De stralingsgordels van de aarde, twee donutvormige gebieden van geladen deeltjes die onze planeet omringen, werden meer dan 50 jaar geleden ontdekt, maar hun gedrag wordt nog steeds niet helemaal begrepen. Nutsvoorzieningen, nieuwe waarnemingen van NASA's Van Allen Probes-missie laten zien dat de snelste, de meeste energetische elektronen in de binnenste stralingsgordel zijn niet zo vaak aanwezig als eerder werd gedacht. De resultaten worden gepresenteerd in een paper in de Tijdschrift voor Geofysisch Onderzoek en laten zien dat er doorgaans niet zoveel straling in de binnenste gordel is als eerder werd aangenomen - goed nieuws voor ruimtevaartuigen die in de regio vliegen.

Eerdere ruimtemissies waren niet in staat om elektronen te onderscheiden van hoogenergetische protonen in de binnenste stralingsgordel. Maar door een speciaal instrument te gebruiken, de magnetische elektronen- en ionenspectrometer - MagEIS - op de Van Allen-sondes, de wetenschappers konden de deeltjes voor het eerst afzonderlijk bekijken. Wat ze vonden was verrassend - er zijn meestal geen van deze supersnelle elektronen, bekend als relativistische elektronen, in de binnenband, in tegenstelling tot wat wetenschappers verwachtten.

"We weten al heel lang dat er echt energetische protonen in zitten, die de metingen kunnen vervuilen, maar we hebben tot nu toe nooit een goede manier gehad om ze uit de metingen te verwijderen, " zei Seth Claudepierre, hoofdauteur en Van Allen Probes-wetenschapper bij de Aerospace Corporation in El Segundo, Californië.

Van de twee stralingsgordels, wetenschappers hebben lang begrepen dat de buitenste gordel de luidruchtige is. Tijdens intense aardmagnetische stormen, wanneer geladen deeltjes van de zon door het zonnestelsel razen, de buitenste stralingsgordel pulseert dramatisch, groeien en krimpen als reactie op de druk van de zonnedeeltjes en het magnetische veld. In de tussentijd, de binnenste gordel handhaaft een stabiele positie boven het aardoppervlak. De nieuwe resultaten, echter, laten zien dat de samenstelling van de binnenste gordel niet zo constant is als wetenschappers hadden aangenomen.

Gewoonlijk, de binnenste gordel is samengesteld uit hoogenergetische protonen en laagenergetische elektronen. Echter, na een zeer sterke geomagnetische storm in juni 2015, relativistische elektronen werden diep in de binnenste gordel geduwd.

De bevindingen waren zichtbaar vanwege de manier waarop MagEIS was ontworpen. Het instrument creëert zijn eigen interne magnetische veld, waardoor het deeltjes kan sorteren op basis van hun lading en energie. Door de elektronen van de protonen te scheiden, de wetenschappers konden begrijpen welke deeltjes bijdroegen aan de populatie van deeltjes in de binnenste gordel.

"Als we de gegevens zorgvuldig verwerken en de besmetting verwijderen, we kunnen dingen zien die we nooit eerder hebben kunnen zien, " zei Claudepierre. "Deze resultaten veranderen de manier waarop we denken over de stralingsgordel bij deze energieën totaal."

Gezien de zeldzaamheid van de stormen, die relativistische elektronen in de binnenste gordel kan injecteren, de wetenschappers begrijpen nu dat daar doorgaans lagere stralingsniveaus zijn - een resultaat dat gevolgen heeft voor ruimtevaartuigen die in de regio vliegen. Door precies te weten hoeveel straling er aanwezig is, kunnen wetenschappers en ingenieurs lichtere en goedkopere satellieten ontwerpen die zijn afgestemd op de minder intense stralingsniveaus die ze zullen tegenkomen.

Naast een nieuwe kijk op het ontwerp van ruimtevaartuigen, de bevindingen openen een nieuw rijk voor wetenschappers om vervolgens te bestuderen.

"Dit opent de mogelijkheid om wetenschap te doen die voorheen niet mogelijk was, " zei Shri Kanekal, Van Allen Probes plaatsvervangend missiewetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, niet bij de studie betrokken. "Bijvoorbeeld, we kunnen nu onderzoeken onder welke omstandigheden deze elektronen het binnenste gebied binnendringen en kijken of intensere geomagnetische stormen elektronen geven die intenser of energieker zijn."