Tusentals ton av jordens atmosfär förloras varje år

Ett svensk-amerikanskt forskarlag har gjort nya mätningar som visar att flera tusen ton av jordens atmosfär årligen strömmar långt ut i rymden från jordens polarområden. Mätningarna har gjorts med de europeiska Clustersatelliterna och presenteras i tidskriften Nature Geoscience. Doktoranden Erik Engwall vid Uppsala universitet och Institutet för rymdfysik har lett studien.

De nya mätningarna 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. Det står nu klart att partiklarna verkligen går förlorade från jorden, eftersom man med Clustersatelliterna kunnat följa dem till höjder nästan tio gånger jordens diameter.

"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 Uppsalaforskarna försökte förstå varför det mätinstrument de byggt till Clustersatelliterna tycktes ge felaktiga resultat i rymden ovanför jordens poler. "Där vi väntade oss att hitta svaga elektriska fält såg vi till vår förvåning alldeles för starka fält i en riktning som helt enkelt är omöjlig", säger Anders Eriksson, som ansvarar för driften av instrumentet. Erik Engwall visade med hjälp av datorsimuleringar 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.

Artikeln "Earth's ionospheric outflow dominated by hidden cold plasma" av Erik Engwall, Anders Eriksson, Chris Cully, Mats André, Roy Torbert och Hans Vaith publiceras i januarinumret av Nature Geoscience och publicerades online den 14 december: http://dx.doi.org/10.1038/NGEO387.

Cluster är ett av den europeiska rymdstyrelsen ESA:s hörnstensprojekt, med fyra satelliter i formation som har varit i omloppsbana runt jorden sedan år 2000. Institutet för rymdfysik i Uppsala ansvarar för ett instrument för mätning av elektriska fält på var och en av satelliterna. Den svenska forskningen med Cluster finansieras av Rymdstyrelsen.


Kontaktpersoner:
* Erik Engwall, doktorand, Institutionen för fysik och astronomi, Uppsala universitet, erik.engwall@irfu.se, 070-765 9566.
* Anders Eriksson, forskare, Institutet för rymdfysik, anders.eriksson@irfu.se, 018-471 5945, 070-171 3029.
* Rick McGregor, informationsansvarig, IRF, rick.mcgregor@irf.se, 070-276 6020.

Länkar:
Forskargruppens hemsida: http://space.irfu.se
Institutet för rymdfysik: http://www.irf.se
Uppsala universitet: http://www.uu.se
Nature Geoscience: http://www.nature.com/ngeo
ESA:s Clustersidor: http://cluster.esa.int
Rymdstyrelsen: http://www.rymdstyrelsen.se

Bilder:
Bild: En teckning som visar hur elektriskt laddade syre-, väte- och heliumatomer (joner) försvinner ut i rymden från jordens atmosfär över polerna och bildar den så kallade polarvinden (bild: NASA/ESA): http://images.irf.se/get_image.php?group=P4&imageid=18
Bild: En schematisk bild över jordens magnetosfär och polarvinden. De aktuella mätningarna med Clustersatelliterna sträcker sig betydligt längre bort från jorden än tidigare och har kunnat ge information om polarvinden i områden där den förut varit osynlig för satelliter (bild: Erik Engwall): http://images.irf.se/get_image.php?group=P4&imageid=19

----------------------------------
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 110 anställda och bedriver verksamhet i Kiruna (huvudkontoret), Umeå, Uppsala och Lund.