Een team van internationale wetenschappers van BAS, University of Iowa en GFZ German Research Center for Geosciences hebben een nieuwe methode ontdekt om te verklaren hoe stralingsgordels rond de planeet Saturnus worden gevormd.

Rond Saturnus, en andere planeten, waaronder de aarde, energetisch geladen deeltjes worden gevangen in het magnetische veld. Hier vormen ze donutvormige zones nabij de planeet, bekend als stralingsgordels, zoals de Van Allen-gordels rond de aarde, waar elektronen bijna met de lichtsnelheid reizen.

Gegevens verzameld door het NASA Cassini-ruimtevaartuig, die 13 jaar om Saturnus draaide, gecombineerd met een BAS-computermodel hebben nieuwe inzichten opgeleverd in het gedrag van deze snel bewegende elektronen. De ontdekking doet de aanvaarde opvatting van ruimtewetenschappers over de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor het versnellen van de elektronen tot zulke extreme energieën in de stralingsgordels van Saturnus, teniet. De resultaten van het team worden gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie deze week (donderdag 29 november).

Er is altijd aangenomen dat rond Saturnus, elektronen worden versneld tot extreem hoge energieën door een proces dat radiale diffusie wordt genoemd, waar elektronen herhaaldelijk naar de planeet worden geduwd, hun energie vergroten. Een alternatieve manier om elektronen te versnellen is hun interactie met plasmagolven zoals gebeurt rond de aarde en Jupiter met chorusgolven. Rond Saturnus, Koorgolven zijn afgedaan als ineffectief; echter, ontdekten de auteurs dat in de unieke omgeving van Saturnus, het is een andere vorm van plasmagolf, de Z-modusgolf genaamd, die van cruciaal belang is.

Volgens hoofdauteur Dr. Emma Woodfield van British Antarctic Survey:"Dit onderzoek is echt spannend omdat er altijd is aangenomen dat de hoogenergetische elektronen in de stralingsgordel rond Saturnus afkomstig zijn van radiale diffusie. We hebben een andere manier gevonden om een ​​stralingsgordel te creëren die niet Dit onderzoek geeft ons een beter begrip van hoe stralingsgordels in het hele zonnestelsel werken en zal modelbouwers helpen het ruimteweer op aarde nauwkeuriger te voorspellen. wat op zijn beurt zowel astronauten als satellieten zal beschermen tegen stralingsgevaren."

Dr. Emma Woodfield vervolgt:

"Saturnus gaf ons de mogelijkheid van overvloedige Z-mode golven, om echt op grote schaal te testen wat deze golven met de elektronen kunnen doen. Sommige mensen denken dat planeten slechts koude brokken steen zijn die door de lege ruimte reizen, maar de manier waarop elke planeet interageert met de deeltjes in de ruimte is complex, uniek en voortreffelijk, en het bestuderen ervan kan ons iets vertellen over onze eigen planeet en de zeldzame extreme gebeurtenissen die zich af en toe voordoen."

Prof Yuri Shprits van GFZ German Research Center for Geosciences zegt:"Ik denk dat het van het grootste belang is om de extreme stralingsomgevingen van de buitenste planeten te begrijpen. Deze studies bieden ons een unieke kans om de potentiële extremen van het aardse ruimteweer te evalueren en te begrijpen wat ruimteweersomstandigheden kunnen zijn rond planeten buiten ons zonnestelsel (exoplaneten)".

Het team concludeert dat elektronenversnelling door Z-modusgolven sneller elektronen in de stralingsgordel van Saturnus van energie voorziet dan radiale diffusie, en beide mechanismen zullen samenwerken om de stralingsgordel bij Saturnus in stand te houden.

Vorming van elektronenstralingsgordels bij Saturnus door Z-mode golfversnelling door E.E. Woodfield, R.B.Horne, SA Glauert, JD Menietti, YY Shprits en W.S. Kurth is gepubliceerd in Natuurcommunicatie hier

Van Allen stralingsgordels

De Van Allen-stralingsgordels werden gedetecteerd door de eerste Amerikaanse satelliet Explorer I, die werd gelanceerd tijdens het internationale geofysische jaar 1957-58. Ze zijn samengesteld uit energetisch geladen deeltjes die gevangen zitten in het aardmagnetisch veld, die de aarde omringt als een ringdoughnut. Energetische elektronen in de Van Allen-stralingsgordels van de aarde bezetten twee verschillende gebieden.

• Stralingsgordels van het zonnestelsel - Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus hebben allemaal sterke magnetische velden en stralingsgordels. Er wordt gedacht dat Mercurius tijdelijke stralingsgordels heeft.
• Radiale diffusie - veel kleine duwtjes die elektronen naar of weg van de planeet duwen, beweging naar de planeet resulteert in een toename van elektronenenergie.
• Golf-deeltje interactie - de manier waarop energie wordt overgedragen van of naar een plasmagolf naar een geladen deeltje (bijvoorbeeld elektron)
• Chorus - Whistler-modus chorusgolven - een soort plasmagolf in een gemagnetiseerd plasma, deze radiogolven worden omgezet in geluid, ze klinken als het ochtendkoor.
• Z-mode golven – een soort plasmagolf die aanwezig is in een gemagnetiseerd plasma, zo genoemd vanwege de vorm die wordt gezien in waarnemingen van deze golf van instrumenten op de grond op aarde - een "Z" -vorm.