Explosive Ereignisse in der Magnetosphäre: Untersuchung ungewöhnlicher Substürme im Magnetoschweif der Erde

Die Darstellung zeigt Magnetfeldlinien um die Erde, die sich im Magnetoschweif neu verbinden, normalerweise eines der ersten Anzeichen für einen Substurm. Ein intern finanziertes Projekt des Southwest Research Institute untersucht die Natur von Substürmen, insbesondere ein Ereignis von 2017, bei dem eine Rekonnektion offensichtlich ohne einen Substurm einzuleiten stattfand. Credit: NASA/Goddard Space Flight Center-Conceptual Image Lab

Unter Verwendung der MMS-Missionsdaten der NASA untersucht das SwRI ungewöhnliche Substurmergebnisse im Magnetoschweif der Erde, um die magnetische Rekonnektion und ihre Auswirkungen auf die globale Magnetosphäre besser zu verstehen.

Das Southwest Research Institute (SwRI) untersucht ein ungewöhnliches Ereignisse im Magnetoschweif der Erde, die verlängerte Ausdehnung der Magnetosphäre des Planeten, die von der Sonne wegführt. Die Wissenschaftler des SwRI untersuchen die Natur von Substürmen, flüchtigen Störungen im Magnetoschweif, die Energie freisetzen und oft Auroras verursachen, anhand von Daten aus der Magnetospheric Multiscale (MMS) Mission der NASA.

Seit ihrem Start im Jahr 2015 haben die MMS-Raumfahrzeuge die Magnetopause, die Grenze zwischen der Magnetosphäre und dem umgebenden Plasma, nach Anzeichen einer magnetischen Rekonnektion untersucht, die eintritt, wenn Magnetfeldlinien konvergieren, auseinanderbrechen und sich erneut verbinden und dabei magnetische Energie explosiv in Wärme und kinetische Energie umwandeln. Im Jahr 2017 beobachtete MMS Anzeichen einer magnetischen Rekonnektion im Magnetoschweif, aber nicht die normalen Anzeichen eines Substurms, die eine Rekonnektion begleiten, wie starke elektrische Ströme und Störungen im Magnetfeld.

Illustration der vier MMS-Raumfahrzeuge im Orbit im Erdmagnetfeld. Credit: NASA

"Wir wollen sehen, wie die von MMS beobachtete lokale Physik das gesamte globale Magnetfeld beeinflusst", sagte Dr. Andy Marshall vom SwRI, ein Postdoktorand. "Indem wir dieses Ereignis mit typischeren Substürmen vergleichen, bemühen wir uns, unser Verständnis dafür zu verbessern, was einen Substurm verursacht und das Verhältnis zwischen Substürmen und Rekonnektion."

Während des einjährigen Projekts wird das SwRI in situ MMS-Messungen der Rekonnektion, die lokale Felder und Teilchen beeinflusst, mit globalen Rekonstruktionen der Magnetosphäre vergleichen, die vom Community Coordinated Modeling Center im Goddard Space Flight Center der NASA mit Hilfe des Space Weather Modeling Frameworks der University of Michigan erstellt wurden.

"Es ist möglich, dass es bedeutende Unterschiede gibt zwischen den globalen Konvektionsmustern des Magnetoschwanzes für Substürme und Nicht-Substurm-Schweif-Rekonnektion", sagte Marshall. "Wir haben die Bewegung der Magnetfeldlinien noch nicht auf globaler Ebene betrachtet, so könnte es sein, dass dieser ungewöhnliche Substurm ein sehr lokales Ereignis war, das MMS zufällig beobachtet hat. Falls nicht, könnte dies unser Verständnis des Zusammenhangs zwischen Rekonnektion auf der Schweifseite und Substürmen neu formen."

MMS ist die vierte Mission des NASA Solar Terrestrial Probes Program. Das Goddard Space Flight Center baute, integrierte und testete die vier MMS-Raumfahrzeuge und ist für das Gesamtmissionsmanagement und die Missionsoperationen verantwortlich. Der Hauptuntersuchungsleiter für das MMS-Instrumentensuite Wissenschaftsteam hat seinen Sitz im SwRI in San Antonio. Die Planung der Wissenschaftsoperationen und das Kommandieren der Instrumente erfolgen im MMS Science Operations Center am Laboratory for Atmospheric and Space Physics der University of Colorado in Boulder.