Buiten de atmosfeer van de aarde zijn wervelende wolken van energieke deeltjes - ionen en elektronen - die afkomstig zijn van de zon. Deze "zonnewind" beukt op de magnetosfeer, het magnetische krachtveld dat de aarde omringt.

Op vrijwel dezelfde manier creëren wind en storm weer in onze atmosfeer, sterke windstoten van zonnewind die de magnetosfeer binnendringen, kunnen magnetische stormen opwekken met krachtige elektrische stromen die ons leven kunnen beïnvloeden.

Een nieuwe studie door het NASA THEMIS-missieteam - geleid door Vassilis Angelopoulos, een UCLA-professor in de ruimtefysica - is de eerste die aantoont dat dergelijke stormen veel dichter bij de aarde kunnen ontstaan ​​dan eerder werd gedacht, overlappend met de banen van kritiek weer, communicatie- en GPS-satellieten. De bevindingen van het team zijn gepubliceerd in het tijdschrift Natuurfysica .

Magnetische stormen kunnen oogverblindend noorderlicht produceren of gevaarlijke deeltjes die in de richting van ruimtevaartuigen en astronauten vliegen, ze uit de commissie te zappen. Onder bepaalde omstandigheden, magnetische stormen kunnen het elektriciteitsnet uitschakelen, radiocommunicatie verstoren en pijpleidingen aantasten, zelfs het creëren van extreme aurora zichtbaar dicht bij de evenaar.

"Door de magnetosfeer te bestuderen, we vergroten onze kansen om het grootste gevaar voor de mensheid aan te pakken die zich in de ruimte waagt:stormen aangedreven door de zon, ' zei Angelopoulos.

Een incident dat de dramatische kracht van magnetische stormen illustreert, vond plaats in 1921, toen een dergelijke storm de telegraafcommunicatie verstoorde en stroomuitval veroorzaakte, waardoor een treinstation in New York City tot de grond toe afbrandde. En in 1972 misten de astronauten van Apollo 16 en 17 ternauwernood wat een dodelijke zonne-uitbarsting had kunnen zijn. Deze incidenten onderstrepen de potentiële gevaren die moeten worden beoordeeld naarmate meer mensen zich in een baan om de aarde wagen. Als er vandaag een soortgelijke storm zou plaatsvinden, een afzonderlijke studie geschat, economische verliezen in de VS als gevolg van stroomuitval kunnen slechts $ 40 miljard per dag overschrijden.

Hoe elektrische stromen in de ruimte de aurora en magnetische stormen beïnvloeden, is al lang onderwerp van discussie in de ruimtefysica-gemeenschap. Omdat de stormen zo zelden voorkomen en de satellietdekking schaars is, het was moeilijk voor onderzoekers om het dynamische proces te detecteren dat deze stormen aandrijft.

Wanneer magnetische energie van zonnewind wordt overgebracht naar de magnetosfeer, het bouwt zich op totdat het wordt omgezet in warmte en deeltjesversnelling door een proces dat magnetische herverbinding wordt genoemd. Na decennia van studie, het is voor onderzoekers nog steeds onduidelijk waar magnetische herverbinding tijdens stormen precies plaatsvindt.

Recente waarnemingen door meerdere satellieten hebben aangetoond dat magnetische stormen kunnen worden geïnitieerd door magnetische herverbinding veel dichter bij de aarde dan eerder voor mogelijk werd gehouden. De drie THEMIS-satellieten van NASA observeerden magnetische herverbinding op slechts ongeveer drie tot vier aarddiameters. De onderzoekers hadden niet verwacht dat dit zou kunnen gebeuren in de relatief stabiele magnetische veldconfiguratie nabij de aarde.

Later, een weersatelliet, die zich in een geostationaire baan dichter bij de aarde bevond, gedetecteerde energetische deeltjes geassocieerd met magnetische stormen.

De weersatelliet bewees dat deze bijna-aardse herverbinding de ionen- en elektronenversnelling tot hoge energieën stimuleerde, een gevaar vormen voor honderden satellieten die in deze gemeenschappelijke baan werken. Dergelijke deeltjes kunnen elektronica en menselijk DNA beschadigen, verhoging van het risico op stralingsvergiftiging en kanker voor astronauten. Sommige deeltjes kunnen zelfs de atmosfeer binnendringen en vliegtuigpassagiers aantasten.

"Alleen met zulke directe metingen van magnetische herverbinding en de resulterende energiestromen kunnen we zo'n onverwacht mechanisme van stormkrachtopwekking overtuigend bewijzen, " zei Angelopoulos, wie is de hoofdauteur van het artikel. "Het vastleggen van deze zeldzame gebeurtenis, dichter bij de aarde dan ooit tevoren waargenomen, dwingt ons om eerdere aannames over het herverbindingsproces te herzien."

Deze ontdekking zal wetenschappers uiteindelijk helpen voorspellende modellen te verfijnen van hoe de magnetosfeer reageert op zonnewind, het verstrekken van kostbare extra uren of zelfs dagen om satellieten voor te bereiden, astronauten en het energienet voor de volgende "grote" in de ruimte.