Fluks elektron di sabuk radiasi Bumi muncul sebagai hasil interaksi sinar kosmik dengan atom di lapisan atas atmosfer planet, "mengetuk" neutron dari mereka, kata sebuah artikel yang diterbitkan dalam jurnal Nature.
“Buat pertama kalinya, kami dapat mengesan penciptaan elektron bertenaga tinggi ini di pinggir dalam tali pinggang Van Allen. Kami berjaya menyelesaikan teka-teki yang telah dibingungkan oleh ahli fizik selama hampir enam dekad,”kata Xinlin Li dari University of Colorado di Boulder (AS).
Bumi, tidak seperti Venus dan sejumlah planet lain dari sistem suria, mempunyai medan magnetnya sendiri, yang dihasilkan sebagai hasil pergerakan aliran logam logam dalam intinya. Medan magnet ini bertindak sebagai sejenis "perisai" yang memantulkan sinar kosmik, zarah bermuatan tenaga tinggi, dan melindungi Bumi dari angin suria dan pelepasan massa koronal di Matahari.
Jejak keberadaannya adalah tali pinggang yang disebut van Allen - dua kawasan pada ketinggian sekitar 6 ribu dan 60 ribu kilometer dari permukaan Bumi, di mana terdapat sebilangan besar proton dan elektron bertenaga tinggi, "ditangkap" oleh medan magnet Bumi dan bergerak dalam sejenis perangkap magnet. Interaksi mereka dengan atmosfera menghasilkan aura yang indah, dan, semasa suar suria, menyebabkan gangguan radio dan masalah teknikal lain.
Salah satu misteri utama Sabuk Van Allen sejak penemuan mereka pada tahun 1958 adalah di mana elektron dan proton bertenaga tinggi yang menghuni perisai radiasi Bumi dan menghasilkan suar di kutub planet berasal. Seperti yang diperhatikan oleh Lee, para saintis telah lama menduga bahawa sumbernya adalah sinar kosmik yang bertabrakan dengan atom di atmosfer, tetapi mereka tidak mempunyai bukti yang jelas mengenai hal ini.
Masalah tambahan adalah bahawa sinar kosmik, yang dihasilkan oleh ledakan supernova dan aktiviti pulsar, "mengebom" Bumi pada frekuensi yang hampir sama, sementara bilangan dan sifat elektron dalam tali pinggang Van Allen dapat berubah secara dramatik pada kadar yang sangat tinggi. Ini membuat banyak penyelidik meragui bahawa elektron-elektron ini timbul akibat peluruhan neutron, yang mana sinar kosmik "mengetuk" atom nitrogen dan oksigen.
Untuk menguji idea-idea ini, Lee dan para pelajarnya mengumpulkan satelit mikro CSSWE, yang dilengkapi dengan rakan-rakan miniatur pengesan elektron dan proton yang dikembangkan di University of Colorado untuk probe RBSP yang dilancarkan oleh NASA pada bulan Ogos 2012 untuk mengkaji struktur tali pinggang Van Allen.
Satelit ini dilancarkan ke orbit bawah, dan ia tidak mempelajari lapisan dalam tali pinggang Van Allen, tetapi tepi bawah bahagian pertamanya, di mana, seperti yang disarankan oleh saintis, elektron dan proton harus dilahirkan semasa perlanggaran molekul gas dan "tamu dari angkasa".
Video promosi:
Perlanggaran seperti itu, seperti yang dijelaskan oleh saintis, harus menghasilkan pengeluaran proton dan elektron dalam julat tenaga yang sangat sempit, sehingga dapat dengan mudah dihitung dan dianggarkan seberapa sering sinar kosmik bertabrakan dengan atom atmosfera, dan memahami peranan mereka dalam mengisi tali pinggang Van Allen dan bagaimana mereka sampai di sana.
Seperti yang ditunjukkan oleh pengukuran ini, elektron seperti itu muncul dalam jumlah besar pada ketinggian kira-kira sama dengan jari-jari Bumi, dan kadar pembentukan dan sifatnya tetap berterusan di semua wilayah dan di semua ketinggian. Ini menunjukkan fakta bahawa mereka sebenarnya dihasilkan oleh sinar kosmik.
Lebih-lebih lagi, ini dibuktikan dengan bilangan elektron yang dicatatkan oleh CSSWE - bilangan mereka, seperti yang dicatat oleh saintis, hampir sesuai dengan berapa banyak neutron yang harus menghasilkan sinar kosmik. Oleh itu, semua ini membuktikan bahawa hampir semua elektron yang mengambil bahagian dalam kelahiran aura berasal dari "kosmik".
