Informatie van ESA's magnetische veld Swarm-missie heeft geleid tot de ontdekking van supersonische plasmajets hoog in onze atmosfeer die temperaturen tot bijna 10.000 °C kunnen opdrijven.

Presentatie van deze bevindingen tijdens de Swarm Science Meeting van deze week in Canada, wetenschappers van de Universiteit van Calgary legden uit hoe ze metingen van het trio van zwermsatellieten gebruikten om voort te bouwen op wat bekend was over enorme stroomplaten in de bovenste atmosfeer.

De theorie dat er enorme elektrische stromen zijn, aangedreven door zonnewind en geleid door de ionosfeer door het magnetische veld van de aarde, werd meer dan een eeuw geleden gepostuleerd door de Noorse wetenschapper Kristian Birkeland.

Het was pas in de jaren zeventig, na de komst van satellieten, echter, dat deze 'Birkeland-stromen' werden bevestigd door directe metingen in de ruimte.

Deze stromen voeren tot 1 TW elektrisch vermogen naar de bovenste atmosfeer - ongeveer 30 keer het energieverbruik in New York tijdens een hittegolf.

Ze zijn ook verantwoordelijk voor 'aurora arcs', het bekende, langzaam bewegende groene lichtgordijnen die zich van horizon tot horizon kunnen uitstrekken.

Hoewel er veel bekend is over deze huidige systemen, recente waarnemingen van Swarm hebben aangetoond dat ze worden geassocieerd met grote elektrische velden.

Deze velden, die het sterkst zijn in de winter, komen voor waar opwaartse en neerwaartse Birkeland-stromen zich verbinden door de ionosfeer.

Bill Archer van de Universiteit van Calgary legde uit:"Met behulp van gegevens van de elektrische veldinstrumenten van de Swarm-satellieten, we ontdekten dat deze sterke elektrische velden supersonische plasmastralen aandrijven.

"De straaljagers, die we 'Birkeland huidige grensstromen' noemen, markeer duidelijk de grens tussen stroomplaten die in tegengestelde richting bewegen en leiden tot extreme omstandigheden in de bovenste atmosfeer.

"Ze kunnen de ionosfeer tot temperaturen van bijna 10.000 °C drijven en de chemische samenstelling ervan veranderen. Ze zorgen er ook voor dat de ionosfeer omhoog stroomt naar grotere hoogten waar extra energie kan leiden tot verlies van atmosferisch materiaal naar de ruimte."

David Knudsen, ook van de Universiteit van Calgary, toegevoegd, "Deze recente bevindingen van Swarm voegen kennis toe van elektrisch potentieel, en dus spanning, voor ons begrip van het Birkeland-stroomcircuit, misschien wel het meest algemeen erkende organiserende kenmerk van het gekoppelde magnetosfeer-ionosfeersysteem."

Deze ontdekking is slechts een van de nieuwe bevindingen die werden gepresenteerd tijdens de wetenschappelijke bijeenkomst van een week gewijd aan de Swarm-missie. Ook deze week gepresenteerd en gericht op Birkeland-stromingen, bijvoorbeeld, Zwerm werd gebruikt om te bevestigen dat deze stromingen sterker zijn op het noordelijk halfrond en variëren met het seizoen.

Sinds de lancering in 2013 de identieke zwermsatellieten hebben de verschillende magnetische signalen gemeten en ontward die uit de kern van de aarde komen, mantel, korst, oceanen, ionosfeer en magnetosfeer.

Naast een pakket aan instrumenten om dit te doen, elke satelliet heeft een elektrisch veldinstrument aan de voorkant om de plasmadichtheid te meten, drift en snelheid.

Rune Floberghagen, ESA's Swarm-missiemanager, zei, "Het elektrisch veldinstrument is de eerste ionosferische imager in een baan om de aarde, dus het is heel opwindend om zulke fantastische resultaten te zien die dankzij dit nieuwe instrument te danken zijn.

"De toewijding van wetenschappers die met gegevens van de missie werken, blijft me verbazen en we zien een aantal schitterende resultaten, zoals dit, besproken tijdens de vergadering van deze week.

"Zwerm opent echt onze ogen voor de werking van de planeet, van diep in de kern van de aarde tot het hoogste deel van onze atmosfeer."