НАСА обнаружило невидимое электрическое поле, окружающее Землю, и утверждает, что оно «так же важно, как гравитация»

С тех пор, как в 1666 году Исаак Ньютон был сбит яблоком, ученые пытались разобраться в силах, которые формируют нашу планету.

Хотя гравитационное притяжение и магнитное поле Земли должны быть нам хорошо знакомы, ученые теперь говорят, что они обнаружили третье поле, которое является «столь же фундаментальным».

Исследователи НАСА обнаружили первые свидетельства существования тонкого, почти незаметного электрического поля, окружающего планету.

Это «амбиполярное электрическое поле» может быть причиной загадочных вихрей сверхзвуковых частиц, которые постоянно вылетают с полюсов Земли. Более того, исследователи утверждают, что открытие может даже помочь объяснить, почему жизнь сформировалась именно здесь, на Земле, и нигде больше.

В 1960-х годах, когда первые космические аппараты начали вращаться вокруг Земли, космические агентства начали замечать странные явления над полюсами. Когда космические корабли пролетали над Землей, их обдувал внезапный сверхзвуковой поток заряженных частиц, вырывающихся из атмосферы.

Но хотя ученые уже более 50 лет знают о существовании этих «полярных ветров», никто до сих пор не смог объяснить, что их вызывает. Некоторые частицы могут просто нагреваться под воздействием солнечного света и выходить наружу, как пар из кипящего котла, но другие были более загадочными, поскольку ученые также обнаружили постоянный поток ионов водорода, которые были абсолютно холодными, несмотря на то, что двигались со сверхзвуковой скоростью.

Ведущий автор исследования доктор Глин Коллинсон из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА говорит: «Что-то должно было вытягивать эти частицы из атмосферы».

Исследователи предположили, что частицы могли быть выброшены из атмосферы электрическим разрядом, распространяющимся по всей планете, примерно на высоте 150 миль (250 км) над поверхностью. На этой высоте атомы в нашей атмосфере начинают распадаться на отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы. Поскольку ионы в 1836 раз тяжелее электронов, они должны опускаться к Земле под действием силы тяжести. Но поскольку они имеют противоположные заряды, электроны и ионы связаны друг с другом электрическим полем, которое притягивается в обоих направлениях — отсюда и название амбиполярного.

Подобно собаке, тянущей за собой поводок, электроны тянут свои ионы вверх против силы тяжести и поднимают их из атмосферы. Однако до недавнего времени технологии для измерения этого поля просто не существовало.

Начиная с 2016 года, исследователи приступили к разработке ракеты, способной измерять то, что они считали очень малой разницей напряжений на расстоянии сотен миль. Кульминацией этого стала миссия НАСА «Выносливость», которая стартовала с отдаленного норвежского острова Шпицберген — всего в нескольких сотнях миль к югу от Северного полюса.

Исследователям необходимо было совершить путешествие на этот отдаленный остров, потому что это единственное место в мире, где возможно обнаружение амбиполярного электрического поля. Вокруг полюсов магнитное поле Земли создает «открытые силовые линии», которые простираются в космос, а не образуют замкнутые петли.

Соавтор исследования профессор Сюзанна Имбер, космический физик из Университета Лестера, Великобритания, рассказала: «Поле генерируется электронами, которые обладают некоторым тепловым давлением, позволяющим им подниматься на большие высоты по открытым линиям поля. Электроны привязаны к магнитному полю, так что это можно обнаружить только над полюсами, потому что в высоких магнитных широтах силовые линии поля уходят с поверхности в космос. Это было еще более сложно из-за того, что эти силовые линии не остаются на одном и том же месте, а постоянно перемещаются».

«Если вы ошибетесь и запустите ракету в неподходящий момент, это будет своего рода катастрофой — у вас будет только один шанс провести эксперимент», — говорит профессор Имбер.

Несмотря на смещение границ поля и снежные бури, команде удалось запустить свою ракету в суборбитальный полет 11 мая 2022 года. Самолет Endurance, названный в честь полярных экспедиций Эрнеста Шеклтона, взлетел на высоту 477,23 мили (768,03 км) и через 19 минут разбился в Гренландском море. На высоте 322 мили (518 км), на которой Endurance собирал данные, он обнаружил, что потенциал электрического заряда составляет всего 0,55 вольта.

Доктор Коллинсон говорит: «Полвольта — это почти ничто, оно примерно такое же мощное, как батарейка в часах, но этого как раз достаточно, чтобы объяснить полярный ветер».

Несмотря на то, что эта сила очень мала, исследователи полагают, что на такой обширной территории она ответственна за увеличение высоты ионосферы, слоя атмосферы, на 271%.

«Это похоже на конвейерную ленту, поднимающую атмосферу в космос», — говорит доктор Коллинсон.

Поскольку это месторождение было открыто совсем недавно, исследователи до сих пор не уверены, какое влияние оно могло оказать на развитие Земли, но последствия могут быть огромными.

Что важно, есть предположение, что это может быть одной из причин того, что на Земле все еще есть вода, в то время как такие планеты, как Венера и Марс, высохли.

В 2016 году миссия Европейского космического агентства «Венера Экспресс» обнаружила, что ионосфера Венеры генерирует 10-вольтовый потенциал по всей планете.

Поскольку интенсивный солнечный свет отделял положительно заряженные ионы кислорода от водорода в воде, этот заряд мог засасывать их в космос, как пылесос размером с планету. Со временем этот процесс мог привести к выбросу всей воды с Венеры в космос и превращению ее в бесплодную пустошь, которую мы сейчас видим.

Поскольку амбиполярное электрическое поле Земли намного слабее, это может быть частью набора факторов, которые определяют, пригодна ли планета для жизни в долгосрочной перспективе.

Доктор Коллинсон говорит: «Любая планета с атмосферой должна обладать амбиполярным полем. Теперь, когда мы, наконец, измерили его, мы можем начать изучать, как он формировал нашу планету, а также другие планеты с течением времени».

Похожие записи:

Космический кофе: Аппарат НАСА сделал уникальную фотографию поверхности Юпитера НАСА заявляет, что на далекой экзопланете может быть редкий водный океан и возможный намек на жизнь Как телескоп Джеймса Уэбба «настроен на поиск странных и причудливых миров» Китай запускает амбициозную миссию на обратную сторону Луны Ученые критикуют «неоправданный» отказ НАСА от лунохода Viper стоимостью 450 миллионов долларов