Ilustrasi artis mengenai kapal angkasa ESA Cluster yang terapung di atas Bumi. Kredit gambar: ESA Klik untuk membesarkan
Misi Cluster ESA telah mendedahkan mekanisme penciptaan baru 'elektron pembunuh' - elektron yang sangat bertenaga yang bertanggungjawab merosakkan satelit dan menimbulkan bahaya serius kepada angkasawan.
Selama lima tahun kebelakangan ini, satu siri penemuan oleh misi Kluster kapal angkasa pelbagai telah meningkatkan pengetahuan kami tentang bagaimana, di mana dan di bawah keadaan mana elektron pembunuh ini dibuat di magnetosfera Bumi.
Pengukuran satelit awal pada tahun 1950-an mendedahkan adanya dua cincin kekal zarah-zarah bertenaga di sekitar Bumi.
Biasanya disebut sebagai ‘tali pinggang radiasi Van Allen’, ia dipenuhi dengan zarah-zarah yang terperangkap oleh medan magnet Bumi. Pemerhatian menunjukkan bahawa tali pinggang dalam mengandungi populasi proton yang cukup stabil, sedangkan tali pinggang luar terutama terdiri dari elektron dalam kuantiti yang lebih berubah-ubah.
Sebilangan elektron tali pinggang luar dapat dipercepat ke tenaga yang sangat tinggi, dan inilah 'elektron pembunuh' yang dapat menembusi perisai tebal dan merosakkan elektronik satelit sensitif. Persekitaran radiasi yang kuat ini juga merupakan ancaman kepada angkasawan.
Sejak sekian lama para saintis telah berusaha untuk menjelaskan mengapa bilangan zarah bermuatan di dalam tali pinggang sangat berbeza. Terobosan utama kami berlaku ketika dua ribut ruang angkasa yang jarang berlaku berlaku hampir secara bergantian pada bulan Oktober dan November 2003.
Semasa ribut, sebahagian tali pinggang radiasi Van Allen dikeringkan oleh elektron dan kemudian direformasi lebih dekat ke Bumi di wilayah yang biasanya dianggap cukup selamat untuk satelit.
Ketika tali pinggang radiasi mereformasi mereka tidak meningkat menurut teori pecutan zarah yang lama, yang disebut 'radial diffusion'. Teori penyebaran radial memperlakukan garis medan magnet Bumi seperti tali elastik.
Sekiranya jalurnya dipetik, ia akan goyah. Sekiranya mereka bergetar pada kadar yang sama dengan zarah-zarah yang melayang di sekitar Bumi maka zarah-zarah tersebut dapat digerakkan melintasi medan magnet dan dipercepat. Proses ini didorong oleh aktiviti solar.
Sebaliknya, satu pasukan saintis Eropah dan Amerika yang diketuai oleh Dr Richard Horne dari Kajian Antartika British, Oxford, UK, menggunakan data dari Cluster dan penerima darat di Antartika untuk menunjukkan bahawa gelombang frekuensi yang sangat rendah dapat menyebabkan pecutan zarah dan menguatkan tali pinggang.
Gelombang ini, yang dinamakan 'korus', adalah pelepasan elektromagnetik semula jadi dalam julat frekuensi audio. Mereka terdiri daripada unsur-unsur diskrit dalam jangka pendek (kurang dari satu saat) yang terdengar seperti korus burung yang menyanyi ketika matahari terbit. Gelombang ini antara yang paling kuat di magnetosfera luar.
Bilangan ‘elektron pembunuh’ dapat meningkat dengan faktor seribu pada puncak ribut magnetik dan pada hari-hari berikutnya. Kegiatan solar yang kuat juga dapat mendorong tali pinggang luar lebih dekat ke Bumi, oleh itu menjadikan satelit ketinggian yang lebih rendah ke persekitaran yang lebih keras daripada yang dirancang.
Teori penyebaran radial masih berlaku dalam beberapa keadaan geofizik. Sebelum penemuan ini, beberapa saintis berpendapat bahawa pelepasan korus tidak cukup cekap untuk menjelaskan pembaharuan tali pinggang radiasi luar. Apa yang diungkapkan oleh Cluster adalah bahawa dalam keadaan geofizik yang sangat terganggu, pelepasan korus cukup.
Berkat kemampuan pengukuran multipoint unik Cluster, dimensi ciri wilayah sumber korus ini telah diperkirakan untuk pertama kalinya.
Dimensi khas didapati beberapa ratus kilometer ke arah tegak lurus dengan medan magnet Bumi dan beberapa ribu kilometer ke arah selari dengan ini.
Walau bagaimanapun, dimensi yang dijumpai setakat ini berdasarkan kajian kes. “Dalam keadaan magnetosfera yang terganggu, wilayah sumber korus membentuk objek seperti spageti panjang dan sempit. Persoalannya sekarang ialah apakah skala tegak lurus yang sangat rendah itu adalah sifat umum mekanisme korus, atau hanya kes khas dari pengamatan yang dianalisis, ”kata Ondrej Santolik, dari Charles University, Prague, Republik Czech, dan penulis utama hasil ini.
Oleh kerana peningkatan pergantungan kami pada teknologi dan komunikasi berasaskan ruang angkasa, pemahaman tentang bagaimana, di bawah keadaan dan di mana elektron pembunuh ini dibuat, terutamanya semasa tempoh ribut magnetik, sangat penting.
Sumber Asal: Portal ESA
