Hetzelfde fenomeen dat aurorae veroorzaakt - de magische gordijnen van groen licht die vaak zichtbaar zijn vanuit de poolgebieden van de aarde - veroorzaakt de uitputting van de mesosferische ozonlaag. Deze uitputting kan van belang zijn voor de wereldwijde klimaatverandering en daarom het begrijpen van dit fenomeen is belangrijk.

Nutsvoorzieningen, een groep wetenschappers onder leiding van Prof. Yoshizumi Miyoshi van de Universiteit van Nagoya, Japan, heeft waargenomen, geanalyseerd, en gaf meer inzicht in dit fenomeen. De bevindingen zijn gepubliceerd in Nature's Wetenschappelijke rapporten .

In de magnetosfeer van de aarde - het gebied van het magnetische veld rond de aarde - blijven elektronen van de zon gevangen. Interacties tussen elektronen en plasmagolven kunnen ervoor zorgen dat de gevangen elektronen ontsnappen en de bovenste atmosfeer van de aarde (thermosfeer) binnendringen. Dit fenomeen, elektronenprecipitatie genoemd, is verantwoordelijk voor aurorae. Maar, recente studies tonen aan dat dit ook verantwoordelijk is voor lokale aantasting van de ozonlaag in de mesosfeer (lager dan de thermosfeer) en een zekere impact kan hebben op ons klimaat.

Bovendien, deze aantasting van de ozonlaag in de mesosfeer zou specifiek kunnen optreden tijdens aurorae. En hoewel wetenschappers elektronenprecipitatie hebben bestudeerd in relatie tot aurorae, niemand heeft voldoende kunnen ophelderen hoe het de aantasting van de mesosferische ozon veroorzaakt.

Prof. Miyoshi en team maakten van de gelegenheid gebruik om dit verhaal te veranderen tijdens een gematigde geomagnetische storm over het Scandinavische schiereiland in 2017. Ze richtten hun observaties op "pulserende aurorae" (PsA), een soort vage aurora. Hun waarnemingen waren mogelijk door middel van gecoördineerde experimenten met de European Incoherent Scatter (EISCAT) radar (op een hoogte tussen 60 en 120 km waar de PsA optreedt), het Japanse ruimtevaartuig Arase, en het all-sky cameranetwerk.

Arase-gegevens toonden aan dat de gevangen elektronen in de magnetosfeer van de aarde een breed energiebereik hebben. Het duidde ook op de aanwezigheid van refreingolven, een soort elektromagnetische plasmagolf, in dat gebied van de ruimte. Computersimulaties toonden vervolgens aan dat Arase plasmagolven had waargenomen die precipitaties van deze elektronen over het brede energiebereik veroorzaakten, wat consistent is met EISCAT-waarnemingen in de thermosfeer van de aarde.

Analyse van EISCAT-gegevens toonde aan dat elektronen met een breed energiebereik, van enkele keV (kilo elektronvolt) tot MeV (mega elektronvolt), neerslaan om PsA te veroorzaken. Deze elektronen dragen genoeg energie om onze atmosfeer tot onder de 100 km door te dringen, tot een hoogte van ~60 km, waar mesosferische ozon ligt. In feite, computersimulaties met behulp van EISCAT-gegevens toonden aan dat deze elektronen de lokale ozon in de mesosfeer onmiddellijk afbreken (met meer dan 10%) wanneer ze erop worden geraakt.

Prof. Miyoshi legt uit, "PsA's komen bijna dagelijks voor, zijn verspreid over grote gebieden, en uren duren. Daarom, de aantasting van de ozonlaag door deze gebeurtenissen kan aanzienlijk zijn." Over de grotere betekenis van deze bevindingen gesproken, Prof. Miyoshi vervolgt:"Dit is slechts een casestudy. Verdere statistische studies zijn nodig om te bevestigen hoeveel ozonvernietiging optreedt in de middelste atmosfeer als gevolg van elektronenneerslag. Immers, de impact van dit fenomeen op het klimaat kan mogelijk van invloed zijn op het moderne leven."