Computersimulaties verklaren hoe elektronen met uiteenlopende energieën in de bovenste en middelste atmosfeer van de aarde regenen tijdens een fenomeen dat bekend staat als de pulserende aurora. De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven , suggereren dat de hogere energie-elektronen die het gevolg zijn van dit proces de vernietiging van het deel van de ozon in de mesosfeer kunnen veroorzaken, ongeveer 60 kilometer boven het aardoppervlak. De studie was een samenwerking tussen wetenschappers in Japan, onder meer aan de universiteit van Nagoya, en collega's in de VS, ook van NASA.

Het noorder- en zuiderlicht waarvan mensen zich doorgaans bewust zijn, genaamd de aurora borealis en australis, eruit zien als gekleurde gordijnen van rood, groenen, en paars verspreidt zich over de nachtelijke hemel. Maar er is nog een ander soort aurora dat minder vaak wordt gezien. De pulserende aurora lijkt meer op onduidelijke wolkenslierten die door de lucht tokkelen.

Wetenschappers hebben pas onlangs de technologieën ontwikkeld die hen in staat stellen te begrijpen hoe de pulserende aurora zich vormt. Nutsvoorzieningen, een internationaal onderzoeksteam, geleid door Yoshizumi Miyoshi van Nagoya University's Institute for Space-Earth Environmental Research, heeft een theorie ontwikkeld om de elektronenneerslag met brede energie van pulserende aurora's te verklaren en computersimulaties uitgevoerd die hun theorie valideren.

Hun bevindingen suggereren dat zowel laag- als hoogenergetische elektronen gelijktijdig ontstaan ​​uit interacties tussen chorusgolven en elektronen in de magnetosfeer van de aarde.

Koorgolven zijn plasmagolven die worden gegenereerd nabij de magnetische evenaar. Eenmaal gevormd, ze reizen noordwaarts en zuidwaarts, interactie met elektronen in de magnetosfeer van de aarde. Deze interactie bekrachtigt de elektronen, ze verstrooien in de bovenste atmosfeer, waar ze de lichtenergie vrijgeven die verschijnt als een pulserende aurora.

De elektronen die het gevolg zijn van deze interacties variëren van die met een lagere energie, van slechts een paar honderd kiloelektronvolt, tot zeer energieke, van enkele duizenden kiloelektronvolt, of 'mega-elektron' volt.

Miyoshi en zijn team suggereren dat de hoogenergetische elektronen van pulserende aurora's 'relativistische' elektronen zijn, ook wel bekend als killer-elektronen, vanwege de schade die ze kunnen aanrichten als ze satellieten binnendringen.

"Onze theorie geeft aan dat zogenaamde killer-elektronen die in de middelste atmosfeer neerslaan, worden geassocieerd met de pulserende aurora, en kan betrokken zijn bij de vernietiging van ozon, ' zegt Miyoshi.

Het team is vervolgens van plan om hun theorie te testen door metingen te bestuderen die zijn genomen tijdens een ruimteraketmissie genaamd 'loss through auroral microburst pulsations' (LAMP), die in december 2021 wordt gelanceerd. LAMP is een samenwerking tussen NASA, het Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Universiteit van Nagoya, en andere instellingen. LAMP-experimenten zullen in staat zijn om de killer-elektronen te observeren die geassocieerd zijn met de pulserende aurora.

De krant, "Relativistische elektronenmicrobursts als hoog-energetische staart van pulserende Aurora-elektronen, " werd online gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven op 13 oktober, 2020.