Ściśle mówiąc, nie ma ścisłych granic między Ziemią a przestrzenią kosmiczną. Nasza atmosfera nie kończy się na pewnej wysokości; stopniowo zanika. Nowe badanie przeprowadzone przez rosyjski instytut badań kosmicznych (SRI) pokazuje, że nasza atmosfera rozciąga się w kosmos na 630 000 km.
Głównym autorem tego badania jest Igor Baliukin. badacz z rosyjskiego SRI, Departamentu Planet, Fizyki i Małych Ciał Układu Słonecznego. Jean-Loup Bertaux z LATMOS z Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines, Francja również był zaangażowany w badanie. W badaniu wykorzystano dane archiwalne z SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), aby znaleźć gazowe rozszerzenie ziemskiej atmosfery.
To badanie dotyczy tego, co nazywa się geocorona. To ogromna chmura atomów wodoru, która znajduje się w miejscu, w którym atmosfera Ziemi łączy się z przestrzenią. SOHO ma 12 instrumentów naukowych na pokładzie, a jeden z nich nazywa się SWAN, (anisotropie wiatru słonecznego). SWAN był w stanie prześledzić sygnał wodoru z geokorony i wykryć jego zewnętrzne granice dokładniej niż kiedykolwiek wcześniej.
Astronauci Apollo 16 faktycznie zrobili zdjęcia geokorony pierwszym aparatem na powierzchni Księżyca w 1972 roku. Ale wtedy nie wiedzieli, że tak naprawdę są jeszcze w atmosferze Ziemi.
“Księżyc leci w ziemskiej atmosferze.”
Igor Baliukin, rosyjskie centrum badań kosmicznych.
To badanie dotyczy także tak zwanego światła Lyman-alfa. Jest to szczególna długość fali ultrafioletu, która oddziałuje z atomami wodoru. Atomy mogą zarówno absorbować, jak i emitować to światło. Problem polega na tym, że w atmosferze ziemskiej światło to jest pochłaniane. Jedynym sposobem, aby zobaczyć zasięg korony, jest z kosmosu. Nawet wtedy obserwacje SWAN / SOHO można wykonywać tylko w określonych porach roku, kiedy Ziemia i jej koło geokoronowe są widoczne dla obserwatorium.
Konstrukcja SWAN umożliwia pomiar atomów wodoru w geokoronie oraz filtrowanie lub odrzucanie atomów wodoru w kosmosie.
Naukowcy stojący za nowymi badaniami odkryli, że światło słoneczne kompresuje atomy wodoru na stronie dziennej Ziemi, a także wytwarza zwiększoną gęstość po stronie nocnej. Gęstość ta jest jednak tylko względna; gęsty region dzienny ma tylko 70 atomów na centymetr sześcienny na 60 000 km nad ziemią. W odległości Księżyca jest tylko około 0,2 atomu na cm3.
“Księżyc leci w ziemskiej atmosferze”- powiedział Baliukin, główny autor artykułu prezentującego wyniki. „Nie zdawaliśmy sobie z tego sprawy, dopóki nie odkurzyliśmy obserwacji dokonanych ponad dwie dekady temu przez statek kosmiczny SOHO.”
Chociaż geocorona rozciąga się wystarczająco daleko, aby objąć Księżyc, nie oznacza to, że pomógłby w eksploracji kosmosu w jakikolwiek sposób. Chociaż wodór jest przedłużeniem atmosfery, gęstość atomów wodoru jest wciąż tak niska, że jest to prawie próżnia. Ale to nie oznacza, że to odkrycie jest bez znaczenia, nie na dłuższą metę.
“Na Ziemi nazwalibyśmy to próżnią, więc to dodatkowe źródło wodoru nie jest wystarczająco znaczące, aby ułatwić eksplorację kosmosu”- mówi Igor.
Ale ma to znaczenie, jeśli chodzi o egzoplanety. W przypadku planet z wodorem w ekosferach para wodna jest często widoczna bliżej ich powierzchni. Tak jest w przypadku Ziemi, Marsa i Wenus. Fakt ten może być pomocny przy ustalaniu, które egzoplanety mogą mieć wodę.
“Jest to szczególnie interesujące, gdy poszukujemy planet z potencjalnymi zbiornikami wody poza naszym Układem Słonecznym”, Wyjaśnia Jean-Loup Bertaux, współautor i były główny badacz SWAN.
Ta rozszerzona atmosfera i ultrafiolet w niej nie stanowią żadnego zagrożenia dla astronautów podczas misji w tym regionie kosmicznym. Z geokoroną wiąże się również promieniowanie ultrafioletowe, ponieważ atomy wodoru rozpraszają światło słoneczne we wszystkich kierunkach, ale wpływ na astronautów na orbicie księżycowej byłby nieznaczny w porównaniu z głównym źródłem promieniowania - Słońcem”, Mówi Jean-Loup Bertaux.
Ale możliwe jest, że geocorona może zakłócać obserwacje astronomiczne wykonywane w pobliżu Księżyca. Jest to coś, co musiałby wziąć pod uwagę każdy teleskop księżycowy. „Musiałyby to wziąć pod uwagę teleskopy kosmiczne obserwujące niebo w długościach fal ultrafioletowych w celu zbadania składu chemicznego gwiazd i galaktyk, ”Dodaje Jean-Loup.
SOHO został wydany w 1995 roku i studiuje Słońce od ponad 20 lat. Nadal tam jest na orbicie L1, mimo że został zaprojektowany na dwuletnią misję. Do tej pory ma za sobą wiele „nowości”.
Instrument SWHO SOHO obserwował geokoronę Ziemi trzykrotnie w latach 1996-1998. Zespół postanowił pobrać te dane z archiwów SOHO i poddać je dalszej analizie. To odkrycie sprawia, że zastanawiamy się, jakie inne odkrycia są ukryte w jego archiwach.
“Dane zarchiwizowane wiele lat temu często można wykorzystać do nowej nauki”- mówi Bernhard Fleck, naukowiec projektu ESA SOHO. „To odkrycie podkreśla wartość danych zebranych ponad 20 lat temu i wyjątkową wydajność SOHO.”
Nowe badanie zostało opublikowane w Journal of Geophysical Research: Space Physics.
Źródła:
- Artykuł badawczy: SWAN / SOHO Lyman?? mapowanie: wodór Geocorona rozciąga się daleko poza księżyc
- Komunikat prasowy ESA: Atmosfera Ziemi rozciąga się na Księżyc i poza nią
- Arkusz informacyjny SOHO
