Explosieve gebeurtenissen in de magnetosfeer: Het onderzoeken van ongebruikelijke substorm in de magnetosfeer van de aarde

De illustratie toont magnetische veldlijnen rond de Aarde die opnieuw verbinden in de magnetostaart, meestal een van de eerste tekenen van een substorm. Een intern gefinancierd project van Southwest Research Institute onderzoekt de aard van substormen, specifiek een gebeurtenis in 2017 waarbij de herverbinding leek plaats te vinden zonder een substorm te veroorzaken. Credit: NASA / Goddard Space Flight Center-Conceptual Image Lab

Met behulp van de MMS-missiegegevens van NASA onderzoekt SwRI ongebruikelijke substormgebeurtenissen in de magnetostaart van de aarde om de magnetische herverbinding en de effecten ervan op de wereldwijde magnetosfeer beter te begrijpen.

Southwest Research Institute (SwRI) onderzoekt een ongebruikelijke gebeurtenis in de magnetostaart van de aarde, de uitgerekte uitbreiding van de magnetosfeer van de planeet die wegleidt van de Zon. SwRI-wetenschappers onderzoeken de aard van substormen, vluchtige verstoringen in de magnetostaart die energie afgeven en vaak aurora's veroorzaken, met behulp van gegevens van NASA's Magnetospheric Multiscale (MMS) -missie.

Sinds hun lancering in 2015 hebben de MMS-ruimtevaartuigen de magnetopauze bestudeerd, de grens tussen de magnetosfeer en het omringende plasma, op zoek naar tekenen van magnetische herverbinding, die plaatsvindt wanneer magnetische veldlijnen samenkomen, uit elkaar vallen en opnieuw verbinden, magnetische energie explosief omzetten in warmte en kinetische energie. In 2017 zag MMS tekenen van magnetische herverbinding in de magnetostaart, maar niet de normale tekenen van een substorm die de herverbinding vergezellen, zoals sterke elektrische stromen en verstoringen in het magnetische veld.

Illustratie van de vier MMS-ruimtevaartuigen in een baan in het magnetische veld van de aarde. Credit: NASA

“We willen zien hoe de lokale fysica waargenomen door MMS het hele wereldwijde magnetosfeer beïnvloedt,” zei Dr. Andy Marshall van SwRI, een postdoctoraal onderzoeker. "Door die gebeurtenis te vergelijken met meer typische substormen, streven we ernaar ons begrip van wat een substorm veroorzaakt en de relatie tussen substormen en herverbinding te verbeteren."

Tijdens het eenjarige project zal de SwRI in situ MMS-metingen van herverbinding vergelijken die lokale velden en deeltjes beïnvloedt met globale magnetosfeer reconstructies gemaakt door het Community Coordinated Modeling Center bij NASA’s Goddard Space Flight Center met behulp van het Space Weather Modeling Framework van de Universiteit van Michigan.

"Het is mogelijk dat er significante verschillen bestaan tussen de wereldwijde convectiepatronen van de magnetostaart voor substormen en niet-substormstaart herverbinding," zei Marshall. "We hebben niet gekeken naar de beweging van de magnetische veldlijnen op wereldwijde schaal, dus het zou kunnen zijn dat deze ongebruikelijke substorm een zeer gelokaliseerde gebeurtenis was die MMS toevallig observeerde. Zo niet, dan kan het onze kijk op de relatie tussen herverbinding aan de staartzijde en substormen hervormen."

MMS is de vierde NASA Solar Terrestrial Probes Program-missie. Goddard Space Flight Center heeft de vier MMS-ruimtevaartuigen gebouwd, geïntegreerd en getest en is verantwoordelijk voor het algehele missiebeheer en de missieoperaties. De hoofdonderzoeker voor het MMS-instrument pakket wetenschapsteam is gevestigd bij SwRI in San Antonio. Wetenschappelijke operaties plannen en het commanderen van instrumenten wordt uitgevoerd in het MMS Science Operations Center aan het Laboratorium voor Atmosferische en Ruimtefysica van de Universiteit van Colorado in Boulder.