Vous ne pouvez pas les voir, mais des essaims d'électrons bourdonnent dans l'environnement magnétique – la magnétosphère – autour de la Terre. Les électrons spiralent et plongent autour de la planète dans une danse complexe dictée par les champs magnétiques et électriques. Lorsqu'ils pénètrent dans la magnétosphère assez près de la Terre, les électrons de haute énergie peuvent endommager les satellites en orbite et déclencher des aurores. Des scientifiques du magnétosphérique multiéchelle de la NASA, ou MMS, mission d'étudier la dynamique des électrons pour mieux comprendre leur comportement. Une nouvelle étude, Publié dans Journal de recherche géophysique a révélé un nouveau type de mouvement bizarre présenté par ces électrons.
Les électrons dans un champ magnétique puissant présentent généralement un comportement simple :ils font tourner des spirales serrées le long du champ magnétique. Dans une région de champ plus faible, où la direction du champ magnétique s'inverse, les électrons sont libres, rebondissant et remuant d'avant en arrière dans un type de mouvement appelé mouvement de Speiser. De nouveaux résultats MMS montrent pour la première fois ce qui se passe dans un champ de force intermédiaire. Alors ces électrons dansent un hybride, mouvement sinueux - en spirale et rebondissant avant d'être éjecté de la région. Ce mouvement enlève une partie de l'énergie du champ et il joue un rôle clé dans la reconnexion magnétique, un processus dynamique, qui peut libérer de manière explosive de grandes quantités d'énergie magnétique stockée.
"Le MMS nous montre la réalité fascinante de la reconnexion magnétique qui se passe là-bas, " a déclaré Li-Jen Chen, auteur principal de l'étude et scientifique MMS au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.
Alors que le MMS volait autour de la Terre, il a traversé une zone d'un champ magnétique d'intensité modérée où les courants électriques circulent dans la même direction que le champ magnétique. Ces zones sont appelées champs de guidage intermédiaires. A l'intérieur de la région, les instruments ont enregistré une curieuse interaction d'électrons avec la feuille actuelle, la fine couche traversée par le courant. Lorsque les particules entrantes ont rencontré la région, ils ont commencé à tourner en spirales le long du champ de guidage, comme ils le font dans un champ magnétique puissant, mais en plus grandes spirales. Les observations MMS ont également vu des signatures des particules gagner de l'énergie à partir du champ électrique. Avant longtemps, les particules accélérées se sont échappées de la nappe actuelle, formant des jets à grande vitesse. Dans le processus, ils ont emporté une partie de l'énergie du champ, l'amenant à s'affaiblir progressivement.
L'environnement de champ magnétique où les mouvements des électrons ont été observés a été uniquement créé par la reconnexion magnétique, ce qui a fait que la feuille de courant a été étroitement confinée par des champs magnétiques groupés. Les nouveaux résultats aident les scientifiques à mieux comprendre le rôle des électrons dans la reconnexion et comment les champs magnétiques perdent de l'énergie.
Le MMS mesure les champs électriques et magnétiques qu'il traverse, et compte les électrons et les ions pour mesurer leurs énergies et directions de mouvement. Avec quatre vaisseaux spatiaux volant dans un compact, formation pyramidale, Le MMS est capable de voir les champs et les particules en trois dimensions et d'observer la dynamique des particules à petite échelle, d'une manière jamais atteinte auparavant.
"La résolution temporelle du MMS est cent fois plus rapide que les missions précédentes, " a déclaré Tom Moore, scientifique principal du projet MMS au Goddard Space Flight Center de la NASA. "Cela signifie que nous pouvons enfin voir ce qui se passe dans des couches aussi étroites et que nous serons en mesure de mieux prédire à quelle vitesse la reconnexion se produit dans diverses circonstances."
Comprendre la vitesse de reconnexion est essentiel pour prédire l'intensité de la libération d'énergie explosive. La reconnexion est un important processus de libération d'énergie à travers l'univers et serait responsable de certaines ondes de choc et rayons cosmiques. Éruptions solaires sur le soleil, qui peut déclencher la météo spatiale, sont également causées par la reconnexion magnétique.
Avec deux ans à son actif, Le MMS a révélé des phénomènes nouveaux et surprenants près de la Terre. Ces découvertes nous permettent de mieux comprendre l'environnement spatial dynamique de la Terre et son impact sur nos satellites et notre technologie.
Le MMS se dirige maintenant vers une nouvelle orbite qui le conduira à travers des zones de reconnexion magnétique du côté de la Terre plus éloigné du soleil. Dans cette région, le champ de guidage est généralement plus faible, donc le MMS peut voir plus de ces types de dynamique électronique.
