Ilustrasi artis pesawat ruang angkasa Cluster ESA yang melayang di atas Bumi. Kredit gambar: ESA Klik untuk memperbesar
Misi Cluster ESA telah mengungkapkan mekanisme penciptaan baru 'elektron pembunuh' - elektron yang sangat energik yang bertanggung jawab untuk merusak satelit dan menimbulkan bahaya serius bagi para astronot.
Selama lima tahun terakhir, serangkaian penemuan oleh misi multi-pesawat ruang angkasa Cluster telah secara signifikan meningkatkan pengetahuan kita tentang bagaimana, di mana dan di bawah kondisi apa elektron-elektron pembunuh ini diciptakan dalam magnetosfer Bumi.
Pengukuran satelit awal pada 1950-an mengungkapkan adanya dua cincin permanen partikel energetik di sekitar Bumi.
Biasanya disebut 'sabuk radiasi Van Allen', mereka dipenuhi dengan partikel yang terperangkap oleh medan magnet Bumi. Pengamatan menunjukkan bahwa sabuk bagian dalam berisi populasi proton yang cukup stabil, sedangkan sabuk bagian luar sebagian besar terdiri dari elektron dalam jumlah yang lebih bervariasi.
Beberapa elektron sabuk luar dapat dipercepat menjadi energi yang sangat tinggi, dan 'elektron pembunuh' inilah yang dapat menembus perisai tebal dan merusak elektronik satelit yang sensitif. Lingkungan radiasi yang intens ini juga merupakan ancaman bagi para astronot.
Untuk waktu yang lama para ilmuwan telah mencoba menjelaskan mengapa jumlah partikel bermuatan di dalam sabuk sangat bervariasi. Terobosan besar kami terjadi ketika dua badai luar angkasa yang jarang terjadi terjadi hampir secara berurutan pada bulan Oktober dan November 2003.
Selama badai, bagian dari sabuk radiasi Van Allen dikeringkan dari elektron dan kemudian direformasi lebih dekat ke Bumi di suatu wilayah yang biasanya dianggap relatif aman untuk satelit.
Ketika sabuk radiasi direformasi, mereka tidak bertambah menurut teori percepatan partikel yang telah lama dipegang, yang disebut 'difusi radial'. Teori difusi radial memperlakukan garis medan magnet Bumi sebagai seperti pita elastis.
Jika pita-pita itu dipetik, mereka bergetar. Jika mereka goyah pada kecepatan yang sama dengan partikel yang melayang di sekitar Bumi maka partikel tersebut dapat didorong melintasi medan magnet dan dipercepat. Proses ini didorong oleh aktivitas matahari.
Sebagai gantinya, tim ilmuwan Eropa dan Amerika yang dipimpin oleh Dr Richard Horne dari Survei Antartika Inggris, Oxford, Inggris, menggunakan data dari Cluster dan penerima darat di Antartika untuk menunjukkan bahwa gelombang frekuensi sangat rendah dapat menyebabkan percepatan partikel dan mengintensifkan sabuk.
Gelombang ini, dinamai ‘chorus’, adalah emisi elektromagnetik alami dalam rentang frekuensi audio. Mereka terdiri dari unsur-unsur diskrit berdurasi pendek (kurang dari satu detik) yang terdengar seperti paduan suara burung bernyanyi saat matahari terbit. Gelombang ini termasuk yang paling kuat di magnetosfer luar.
Jumlah 'elektron pembunuh' dapat meningkat dengan faktor seribu di puncak badai magnet dan di hari-hari berikutnya. Aktivitas matahari yang intens juga dapat mendorong sabuk luar lebih dekat ke Bumi, oleh karena itu menjadikan satelit dengan ketinggian lebih rendah ke lingkungan yang lebih keras daripada yang dirancang untuk itu.
Teori difusi radial masih berlaku di beberapa kondisi geofisika. Sebelum penemuan ini, beberapa ilmuwan berpikir bahwa emisi paduan suara tidak cukup efisien untuk menjelaskan reformasi sabuk radiasi luar. Apa yang diungkapkan Cluster adalah bahwa dalam kondisi geofisika tertentu yang sangat terganggu, emisi paduan suara cukup.
Berkat kemampuan pengukuran multi titik unik Cluster, dimensi karakteristik daerah sumber paduan suara ini telah diperkirakan untuk pertama kalinya.
Dimensi tipikal telah ditemukan beberapa ratus kilometer ke arah tegak lurus dengan medan magnet Bumi dan beberapa ribu kilometer ke arah paralel dengan ini.
Namun, dimensi yang ditemukan sejauh ini didasarkan pada studi kasus. “Di bawah kondisi magnetosfer yang terganggu, daerah sumber paduan suara membentuk objek spaghetti yang panjang dan sempit. Pertanyaannya sekarang adalah apakah skala tegak lurus yang sangat rendah itu adalah sifat umum dari mekanisme paduan suara, atau hanya kasus khusus dari pengamatan yang dianalisis, ”kata Ondrej Santolik, dari Universitas Charles, Praha, Republik Ceko, dan penulis utama hasil ini.
Karena meningkatnya ketergantungan kita pada teknologi dan komunikasi berbasis ruang, pemahaman tentang bagaimana, di bawah kondisi apa dan di mana elektron pembunuh ini dibuat, terutama selama periode badai magnetik, sangat penting.
Sumber Asli: ESA Portal
