De magnetosfeer van de aarde

Onze planeet omhult en ons beschermt tegen de woede van de zon is een gigantische bel van magnetisme die de magnetosfeer wordt genoemd. Deze buigt het grootste deel van het zonnemateriaal af dat met een snelheid van meer dan een miljoen kilometer per uur van onze ster op ons afkomt. Zonder de magnetosfeer zou de meedogenloze actie van deze zonnedeeltjes de aarde kunnen ontdoen van haar beschermende lagen, die ons beschermen tegen de ultraviolette straling van de zon. Het is duidelijk dat deze magnetische bel de sleutel was tot de ontwikkeling van de Aarde tot een bewoonbare planeet.

Vergelijk de Aarde eens met Mars – een planeet die ongeveer 4,2 miljard jaar geleden zijn magnetosfeer verloor. Aangenomen wordt dat de zonnewind het grootste deel van de atmosfeer van Mars heeft weggeblazen, mogelijk nadat het magnetische veld van de rode planeet was verdwenen. Dit heeft Mars achtergelaten als de kale, kale wereld die we vandaag de dag zien door de ‘ogen’ van NASA’s orbiters en rovers. Daarentegen lijkt de magnetosfeer van de aarde onze atmosfeer te hebben beschermd.

Eftyhia Zesta van het Geospace Physics Laboratory van NASA’s Goddard Space Flight Center merkt op: “Als er geen magnetisch veld zou zijn, zouden we misschien een heel andere atmosfeer overhouden zonder het leven zoals we dat kennen.”

Inzicht in onze magnetosfeer is een sleutelelement om wetenschappers te helpen op een dag ruimteweer te voorspellen dat de technologie van de aarde kan beïnvloeden. Extreem ruimteweer kan communicatienetwerken, GPS-navigatie en elektriciteitsnetten verstoren.

De magnetosfeer is een doorlaatbaar schild. De zonnewind zal periodiek de magnetosfeer raken en hem dwingen zich te herconfigureren. Hierdoor kan een kloof ontstaan, waardoor energie onze veilige haven binnenstroomt. Deze scheuren openen en sluiten zich vele malen per dag en zelfs vele malen per uur. De meeste zijn klein en van korte duur, andere zijn groot en langdurig. Als het magnetisch veld van de zon zich op deze manier met dat van de aarde verbindt, begint het vuurwerk.

Zesta zegt: “De magnetosfeer van de aarde absorbeert de binnenkomende energie van de zonnewind, en geeft die energie explosief vrij in de vorm van geomagnetische stormen en substormen.”

Hoe gebeurt dit? Magnetische krachtlijnen komen samen en herconfigureren zich, wat resulteert in magnetische energie en geladen deeltjes die met intense snelheden wegvliegen. Wetenschappers hebben geprobeerd te achterhalen waarom dit kriskras door elkaar lopen van magnetische veldlijnen – magnetische reconnectie genaamd – zo’n gewelddadige explosie veroorzaakt, waardoor de scheuren in de magnetosfeer opengaan.

NASA’s Magnetospheric Multiscale Mission, of MMS, werd in maart 2015 gelanceerd om de elektronenfysica van magnetische reconnectie voor het eerst te observeren. De vier MMS-ruimtevaartuigen, uitgerust met detectoren voor energetische deeltjes en magnetische sensoren, vlogen in nauwe formatie naar gebieden aan de voorkant van de magnetosfeer van de aarde waar magnetische reconnectie optreedt. MMS heeft sindsdien een soortgelijke jacht uitgevoerd in de staart van de magnetosfeer.

MMS is een aanvulling op missies van NASA en partneragentschappen, zoals THEMIS, Cluster, en Geotail, en draagt kritieke nieuwe details bij aan de lopende studie van de magnetosfeer van de aarde. Samen helpen de gegevens van deze onderzoeken niet alleen de fundamentele fysica van de ruimte te ontrafelen, maar ook de voorspellingen van het ruimteweer te verbeteren.