้นรอบ ๆ ดาวเคราะห์ดวงอื่นและดาวเทียมจากธรรมชาติ
“ ยิ่งคุณมองหาไอออนพลังงานต่ำยิ่งพบมากขึ้นเท่านั้น” Mats Andre ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์อวกาศจากสถาบันฟิสิกส์อวกาศสวีเดนแห่งสวีเดนในเมือง Uppsala ประเทศสวีเดนและหัวหน้าทีมวิจัยที่ยอมรับผลการวิจัย ตีพิมพ์ในจดหมายงานวิจัยธรณีฟิสิกส์วารสารของสมาคมธรณีฟิสิกส์อเมริกัน “ เราไม่รู้ว่าออกไปที่นั่นมากแค่ไหน มันเป็นมากกว่าที่ฉันคิดไว้”
ปริศนานี้มาจากที่ใด ไอออนพลังงานต่ำเริ่มต้นในชั้นบรรยากาศส่วนบนของเราเรียกว่าชั้นบรรยากาศ ที่นี่พลังงานแสงอาทิตย์สามารถดึงอิเล็กตรอนออกจากโมเลกุลทำให้อะตอมเช่นออกซิเจนและไฮโดรเจนมีประจุเป็นบวก อย่างไรก็ตามการหาอิออนทางกายภาพเหล่านี้มีปัญหา ในขณะที่นักวิจัยรู้ว่าพวกเขาอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 100 กิโลเมตร (60 ไมล์), Andre และเพื่อนร่วมงานของ Chris Cully ทำให้ไซต์ของพวกเขาสูงขึ้น - ระหว่าง 20,000 ถึง 100,000 กม. (12,400 ถึง 60,000 ไมล์) ที่ขอบปริมาณของไอออนเย็นจะแตกต่างกันระหว่าง 50 ถึง 70% ... สร้างมวลของพื้นที่ส่วนใหญ่
อย่างไรก็ตามไม่พบสถานที่แห่งเดียวในพลาสมาเย็น จากข้อมูลการวิจัยดาวเทียมและการคำนวณโซนความสูงสูงบางแห่งมีไอออนพลังงานต่ำอย่างต่อเนื่อง ไกลที่สุดเท่าที่จะทำได้ทีมก็ตรวจจับพวกมันที่ระดับความสูง 100,000 กม.! จากการสำรวจของ Andre พบว่าการค้นพบไอออนที่ค่อนข้างเย็นจำนวนมากในภูมิภาคนี้น่าแปลกใจเพราะมีพลังงานมากมายที่กระทบกับระดับความสูงของโลกจากลมสุริยะซึ่งเป็นพลาสมาร้อนประมาณ 1,000 เท่าที่ร้อนกว่าที่ Andre คิดว่าเย็น หนาวแค่ไหน? “ ไอออนพลังงานต่ำมีพลังงานที่จะสอดคล้องกับประมาณ 500,000 องศาเซลเซียส (ประมาณหนึ่งล้านองศาฟาเรนไฮต์) ที่ความหนาแน่นของก๊าซทั่วไปที่พบบนโลก แต่เนื่องจากความหนาแน่นของไอออนในอวกาศต่ำมากดาวเทียมและยานอวกาศจึงสามารถโคจรโดยไม่ลุกเป็นไฟ”
การระบุไอออนพลังงานต่ำเหล่านี้และการวัดปริมาณของวัสดุที่จะออกจากบรรยากาศของเรานั้นเป็นงานที่เข้าใจยาก การประชุมเชิงปฏิบัติการของอังเดรเป็นดาวเทียมและเป็นหนึ่งในสี่ขององค์การอวกาศยุโรปแห่ง CLUSTER มันเป็นที่ตั้งของเครื่องตรวจจับที่สร้างขึ้นจากเส้นลวดที่ละเอียดซึ่งวัดสนามไฟฟ้าระหว่างพวกมันในระหว่างการหมุนของดาวเทียม อย่างไรก็ตามเมื่อมีการรวบรวมข้อมูลนักวิจัยพบคู่ของความลึกลับ - สนามไฟฟ้าแรงสูงในพื้นที่ที่ไม่คาดคิดของพื้นที่และสนามไฟฟ้าที่ไม่ผันผวนอย่างเท่าเทียมกัน
“ สำหรับนักวิทยาศาสตร์มันดูน่าเกลียดทีเดียว” อังเดรกล่าว “ เราพยายามที่จะคิดออกว่ามีอะไรผิดปกติกับเครื่องดนตรี จากนั้นเราก็รู้ว่าไม่มีอะไรผิดปกติกับเครื่องดนตรี” สิ่งที่พวกเขาพบเปิดตาของพวกเขา พลาสมาเย็นกำลังเปลี่ยนการจัดเรียงของสนามไฟฟ้ารอบดาวเทียม สิ่งนี้ทำให้พวกเขารู้ว่าพวกเขาสามารถใช้การวัดภาคสนามของพวกเขาเพื่อตรวจสอบสถานะของพลาสมาเย็น “ มันเป็นวิธีที่ชาญฉลาดในการเปลี่ยนข้อ จำกัด ของเครื่องตรวจจับที่ใช้ยานอวกาศเป็นสินทรัพย์” โทมัสมัวร์นักวิทยาศาสตร์โครงการอาวุโสสำหรับภารกิจ Magnetospheric Multiscale ของ NASA ที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดในกรีนเบลท์รัฐแมรี่แลนด์กล่าว เขาไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยใหม่
ด้วยเทคนิคใหม่เหล่านี้วิทยาศาสตร์สามารถวัดและทำแผนที่ซองพลาสมาเย็นของโลกและเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการเปลี่ยนแปลงพลาสมาทั้งร้อนและเย็นในช่วงสภาพอากาศที่รุนแรง งานวิจัยนี้ชี้ให้เห็นถึงความเข้าใจที่ดีขึ้นของชั้นบรรยากาศอื่น ๆ นอกเหนือจากของเราเองเช่นกัน ในปัจจุบันการตรวจวัดใหม่แสดงให้เห็นประมาณหนึ่งกิโลกรัม (สองปอนด์) ของพลาสมาเย็นหลบหนีจากชั้นบรรยากาศโลกทุกวินาทีโดยมีตัวเลขที่มั่นคงเป็นพื้นฐานสำหรับอัตราการสูญเสียนักวิทยาศาสตร์อาจสามารถจำลองสิ่งที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารหรืออธิบาย บรรยากาศรอบดาวเคราะห์และดวงจันทร์อื่น ๆ นอกจากนี้ยังสามารถช่วยในการพยากรณ์สภาพอากาศในอวกาศที่แม่นยำยิ่งขึ้นแม้ว่าจะไม่ได้มีอิทธิพลโดยตรงต่อสภาพแวดล้อม มันเป็นผู้เล่นหลักแม้ว่ามันจะไม่ก่อให้เกิดความเสียหายก็ตาม “ คุณอาจต้องการทราบว่าบริเวณใดที่มีแรงดันต่ำเพื่อคาดการณ์พายุ” อังเดรกล่าว
การปรับปรุงการพยากรณ์อากาศในอวกาศให้ทันสมัยซึ่งคล้ายกับการพยากรณ์อากาศทั่วไปคือ“ ไม่สามารถทำได้แม้ในระยะไกลหากคุณพลาดพลาสมาส่วนใหญ่ของคุณไปแล้ว” มัวร์กับ NASA กล่าว ตอนนี้ด้วยวิธีการวัดพลาสมาเย็นเป้าหมายของการคาดการณ์คุณภาพสูงอยู่ใกล้เพียงขั้นตอนเดียว “ มันเป็นสิ่งที่เราไม่สามารถมองเห็นและไม่สามารถตรวจจับได้และทันใดนั้นเราก็สามารถวัดได้” มัวร์กล่าวถึงไอออนพลังงานต่ำ “ ตอนนี้คุณสามารถศึกษาและดูว่ามันสอดคล้องกับทฤษฎีหรือไม่”
ต้นฉบับเรื่องที่มา: ข่าวสหภาพธรณีฟิสิกส์อเมริกัน สำหรับการอ่านเพิ่มเติม: ไอออนพลังงานต่ำ: ประชากรอนุภาคระบบสุริยะที่ซ่อนไว้ก่อนหน้านี้
