Een 40 jaar oud raadsel over spookachtige magnetische velden in de interplanetaire ruimte is mogelijk eindelijk opgelost door nieuwe gegevens van een constellatie van 12 satellieten in de ruimte nabij de aarde.

Nieuw onderzoek in het AGU-tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven constateert dat fijn stof van verpulverde ruimterotsen de zonnewind langs het ruimtevaartuig drijft, die de wolk van fijn puin detecteerde als een tijdelijke verandering in het lokale magnetische veld.

Als de ontdekking klopt, het wijst op een nieuwe manier om het weinig begrepen kruispunt tussen de rijken van de zeer grote dingen in ons zonnestelsel - zoals asteroïden en planeten - en de allerkleinste deeltjes te bestuderen. Onder andere, het zou kunnen helpen verklaren hoe de zon en andere sterren hun interplanetaire huishoudens schoonmaken.

"Dit evenement is niet alleen belangrijk omdat het bij één gelegenheid door zoveel satellieten is waargenomen, maar ook omdat het is getraceerd van de interplanetaire ruimte tot aan de aardse magnetosheath, " verklaarde planetaire wetenschapper Hairong Lai van de Sun Yat‐Sen University, Zhuhai, China, wie is de hoofdauteur van het nieuwe artikel. De magnetoschacht is de opgestapelde zonnewind die achter de boegschok wordt gecreëerd, het gebied waar de wind het magnetisch veld van de aarde ontmoet. Het zien van de magnetische gebeurtenis in beide ruimteomgevingen stelde hun stofmodel op de proef.

Magnetisch mysterie

Het mysterie begon in 1982 toen ruimtevaartuigen in de interplanetaire ruimte bij Venus en uitgerust met een magnetische veldsensor - een magnetometer genaamd - een 12 uur durende verandering in het lokale magnetische veld detecteerden. De verandering van het magnetische veld was onverklaarbaar omdat er geen duidelijke oorzaak was.

"De magnetometer ontdekte dat het magnetische veld begon te stijgen, werd toen sterker en sterker, toen viel en werd platgedrukt, " zei planetaire wetenschapper Christopher Russell van de Universiteit van Californië in Los Angeles, die zich de gebeurtenis herinnert en co-auteur is van de nieuwe studie. Ik dacht dat het een komeet was die voorbij kwam. Dat was helemaal verkeerd. Ik had geen fysiek gevoel voor wat dit was."

In de jaren daarna, Russell en andere wetenschappers registreerden meer van dergelijke magnetische gebeurtenissen door ruimtevaartuigen, duurt van enkele seconden tot 12 uur. Hij en zijn collega's ontwikkelden een hypothese dat ze werden veroorzaakt door wolken van gemagnetiseerd stof die op de zonnewind surfen.

"We kwamen op het idee dat dit stofkonijntjes waren die werden gemaakt door in de ruimte tegen rotsen aan te botsen, " hij zei.

De botsingen vernietigden de rotsen en lieten stofdeeltjes achter die klein genoeg waren om te worden gezapt en geïoniseerd door ultraviolette straling van de zon. Als ze eenmaal geïoniseerd waren - wat betekent dat ze een elektrische lading kregen - konden ze worden beïnvloed door de elektrische ladingen van de veel kleinere, maar veel sneller deeltjes die uit de zon waaien in de zonnewind. Het stof zou dan kunnen worden meegesleurd door de zonnewind, geleidelijk aan snelheid, als een surfer die een golf vangt. Zolang het stof langzamer was dan de zonnewind, de stofdeeltjes zouden een deuk in het lokale magnetische veld veroorzaken, dat is wat de magnetometers van het ruimtevaartuig detecteren die langs hen vegen.

"We hebben moeite gehad met het vinden van een bewijsstuk om iedereen ervan te overtuigen dat dit het juiste model is, ' zei Russel.

Gegevens doorzoeken

Om het model te testen, Lai doorzocht gegevensrecords van satellietmagnetometers om andere gebeurtenissen te vinden. Wat ze vond was een gebeurtenis op 16 januari 2018 die werd gedetecteerd door een tiental ruimtevaartuigen. Maar beter dan dat, de stofwolk ging vanuit de interplanetaire ruimte naar de magnetoschacht van de aarde, wat veel onthullender is.

Hun hypothese, Lai legde uit, is dat stroomopwaarts van de magnetische boogschok van de aarde, de zonnewind is sneller dan het stof, en sleept het langzamere stof mee. Stroomafwaarts van de boegschok, echter, de zonnewind wordt afgeremd en het stof niet. De rollen keren om en het stof sleept de zonnewind mee in de magnetoschacht.

Door te vergelijken hoe de magnetische velden veranderden op de twaalf ruimtevaartuigen, zowel stroomopwaarts als binnen de magnetoschacht, Lai en haar collega's zouden die hypothese kunnen testen. Wat ze vonden was een patroon van magnetische veldveranderingen dat overeenkwam met hun hypothese van geïoniseerd stof in beide ruimteomgevingen.

Naast het oplossen van een mysterie, de nieuwe waarnemingen geven inzicht in het gedrag van neutrale materie in het zonnestelsel, zoals rotsen, asteroïden en planeten - en geladen materie zoals plasma, zei Russell.

"De (wetenschappelijke) gemeenschap denkt niet echt na over het grensvlak tussen neutrale rotsen en plasma, " zei hij. Als deeltjes klein genoeg zijn, dat neutrale materie wordt opgeladen en wordt beïnvloed door de zonnewind. "Dit laat zien waar die interface is."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan AGU Blogs (http://blogs.agu.org), een gemeenschap van blogs over aarde en ruimtewetenschap, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.