Jordens atmosfär blåser bort - ny metod för att mäta hur fort

Jorden förlorar kontinuerligt delar av sin atmosfär, till stor del genom utflöden av joner från polarområdena. Erik Engwall vid Uppsala universitet och Institutet för rymdfysik (IRF) presenterar i sin avhandling en ny metod som gör det möjligt att mäta de utflödande jonerna. Det står därmed klart att tiotusentals ton av atmosfären går förlorade varje år från polarområdena. Avhandlingen läggs fram och granskas den 20 maj.

Den nya mätmetoden visar att den så kallade polarvinden, en mycket uttunnad vind av väte och syre, blåser oförminskad till mycket hög höjd. Vätet har tidigare bara kunnat mätas med satelliter på låg höjd, så man har inte vetat om det fortsätter långt ut i rymden eller om det sprids ut och snart kommer tillbaka till jorden. Med Clustersatelliterna har man kunnat följa partiklarna till höjder nästan tio gånger jordens diameter och på så sätt kunnat visa att de verkligen går förlorade från jorden.

- Vi behöver inte vara oroliga för vår överlevnad, eftersom polarvinden inte utgör något hot mot jordens atmosfär, säger Erik Engwall, och påpekar att ett utflöde av den storlek som satelliterna mäter upp inte gör någon dramatisk skillnad ens under solsystemets livstid. Men liknande fenomen kan vara betydande vid andra himlakroppar.

- Att förstå hur jordens atmosfär utvecklas är dessutom viktigt för att få mer kunskap om atmosfärer som är gynnsamma för liv, tillägger Erik Engwall.

Upptäckten gjordes när Erik Engwall tillsammans med sina forskarkollegor försökte förstå varför det mätinstrument Uppsalagruppen byggt till Clustersatelliterna tycktes ge felaktiga resultat i rymden ovanför jordens poler. Där svaga elektriska fält förväntades uppmättes alldeles för starka fält och i fel riktning. Med hjälp av datorsimuleringar visade Erik Engwall att de konstiga mätningarna kunde förklaras av att satelliterna befann sig i en vind av elektriskt laddade partiklar som strömmar ut från jordens polarområden. Det gjorde att forskarlaget kunde förvandla det förargliga "mätfelet" till en metod att mäta polarvinden betydligt längre bort från jorden än tidigare.

- I dessa områden har polarvinden förut varit helt osynlig och vår metod har därför gett oss många nya insikter, säger Erik Engwall.

Avhandlingen "Low-Energy Ion Escape from the Terrestrial Polar Regions":
http://uu.diva-portal.org/smash/record.jsf?searchId=1&pid=diva2:210978

Mer information:
Erik Engwall, IRF och Institutionen för fysik och astronomi, Uppsala universitet, tel. 070-765 2709, erik.engwall@irfu.se

Bilder:
- Erik Engwall (Bild: Erik Engwalls arkiv): http://images.irf.se/get_image.php?group=P4&imageid=22
- Fig.: http://images.irf.se/get_image.php?group=P4&imageid=23
Illustration av de viktigaste tillskotten och förlusterna till och från jorden. Erik Engwalls forskning har kunnat bestämma storleken på utflödena från polarområdena (gröna pilar). Totalt sett tillkommer ungefär lika mycket massa genom inkommande partiklar och meteoriter som det som försvinner genom olika förluster från atmosfären. Stora meteoritnedslag bidrar med mycket materia när de väl inträffar, men dessa sker oerhört sällan.

Institutet för rymdfysik, IRF, är ett statligt forskningsinstitut under Utbildningsdepartementet. IRF bedriver grundforskning och forskarutbildning i rymdfysik, atmosfärfysik och rymdteknik. Mätningar görs i atmosfären, jonosfären, magnetosfären och runt andra planeter med hjälp av ballonger, markbaserad utrustning (bl a radar) och satelliter. För närvarande har IRF instrument ombord på satelliter i bana runt fyra planeter: jorden, Venus, Mars och Saturnus. IRF har ca 100 anställda och bedriver verksamhet i Kiruna (huvudkontoret), Umeå, Uppsala och Lund.