Międzynarodowy zespół naukowców opublikował dzisiaj w periodyku naukowym Nature wyniki obserwacji przeprowadzonych za pomocą rakiety suborbitalnej wystrzelonej z Ziemi przez specjalistów z NASA. Dane te po raz pierwszy kompleksowo opisują pomiary globalnego pola elektrycznego naszej planety. Jak można się spodziewać, pole elektryczne jest równie istotne co wymienione wyżej pole grawitacyjne i magnetyczne.
Oczywiście od strony teoretycznej istnienie pola elektrycznego wyprowadzane jest już od ponad pół wieku. Sześćdziesiąt lat temu naukowcy stwierdzili, że właśnie takie pole elektryczne może powodować ucieczkę naszej atmosfery w przestrzeń kosmiczną nad północnym i południowym biegunem Ziemi.
Czytaj także: Coś dziwnego się dzieje z polem magnetycznym Ziemi. To ono chroni nas przed wybuchami na Słońcu
W ramach swojej misji rakieta suborbitalna Endurance była w stanie nie tylko potwierdzić istnienie ambipolarnego pola elektrycznego, ale nawet ustalić jego siłę. To z kolei pozwoli nam teraz opracować dokładniejsze modele ucieczki atmosfery w przestrzeń kosmiczną oraz procesu zachodzące w jonosferze naszej planety. W dłuższym terminie dane zebrane przez Endurance pozwolą nam lepiej modelować atmosfery innych planet skalistych odkrywanych w otoczeniu gwiazd innych niż Słońce.
Można tutaj spytać o to, skąd wzięła się idea pola elektrycznego Ziemi. Otóż kiedy ludzkość umieściła pierwsze satelity na orbitach polarnych, instrumenty zainstalowane na pokładzie tych satelitów zaczęły regularnie rejestrować strumienie cząstek wyciekających niejako z atmosfery naszej planety nad biegunami prosto w przestrzeń kosmiczną. Ów wiatr polarny, jak nazwano te nietypowe strumienie, okazał się bardziej zagadkowy, niż się wydawało. Tworzące go cząstki były zimne, co zdumiało naukowców, bowiem zakładano, że uciekające w przestrzeń cząstki naszej atmosfery zostały wcześniej ogrzane przez intensywne promieniowanie słoneczne. Ich niska temperatura wskazywała zatem na to, że nie tyle Słońce nadało cząstkom energię pozwalającą na ucieczkę z Ziemi, co jakiś proces owe cząstki dosłownie wyciągał z naszej atmosfery.
To właśnie w tym momencie pojawiła się idea istnienia pola elektrycznego Ziemi, które z jednej strony byłoby bardzo słabe, a jego oddziaływanie byłoby odczuwalne tylko w promieniu kilkuset kilometrów. Odkrycie tak słabego pola elektrycznego przez całe dekady pozostawało poza możliwościami detekcyjnymi istniejących instrumentów naukowych.
W 2016 roku naukowcy postanowili stworzyć instrument, którego jedynym zadaniem byłoby wykrycie ambipolarnego pola elektrycznego Ziemi. Skoro oddziaływanie tego hipotetycznego pola ograniczone jest tylko do niewielkiego regionu w okolicach biegunów, naukowcy postanowili wysłać zbudowany przez siebie instrument na szczycie rakiety suborbitalnej wprost w „wiatr polarny”.
W tym celu rakietę trzeba było wystrzelić ze Svalbardu, gdzie znajduje się najbardziej na północ wysunięty poligon rakietowy. Podczas lotu, który miał miejsce 11 maja 2022 roku, rakieta Endurance osiągnęła wysokość 768 kilometrów nad powierzchnią Ziemi, a następnie opadła i zakończyła swój żywot w Morzu Grenlandzkim. Jak się jednak okazuje, na wysokości ok. 500 km nad Ziemią instrument zarejestrował zmianę potencjału elektrycznego rzędu 0,55 wolta. Może się to wydawać bardzo małą wartością, ale – jak piszą naukowcy – jest to wartość całkowicie wystarczająca do tego, aby wyjaśnić istnienie wiatru polarnego.
Czytaj także: Jak brzmi pole magnetyczne Ziemi? Przerażająco!
Należy tutaj pamiętać, że wiatr polarny składa się z jonów wodoru, czyli najlżejszego pierwiastka w układzie okresowym. Siłą rzeczy, na wysokości 500 km nad Ziemią siła spowodowana przez takie słabe pole elektryczne jest wystarczająca do tego, aby cząstki te nie tylko wyrwały się z okowów grawitacji Ziemi, ale wystrzeliły w kosmos z prędkością naddźwiękową.
To fascynujące odkrycie. Teraz bowiem naukowcy muszą uwzględnić udział pola elektrycznego naszej planety w kształtowaniu atmosfery na przestrzeni ostatnich 4,5 miliarda lat. Co więcej, musimy istnienie takiego pola uwzględnić także w modelach atmosfery Wenus czy Marsa. Pracy przed naukowcami zatem mnóstwo, ale co najważniejsze, wiemy w końcu dlaczego nam atmosfera powoli wycieka w przestrzeń kosmiczną właśnie nad biegunami.
