Maan magnetosfääri

Planeettaamme ympäröivä ja meitä Auringon raivolta suojaava jättimäinen magnetismikupla, jota kutsutaan magnetosfääriksi. Se torjuu suurimman osan Auringon aineesta, joka pyyhkäisee meitä kohti tähdestämme miljoona kilometriä tunnissa tai enemmän. Ilman magnetosfääriä näiden auringon hiukkasten armoton toiminta voisi riisua maapallolta sen suojakerrokset, jotka suojaavat meitä auringon ultraviolettisäteilyltä. On selvää, että tämä magneettikupla oli avainasemassa auttaessaan Maata kehittymään asumiskelpoiseksi planeetaksi.

Vertaa Maata Marsiin – planeettaan, joka menetti magnetosfäärinsä noin 4,2 miljardia vuotta sitten. Auringon tuulen uskotaan poistaneen suurimman osan Marsin ilmakehästä, mahdollisesti sen jälkeen kun punaisen planeetan magneettikenttä oli hajonnut. Tämän seurauksena Marsista on jäänyt karu ja karu maailma, jonka näemme nykyään NASAn kiertolaiskoneiden ja roverien ”silmin”. Sitä vastoin Maan magnetosfääri näyttää pitäneen ilmakehämme suojassa.

Eftyhia Zesta NASAn Goddardin avaruuslentokeskuksen geospace physics -laboratoriosta huomauttaa: ”Jos magneettikenttää ei olisi, meillä saattaisi olla hyvin erilainen ilmakehä, joka olisi jäänyt jäljelle ilman tuntemaamme elämää.”

Magnetosfäärimme ymmärtäminen on avainasemassa, jotta tiedemiehet voisivat jonain päivänä auttaa tutkijoita ennustamaan avaruussäätä, joka voi vaikuttaa maapallon teknologiaan. Äärimmäiset avaruussääilmiöt voivat häiritä viestintäverkkoja, GPS-navigointia ja sähköverkkoja.

Magnetosfääri on läpäisevä kilpi. Aurinkotuuli kytkeytyy ajoittain magnetosfääriin pakottaen sen muokkautumaan uudelleen. Tämä voi luoda repeämän, jolloin energiaa pääsee virtaamaan turvasatamaamme. Nämä repeämät avautuvat ja sulkeutuvat monta kertaa päivässä tai jopa monta kertaa tunnissa. Useimmat niistä ovat pieniä ja lyhytaikaisia; toiset ovat laajoja ja kestäviä. Kun Auringon magneettikenttä yhdistyy Maan magneettikenttään tällä tavoin, ilotulitus alkaa.

Zesta sanoo: ”Maan magnetosfääri imee aurinkotuulesta tulevan energian ja vapauttaa sen räjähdysmäisesti geomagneettisina myrskyinä ja submyrskyinä.”

Miten tämä tapahtuu? Magneettiset voimaviivat lähenevät toisiaan ja järjestäytyvät uudelleen, jolloin magneettista energiaa ja varattuja hiukkasia lentää pois kovalla nopeudella. Tutkijat ovat yrittäneet saada selville, miksi tämä magneettikenttälinjojen ristikkäistyminen – niin sanottu magneettinen jälleenkytkeytyminen – saa aikaan niin voimakkaan räjähdyksen, joka avaa repeämät magnetosfääriin.

NASA:n Magnetospheric Multiscale Mission eli MMS lähetettiin maaliskuussa 2015 tarkkailemaan ensimmäistä kertaa magneettisen jälleenkytkeytymisen elektronifysiikkaa. Energisten hiukkasten ilmaisimilla ja magneettisilla antureilla varustetut neljä MMS-avaruusalusta lensivät tiiviissä muodostelmassa alueille Maan magnetosfäärin etupuolella, joilla tapahtuu magneettista jälleenkytkeytymistä. MMS on sittemmin suorittanut samanlaista metsästystä magnetosfäärin pyrstössä.

MMS täydentää NASAn ja kumppaniorganisaatioiden tehtäviä, kuten THEMIS-, Cluster- ja Geotail-mittauksia, ja tuo ratkaisevia uusia yksityiskohtia Maan magnetosfäärin meneillään olevaan tutkimukseen. Yhdessä näistä tutkimuksista saadut tiedot auttavat paitsi selvittämään avaruuden perusfysiikkaa myös parantamaan avaruussääennusteita.