Земјината атмосфера протекува. Секој ден, околу 90 тони материјал бега од горните слоеви на атмосферата на нашата планета и оди во вселената. Иако долго време мисиите го испитуваат ова истекување, се'уште постојат прашања. Како и зошто Земјата ја губи својата атмосфера и како е ова релевантно во нашата потрага по живот на друго место во универзумот?

Со оглед на просторот на нашата атмосфера, 90 тони дневно се мало течење. Атмосферата на Земјата тежи околу пет квадрилиони тони, такашто не сме во опасност таа целосно да исчезне наскоро. Сепак, разбирањето на атмосферата на Земјата, и како таа бега во вселената, е клучот за разбирање на атмосферите на другите планети, што може да биде од суштинско значење за нашата потрага по планети и вонземјански живот.

Магнетната средина на Земјата со години се истражува преку користење на сателити, како што е Кластер мисијата на ЕЅА, флота од четири летала лансирани во 2000 година. Кластерот континуирано ја следеше магнетната интеракција меѓу Сонцето и Земјата повеќе од една деценија; оваа долговечност, во комбинација со способностите за мулти-вселенско летало и уникатна орбита, го направи клучен играч во разбирањето и на протекувањето на атмосферата на Земјата и за тоа како нашата планета е во интеракција со околниот Сончев систем.

Магнетното поле на Земјата е комплексно; се протега од внатрешноста на нашата планета во вселената, вршејќи влијание во текот на еден регион на просторот наречен магнетосфера.

Магнетосферата - и неговиот внатрешен регион (плазмасфера), која ко-ротира со Земјата и достигнува просечна оддалеченост од 20.000 километри - е преплавена со наелектиризирани честички и јони кои се заробени, отскокнувајќи напред-назад по линиите.

 

 

На надворешниот раб, магнетосферата го исполнува сончевот ветер, континуиран прилив на наелектризирани честички - најмногу протони и електрони - кои протекуваат од Сонцето. Тука, нашето магнетно поле делува како штит, одбивајќи го и пренасочувајќи го дојдовниот ветер како карпа која го опструира приливот на вода.

Сепак, нашиот магнетосферен штит има свои слабости; половите на Земјата линиите се отворени, како оние на стандардниот бар магнет. Тука, честичките на сончевиот ветер можат да се упатат кон Земјата, пополнувајќи ја магнетосферата со енергетски честички.

Исто како што честичките можат да се упатат кон овие отворени поларни линии, тие можат и да се упатат надвор. Јоните од горните слоеви на атмосферата на Земјата - јоносферата, која се протега на околу 1.000 километри над Земјата го пополнуваат овој дел од просторот. Иако мисиите како Кластерот откриваат многу, процесите кои се вклучени остануваат нејасни.

„Прашањето за плазма транспортот и атмосферската загуба е релевантна за планетите и ѕвездите и веројатно е интересна и важна тема. Разбирањето како атмосферската материја бега е од клучно значење за разбирањето на тоа како животот се развива на планетата. Интеракцијата помеѓу влезниот и излезниот материјал во магнетосферата на Земјата е жешка тема во моментот; каде точно оди оваа материја?“, вели Аррно Масон, заменик научник на ESA Кластер мисијата.

Првично, научниците веруваа дека магнетната средина на Земјата е пополнета со честички со сончево потекло. Сепак, уште во 1990 година беше предвидено дека атмосферата на Земјата ќе проткене надвор од плазмасферата - нешто што оттогаш излезе дека ќе биде вистина.

Набљудувањата покажуваат спорадични, моќни колони на плазма, кои растат во плазмасферата и патуваат надвор од работ на магнетосферата и во интеракција со соларниот плазма ветер кој влегува во магнетосферата.

Поновите истражувања недвосмислено потврдуваат уште еден извор - Земјината атмосфера постојано протекува. Постојаниот, континуиран проток на материјалот ја напушта плазмосферата на нашата планета од поларните региони, обновувајќи ја плазмата во магнетосферата. Кластерот пронајде доказ за овој ветер и ја измери силата и водородните јони.

Генерално, околу 1 килограм материјал бега од нашата атмосфера секоја секунда, во износ од речиси 90 тони дневно. Издвојуваќи ги само ладните јони, масата која бега изнесува илјадници тони годишно.

Студените јони се важни; многу сателити, вклучувајќи го и Кластерот, не можат да ги детектираат поради нивната ниска енергија, но тие претставуваат значаен дел од нето-загубата од Земјата, и може да одигра клучна улога во обликувањето на нашата магнетна средина.

Соларните бури и периодите на зголемената соларна активност изгледа како да ја забрзуваат Земјата во губење на атмосферска загуба, од страна на повеќе од три фактори. Сепак, клучните прашања остануваат: Како бегаат јоните и од каде тие потекнуваат? Кои процеси се во игра, и кои се доминантни? Каде јоните одат, и како?

Еден од клучните процеси за бегството се смета за центрифугалното забрзување, кое ги забрзува јоните на половите на Земјата. Овие јони се истуркани врз различни лебдечки траектории, тие добиваат енергија и завршуваат одејќи подалеку од Земјата во магнетната опашка, каде тие комуницираат со плазма  враќање на Земјата во толку голема брзина исто колку што заминале - еден вид на бумеранг ефект.

 

Ваквиот вид високо-енергетски честички може да претставуваат закана за технологијата во вселената, такашто нивното разбирање е доста важно. Кластер го проучуваше овој процес неколку пати во текот на изминатата деценија и пол.

Неодамна, научниците го истражувале процесот на магнетна реконекција, еден од најефикасните физички процеси со кои сончевиот ветер влегува во Земјината магнетосфера и ја забрзува плазмата. Во овој процес, плазмата комуницира и разменува енергија со линиите на магнетното поле.

Дознавањето повеќе за сопствената атмосфера може многу да ни каже за нашите планетарни соседи - ние потенцијално би можеле да го примениме истражувањето на било кој астрофизички објект со атмосферата и магнетното поле.

Како да знаеме дали планетите можат да поддржат живот или некогаш поддржувале? Се верува дека Марс имал дебела, густа атмосфера која значително се намалила со текот на времето. Иако црвената планета не е погодна за живот денес, голема е веројатноста да била погодна во минатото.

„Разбирањето повеќе за нашата сопствена атмосфера ќе ни помогне кога станува збор за други планети во Универзумот. Мора да дознаеме повеќе. Зошто Земјата има атмосфера која може да поддржи живот, додека другите планети немаат?“, вели Ескубет.

 

Кластер е уникатна мисија и се состои од четири летала. Тој оперира од 2000 година и во тоа време овозможил огромен број информации во врска со нашата магнетна животна средина преку различни периоди на соларната и копнената активност.

„Покрај тоа, орбитата на Кластерот е навистина уникатна меѓу сите актуелни мисии; леталото е на поларна орбита што значи дека може да ги истражува динамичните поларни региони на нашата планета - конкретно врвовите и поларните капи“, додава Ескубет.

„Генерално, долгорочните мисии како Кластер ни помагаат да разбереме многу повеќе за нашата планета, нејзината атмосфера и атмосферската загуба во целина, што за возврат ќе ни помогне да го сфатиме Сончевиот систем во кој живееме“.