Dotychczas struktury zwane magnetycznymi serpentynami obserwowano głównie w bezpośrednim sąsiedztwie Słońca. Te charakterystyczne zagięcia linii pola magnetycznego przypominające kosmiczne zygzaki po raz pierwszy udało się zidentyfikować w zewnętrznych partiach magnetosfery naszej planety.
Serpentyny magnetyczne wykryte w pobliżu Ziemi
Badacze wykorzystali dane z misji Magnetospheric Multiscale NASA, która dysponuje czterema satelitami krążącymi wokół Ziemi. W zewnętrznej części magnetosfery, gdzie naładowane cząstki plazmy podążają wzdłuż linii pola magnetycznego, wykryli wirującą strukturę o wyjątkowych właściwościach. Zaobserwowana serpentyna powstała w wyniku rekoneksji magnetycznej, procesu podczas którego linie pola magnetycznego o przeciwnych kierunkach pękają i łączą się na nowo.
Czytaj też: Pole magnetyczne Ziemi słabnie. Naukowcy przedstawili niepokojące nagrania
Co ciekawe, zaobserwowana struktura składała się z mieszanki plazmy pochodzącej zarówno z wnętrza ziemskiego pola magnetycznego, jak i ze Słońca. Nasza gwiazda nieustannie emituje plazmę zwaną wiatrem słonecznym, która przemieszcza się z prędkością naddźwiękową we wszystkich kierunkach. Większość tego wiatru odbija się od magnetosfery Ziemi, ale niewielka część przenika do środka i miesza się z lokalną plazmą.
Naukowcy zaobserwowali, jak struktura mieszanej plazmy najpierw uległa obróceniu, a następnie powróciła do pierwotnej orientacji, pozostawiając charakterystyczny zygzakowaty kształt. Parametr określający obrót kątowy przekroczył wartość 0,5, co jednoznacznie potwierdza, że mamy do czynienia z magnetyczną serpentyną.
Odkrycie ma istotne znaczenie dla zrozumienia kosmicznej pogody. Mieszanie się plazmy wiatru słonecznego z plazmą magnetosfery Ziemi może wywoływać burze geomagnetyczne, które bywają niebezpieczne dla naszej infrastruktury technologicznej, ale też odpowiadają za spektakularne zorze polarne. Te zjawiska wpływają na działanie satelitów, systemów nawigacyjnych GPS oraz sieci energetycznych.
Warto zauważyć, że podobne procesy mogą zachodzić w magnetosferach innych planet, co otwiera nowe perspektywy badawcze. Dotychczas obserwacja serpentyn wymagała wysyłania sond bezpośrednio w koronę słoneczną, co wiązało się z ogromnymi kosztami i wyzwaniami technicznymi. Możliwość badania podobnych struktur w pobliżu Ziemi oferuje znacznie łatwiejszy dostęp do tych zjawisk.
Badacze mogą teraz wykorzystać ziemskie obserwacje do lepszego zrozumienia procesów zachodzących w atmosferze Słońca. Misja Magnetospheric Multiscale dzięki czterem satelitom umożliwia precyzyjne pomiary struktur plazmy i pól magnetycznych w czasie rzeczywistym. To ważny krok naprzód, choć do pełnego zrozumienia tych mechanizmów wciąż daleka droga.
Warto wspomnieć, że pole magnetyczne to niewidzialna tarcza chroniąca naszą planetę przed naładowanymi cząstkami wiatru słonecznego. Tworzy je ruch ciekłego żelaza w jądrze zewnętrznym, który działa jak gigantyczne dynamo generujące prądy elektryczne i – w efekcie – globalne pole magnetyczne. To ono kieruje igłę kompasu, formuje zorze polarne i odchyla wysokoenergetyczne cząstki, które w przeciwnym razie mogłyby uszkadzać atmosferę i zagrażać satelitom. Jednak pole to nie jest statyczne: jego siła i kierunek zmieniają się w czasie, a w skali geologicznej nawet odwracają. Odkrycie magnetycznych serpentyn w jego obrębie może więc pomóc naukowcom lepiej zrozumieć, jak dynamiczna i złożona jest ta magnetyczna osłona Ziemi – oraz jak reaguje ona na kaprysy Słońca.