Fysici uit Japan en Zuid-Korea hebben ontdekt dat de zonne-explosies van vorig jaar mei de plasmasfeer van de aarde zo sterk hebben samengedrukt dat het volume binnen negen uur met maar liefst 80% is verminderd. Hierdoor daalde de grens van de plasmasfeer van een hoogte van 44.000 km tot 9.600 km, wat leidde tot een versnelde influx van hoge-energie deeltjes in de aardse atmosfeer.
“We hebben de veranderingen in de eigenschappen van de plasmasfeer gevolgd met behulp van de ARASE-sonde en grondstation GPS-signalontvangers die in staat zijn de toestand van de ionosfeer te monitoren. Deze gelijktijdige observaties stelden ons in staat om de scherpe afname in het volume van de plasmasfeer te ‘zien’ en de redenen te onthullen waarom deze ongewoon lang herstelde na de explosies,” legde Atsuki Shinbori, universitair docent aan de Nagoya Universiteit, uit.
Volgens de onderzoekers is de plasmasfeer het binnenste deel van de aardmagnetosfeer en speelt het een cruciale rol in de bescherming van de atmosfeer en het oppervlak van onze planeet tegen de instroom van geladen deeltjes vanuit de zon en de ruimte. Tijdens zonne-explosies interacteert het met de door de Zon uitgestoten geladen deeltjes, wat leidt tot veranderingen in de structuur en eigenschappen van deze beschermende laag.
Japanse en Zuid-Koreaanse fysici hebben voor het eerst de interacties van de plasmasfeer gevolgd met extreem krachtige uitbarstingen van zonne-activiteit. Dit gebeurde op 10 en 11 mei 2024, toen een serie recordsterke uitbarstingen op de Zon plaatsvonden, terwijl de ARASE-sonde zich in een ideale positie op de baan bevond om de gevolgen van de botsingen tussen de uitgestoten zonneplasma en het “magnetische schild” van de aarde waar te nemen.
De metingen van de wetenschappers en de data-analyse van het netwerk van grondstation GPS-signaalontvangers wezen uit dat de botsing tussen zonneplasma en de binnenste magnetosfeer van de aarde leidde tot een sterke verhitting van gebieden nabij de polen, evenals een zeer sterke compressie van de plasmasfeer. In slechts negen uur verschoof de bovenste grens van de plasmasfeer met 34.000 km richting het aardoppervlak, waardoor het volume met 80% afnam vergeleken met perioden van rust, wat de instroom van geladen deeltjes in de aardse atmosfeer aanzienlijk vergrootte.
Het herstel van de plasmasfeer duurde vier dagen, wat de fysici in verband brengen met veranderingen in de samenstelling van de ionosfeer, veroorzaakt door een zogenaamde negatieve storm – een scherpe verhitting van deze laag en een daaruit voortvloeiende daling van de concentratie van waterstofionen. Eerder hebben wetenschappers dit langzame herstel van de plasmasfeer niet in verband gebracht met ‘negatieve stormen’, wat de observaties van de zonne-explosies van vorig jaar mei bijzonder waardevol maakt.
