Apabila jalur bersinar misteri hijau menyala di langit Finland pada 2018, ia tidak disedari oleh para pemburu aurora yang avid. Corak cahaya adalah tidak biasa dan pelik sempurna, menjangkau ke arah ufuk seperti satu set bukit pasir surgawi.
Sudah tentu, persembahan cahaya yang digelar oleh ahli sains warganegara sebagai "bukit pasir" ternyata menjadi jenis aurora baru. Aurora ini dibentuk oleh tarian dramatik gelombang graviti dan atom oksigen, menurut penemuan baru yang diterbitkan hari ini (29 Jan) dalam jurnal AGU Advances.
Jalan ke penemuan bermula bertahun-tahun lalu apabila sekumpulan peminat aurora menghantar e-mel kepada Minna Palmroth, seorang profesor fizik ruang komputasi di University of Helsinki, meminta beliau untuk menyertai kumpulan Facebook mereka. Matlamat? Adakah Palmroth menjelaskan fizik di belakang aurora yang mereka ambil gambar.
Palmroth senang berbuat demikian. Selepas beberapa ketika, dia menyedari bahawa jawapannya menjadi berulang-ulang - jadi dia terus menerbitkan buku panduan aurora. Tetapi pada bulan Oktober 2018, pemburu aurora kembali kepadanya dengan gambar-gambar aurora yang membingungkan.
"Kemudian saya menyedari bahawa tidak ada ... saya tidak pernah melihatnya sebelum ini," Palmroth memberitahu Live Science. Apabila melihat pertama, jalur ini kelihatan sebagai hasil daripada gelombang graviti, atau gangguan kepadatan di atmosfera atas. Atmosfera atas adalah bertaburan dengan banyak gelombang graviti yang berlainan yang berjalan dalam arah yang berbeza dan mempunyai frekuensi dan saiz yang berbeza. Tetapi penjelasan itu tidak mungkin, kerana ombaknya begitu merata.
Jadi Palmroth dan pasukannya menganjurkan kempen untuk malam 7 Oktober, mengumpul saintis dan warganegara di seluruh Finland untuk mengambil gambar bukit pasir. Dengan menganalisis foto-foto ini, pasukan itu mula memahami fizik di sebalik fenomena tersebut.
Ini bukan kali pertama pemburu aurora telah mengenal pasti fenomena langit baru; saintis warga negara juga menemui cahaya langit yang digelar sebagai STEVE pada tahun 2018.
"Kerjasama dengan para saintis warga negara menjadi semakin penting kerana mereka boleh menjadi 'sensor mudah alih' yang mengejar aurora menarik dengan mudah dan menangkap ciri-ciri baru yang tidak diketahui oleh saintis sebelum ini," kata Toshi Nishimura, profesor penyelidikan kejuruteraan elektrik dan komputer di Boston Pusat Fizik Angkasa Universiti, yang bukan sebahagian daripada kajian ini.
Gelombang graviti tidak dapat dilihat
Hasil Auroras apabila matahari meletus zarah yang dikenakan ke arah planet kita. Zarah-zarah tersebut bergerak sepanjang jalur medan magnet di kutub planet kita dan membanting ke dalam atom dan molekul di atmosfer kita, menyebabkan molekul tersebut memancarkan cahaya. Ini menunjukkan cahaya yang menakjubkan boleh datang dalam pelbagai bentuk dan warna yang berbeza; oksigen bercahaya di hijau dan merah manakala nitrogen bercahaya dalam warna biru dan ungu, menurut NASA. Ahli astronomi juga menggunakan bentuk aurora untuk mengetahui apa yang berlaku di atmosfera atas di mana mereka membentuk.
Walaupun kebanyakan aurora memanjang secara menegak, bukit-bukit bukit menghala ke arah khatulistiwa secara mendatar dalam gelombang beralun. Tiada siapa yang memerhatikan seperti struktur gelombang seperti di Aurora sebelum, kata Palmroth.
Para saintis berteori bahawa bukit-bukit pasir itu menyalakan sejenis gelombang graviti atmosfera yang jarang dipanggil bor mesospherik. Gelombang mesosfera ini berlaku ketika gelombang gravitasi yang naik di atmosfer menjadi bengkok dan diapit di antara dua lapisan yang relatif dingin di atmosfera - lapisan penyongsangan, tinggi sejauh 49.7 batu (80 kilometer), dan mesopause, 62 batu (100 km) tinggi .
Dalam saluran ini, ombak menyebarkan secara melintang dan jauh ke jarak yang jauh tanpa menyedut, mewujudkan lipatan bergantian yang sama ada diperkayakan dengan oksigen atau habis oksigen. Apabila elektron dari aliran matahari masuk, lipatan dengan tahap oksigen yang tinggi menyala lebih daripada tempat-tempat yang kurang oksigen, mewujudkan jalur ciri.
"Ini adalah pemerhatian yang sangat menarik," kata Steven Miller, timbalan pengarah Institut Koperasi untuk Penyelidikan di Atmosfera di Colorado State University, yang bukan sebahagian daripada kajian itu. "Reaksi pertama saya apabila melihat gambar adalah bahawa mereka mungkin gelombang graviti atmosfera yang sedang 'diserlahkan' oleh aktiviti auroral - nampaknya ini hipotesis penulis juga."
Batu-batu mesospherik boleh menyumbang kepada corak-corak yang dilihat di bukit-bukit pasir, tetapi "Saya menduga bahawa 'bukit pasir' sebenarnya adalah subset dari kawasan graviti atmosfera yang lebih meluas yang berlaku yang ditonjolkan oleh aurora," kata Miller kepada Sains Live.
Dengan menggunakan bintang dalam foto sebagai titik rujukan, pasukan dapat mengira ketinggian bukit-bukit itu sekitar 62 batu (100 km) tinggi, yang tipikal aurora. Tetapi kawasan yang kurang dipelajari di atmosfer ini terlalu tinggi untuk mengukur dengan radar dan belon, dan terlalu rendah untuk menghantar kapal angkasa tanpa membakarnya. Oleh itu, ia kadang-kadang dipanggil "ignorosphere," kata Palmroth.
"Ini adalah kali pertama gelombang graviti ini diperhatikan," kata Palmroth. "Secara umum lubang adalah fenomena yang jarang berlaku." Tetapi memerhati bukit-bukit pasir itu boleh mendedahkan lebih banyak mengenai bor, kata Palmroth.
Sebagai contoh, saintis mendapati bahawa bukit pasir berlaku pada masa yang sama dan di rantau yang sama di mana tenaga elektromagnetik dari pemindahan ruang ke atmosfera atas, yang suspek Palmroth boleh dihubungkan dengan penciptaan lubang mesospherik lapisan inversi. "Kami mahu melihat sama ada ini benar," katanya.
