Vědcům z Goddardova střediska vesmírných letů NASA se vůbec poprvé v historii podařilo detekovat a změřit ambipolární pole. Objev neviditelné vrstvy atmosféry nyní otevírá nové možnosti studia jevů v zemské atmosféře, ale i v okolí jiných vesmírných těles.
O existenci ambipolárního pole se vedou v akademické obci hypotetické debaty již více než 60 let. Vědci předpokládali, že se tato tajuplná vrstva nachází ve výšce zhruba 250 kilometrů nad povrchem Země, tedy v ionosféře. Přestože se existenci tohoto pole až donedávna nepodařilo prokázat, přisuzovala se mu již v minulosti důležité role v regulaci hustoty a složení atmosféry.
Tajemné pole okolo Země významně ovlivňuje složení naší atmosféry
Ambipolární pole vzniká v důsledku interakce mezi záporně nabitými elektrony a kladně nabitými ionty, které v atmosféře vznikají působením ultrafialového záření. Zatímco elektrony se snaží uniknout pryč od gravitačního vlivu Země do vesmíru, kationty jsou přitahovány k jejímu povrchu. Mezi oběma částicemi pak dochází k dipólovým interakcím, které postupně vytvářejí neviditelný elektrický obal okolo planety. Změřením tohoto pole by vědci získali možnost nahlédnout do jevů, které vedou k regulaci celkové struktury atmosféry, udržování její nábojové neutrality či vzniku polárního větru, tedy uvolňování částic z atmosféry pozorovaného v blízkosti zemských pólů.
Earth’s ambipolar electrostatic field and its role in ion escape to space https://t.co/Pz4mThfEt5
— Igor Wortel (@itwortel) August 28, 2024
Za nedávným prokázáním existence ambipolárního pole stojí raketa Endurance (nezaměňovat s vesmírnou lodí Crew Dragon Endurance společnosti SpaceX, pozn. red.), která do kosmu vzlétla v květnu roku 2022. Cílem její mise bylo změřit slabé změny elektrického potenciálu, které by mohly souviset s přítomností ambipolárního obalu okolo Země. Senzorům na povrchu rakety se podařilo zachytit pole o síle pouhých 0,55 V, což je méně než u baterie do hodinek. I takto malé hodnoty však byly jasným důkazem existence ambipolárního pole a jeho vlivu na polární vítr a další dosud nevysvětlené jevy.
Skutečný výzkum teprve začíná
Díky tomuto průlomovému objevu mohou nyní vědci proniknout hlouběji do základních mechanismů, které řídí zemskou atmosféru. Poznatky bude navíc možné aplikovat i na charakterizaci jiných kosmických těles s vlastní atmosférou.
Strukturu naší atmosféry kontroluje ambipolární pole, jehož existenci prokázala nedávná studie. Foto: Freepik
Navzdory slibným zjištěním je však výzkum teprve na začátku. Vědci chtějí nyní zjistit, kdy tato vrstva vznikla, a jaké jsou širší důsledky působení ambipolárního pole na jevy nad zemským povrchem, ale i na něm. Potvrzení existence této vrstvy však představuje významný krok v planetární vědě, který otevírá cestu k budoucímu zkoumání a pochopení sil utvářejících náš svět.
