Misteri Aurora dibuka dengan misi THEMIS NASA – Sains Terkini

Jenis khusus aurora, terbungkus timur-barat melintasi langit malam seperti kalung mutiara yang bersinar, membantu para ilmuwan lebih memahami ilmu aurora dan penggerak kuat mereka di luar angkasa. Dikenal sebagai manik-manik aurora, cahaya ini sering muncul tepat sebelum tampilan aurora besar, yang disebabkan oleh badai listrik di ruang angkasa yang disebut substorm. Sebelumnya, para ilmuwan tidak yakin apakah manik-manik aurora entah bagaimana terhubung ke tampilan aurora lain sebagai fenomena di luar angkasa yang mendahului substorm, atau jika disebabkan oleh gangguan yang dekat dengan atmosfer Bumi.

Tetapi model komputer baru yang kuat dikombinasikan dengan pengamatan dari Sejarah Waktu Kejadian dan Interaksi Makroskopis NASA selama misi Substorm – THEMIS – telah memberikan bukti kuat pertama dari peristiwa di luar angkasa yang mengarah pada kemunculan manik-manik ini, dan menunjukkan peran penting mereka bermain di lingkungan luar angkasa kita.

"Sekarang kami tahu pasti bahwa pembentukan manik-manik ini adalah bagian dari proses yang mendahului pemicuan substorm di luar angkasa," kata Vassilis Angelopoulos, peneliti utama THEMIS di Universitas California, Los Angeles. "Ini adalah potongan teka-teki baru yang penting."

Dengan memberikan gambaran yang lebih luas daripada yang dapat dilihat dengan tiga pesawat ruang angkasa THEMIS atau observasi darat saja, model baru telah menunjukkan bahwa manik-manik aurora disebabkan oleh turbulensi dalam plasma – keadaan materi keempat, terdiri dari gas dan muatan yang sangat konduktif. partikel – mengelilingi Bumi. Hasilnya, baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Surat Penelitian Geofisika dan Jurnal Penelitian Geofisika: Fisika Antariksa, pada akhirnya akan membantu para ilmuwan lebih memahami berbagai struktur berputar-putar yang terlihat di aurora.


"Pengamatan THEMIS sekarang telah mengungkapkan turbulensi di ruang angkasa yang menyebabkan aliran terlihat menerangi langit sebagai mutiara tunggal di kalung aurora yang bercahaya," kata Evgeny Panov, penulis utama di salah satu makalah baru dan ilmuwan THEMIS di Space Research Institute of the Akademi Ilmu Pengetahuan Austria. "Turbulensi di ruang angkasa ini awalnya disebabkan oleh elektron yang lebih ringan dan lebih gesit, bergerak dengan berat partikel 2000 kali lebih berat, dan secara teoritis dapat berkembang menjadi substorm aurora skala penuh."

Misteri Pembentukan Manik-manik Auroral

Aurora tercipta ketika partikel bermuatan dari Matahari terperangkap di lingkungan magnet bumi – magnetosfer – dan disalurkan ke atmosfer atas Bumi, di mana tabrakan menyebabkan atom dan molekul hidrogen, oksigen, dan nitrogen bersinar. Dengan memodelkan lingkungan dekat Bumi pada skala dari puluhan mil hingga 1,2 juta mil, para ilmuwan THEMIS mampu menunjukkan detail bagaimana manik-manik aurora terbentuk.

Saat awan plasma yang mengalir bersendawa oleh Matahari melewati Bumi, interaksinya dengan medan magnet Bumi menciptakan gelembung plasma apung di belakang Bumi. Seperti lampu lava, ketidakseimbangan daya apung antara gelembung dan plasma yang lebih berat di magnetosfer menciptakan jari-jari plasma selebar 2.500 mil yang membentang ke arah Bumi. Tanda tangan dari jari-jari ini menciptakan struktur berbentuk manik yang berbeda di aurora.

"Ada kesadaran bahwa, secara keseluruhan, peristiwa sementara yang relatif kecil yang terjadi di sekitar magnetosfer ini entah bagaimana penting," kata David Sibeck, ilmuwan proyek THEMIS di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. "Kami baru saja mencapai titik di mana daya komputasi cukup baik untuk menangkap fisika dasar dalam sistem ini."

Sekarang para ilmuwan memahami manik-manik aurora mendahului sub-badai, mereka ingin mencari tahu bagaimana, mengapa dan kapan manik-manik tersebut dapat memicu sub-badai besar-besaran. Setidaknya dalam teori, jari-jari dapat membuat garis-garis medan magnet menjadi kusut dan menyebabkan peristiwa eksplosif yang disebut rekoneksi magnet, yang dikenal sebagai pencipta sub-badai dan aurora skala penuh yang memenuhi langit malam.

Model Baru Membuka Pintu Baru

Sejak diluncurkan pada tahun 2007, THEMIS telah melakukan pengukuran terperinci saat melewati magnetosfer untuk memahami penyebab substorms yang mengarah ke aurora. Dalam misi utamanya, THEMIS mampu menunjukkan bahwa rekoneksi magnetik adalah pendorong utama sub-badai. Hasil baru menyoroti pentingnya struktur dan fenomena pada skala yang lebih kecil – yang lebarnya ratusan dan ribuan mil dibandingkan dengan yang mencakup jutaan mil.


"Untuk memahami fitur-fitur ini di aurora, Anda benar-benar perlu menyelesaikan skala lokal global dan lebih kecil. Itulah mengapa hal itu sangat menantang hingga saat ini," kata Slava Merkin, salah satu penulis di salah satu makalah dan ilmuwan baru. di Pusat Badai Geospace NASA yang berkantor pusat di Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins di Laurel, Maryland. "Ini membutuhkan algoritma yang sangat canggih dan superkomputer yang sangat besar."

Simulasi komputer baru hampir cocok dengan THEMIS dan observasi lapangan. Setelah keberhasilan awal model komputer baru, ilmuwan THEMIS ingin sekali menerapkannya pada fenomena aurora lain yang tidak dapat dijelaskan. Khususnya dalam menjelaskan struktur skala kecil, model komputer sangat penting karena dapat membantu menafsirkan apa yang terjadi di antara ruang tempat ketiga pesawat ruang angkasa THEMIS lewat.

"Ada banyak struktur yang sangat dinamis dan berskala sangat kecil yang dilihat orang di aurora yang sulit untuk dihubungkan dengan gambar yang lebih besar di ruang angkasa karena terjadi sangat cepat dan dalam skala yang sangat kecil," kata Kareem Sorathia, penulis utama di salah satu makalah dan ilmuwan baru di Pusat Badai Geospace NASA yang berkantor pusat di Laboratorium Fisika Terapan Johns Hopkins. "Sekarang kita dapat menggunakan model global untuk mengkarakterisasi dan menyelidikinya, itu membuka banyak pintu baru."

Pelajari lebih lanjut tentang TEMIS NASA dan Misi ARTEMIS: https://www.nasa.gov/specials/artemis/

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.