Ribuan mil di atas Bumi, aturan cuaca ruang angkasa. Itu adalah tempat yang tampaknya kosong dan sepi - tempat di mana misteri yang disebut "plasma dingin" telah ditemukan dalam kelimpahan dan mungkin memiliki implikasi dengan koneksi kita ke Matahari. Meskipun tetap tersembunyi, para peneliti Swedia telah menciptakan metode baru untuk mengukur ion-ion dingin ini. Dengan bukti lebih dari yang dipikirkan sebelumnya, temuan baru ini mungkin memberi kita petunjuk tentang apa yang terjadi di sekitar planet lain dan satelit alaminya.
"Semakin Anda mencari ion berenergi rendah, semakin banyak yang Anda temukan," kata Mats Andre, seorang profesor fisika luar angkasa di Institut Fisika Luar Angkasa Swedia di Uppsala, Swedia, dan pemimpin tim peneliti yang temuannya telah diterima untuk publikasi dalam Geophysical Research Letters, sebuah jurnal dari American Geophysical Union. "Kami tidak tahu berapa banyak di luar sana. Itu lebih dari yang saya kira. "
Dari mana asal enigma ini? Ion berenergi rendah dimulai di bagian atas atmosfer kita yang disebut ionosfer. Di sini energi matahari dapat melepaskan elektron dari molekul, meninggalkan atom seperti oksigen dan hidrogen dengan muatan positif. Namun, secara fisik menemukan ion-ion ini bermasalah. Sementara para peneliti tahu mereka ada di ketinggian sekitar 100 kilometer (60 mil), Andre dan rekannya Chris Cully mengatur lokasi mereka lebih tinggi - antara 20.000 dan 100.000 km (12.400 hingga 60.000 mi). Di bagian tepi, jumlah ion dingin bervariasi antara 50 hingga 70% ... membentuk sebagian besar massa ruang.
Namun, itu bukan satu-satunya tempat plasma dingin ditemukan. Menurut data dan perhitungan satelit penelitian, zona ketinggian tinggi tertentu menyimpan ion berenergi rendah secara terus menerus. Sejauh kedengarannya, tim juga telah mendeteksi mereka di ketinggian 100.000 km! Menurut Andre, menemukan begitu banyak ion yang relatif dingin di wilayah ini mengejutkan karena ada begitu banyak energi yang menghantam ketinggian tinggi bumi dari angin matahari - sebuah plasma panas sekitar 1.000 kali lebih panas daripada yang dianggap Andre dingin. Seberapa dingin? “Ion berenergi rendah memiliki energi yang sesuai dengan sekitar 500.000 derajat Celcius (sekitar satu juta derajat Fahrenheit) pada kepadatan gas khas yang ditemukan di Bumi. Tetapi karena kepadatan ion di ruang angkasa sangat rendah, satelit dan pesawat ruang angkasa dapat mengorbit tanpa terbakar. "
Menentukan ion berenergi rendah ini dan mengukur seberapa banyak material yang meninggalkan atmosfer kita merupakan tugas yang sulit dipahami. Bengkel Andre adalah satelit dan salah satu dari empat pesawat ruang angkasa Badan Antariksa Eropa CLUSTER. Ini rumah detektor yang dibuat dari kawat halus yang mengukur medan elektronik di antara mereka selama rotasi satelit. Namun, ketika data dikumpulkan, para peneliti menemukan sepasang misteri - medan listrik yang kuat di area ruang yang tak terduga dan medan listrik yang tidak berfluktuasi secara merata.
"Bagi seorang ilmuwan, itu terlihat sangat jelek," kata Andre. “Kami mencoba mencari tahu apa yang salah dengan instrumen itu. Lalu kami menyadari tidak ada yang salah dengan instrumen itu. " Apa yang mereka temukan membuka mata mereka. Plasma dingin mengubah pengaturan medan listrik di sekitar satelit. Ini membuat mereka sadar bahwa mereka dapat menggunakan pengukuran lapangan mereka untuk memvalidasi keberadaan plasma dingin. "Ini cara cerdas mengubah batasan detektor berbasis pesawat ruang angkasa menjadi aset," kata Thomas Moore, ilmuwan proyek senior untuk misi Magnetosfer Multiscale NASA di Goddard Space Flight Center di Greenbelt, Maryland. Dia tidak terlibat dalam penelitian baru.
Melalui teknik-teknik baru ini, sains dapat mengukur dan memetakan amplop plasma dingin Bumi - dan mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana plasma panas dan dingin berubah selama kondisi cuaca luar angkasa. Penelitian ini menunjukkan pemahaman yang lebih baik tentang atmosfer selain atmosfer kita sendiri. Saat ini pengukuran baru menunjukkan sekitar satu kilogram (dua pon) plasma dingin keluar dari atmosfer bumi setiap detik, Dengan memiliki angka yang kuat sebagai dasar untuk tingkat kehilangan, para ilmuwan mungkin dapat memodelkan apa yang menjadi atmosfer Mars - atau menjelaskan atmosfer di sekitar planet dan bulan lainnya. Ini juga dapat membantu dalam peramalan cuaca ruang yang lebih akurat - bahkan jika itu tidak secara langsung mempengaruhi lingkungan itu sendiri. Itu adalah pemain kunci, bahkan jika itu tidak menyebabkan kerusakan itu sendiri. "Anda mungkin ingin tahu di mana area bertekanan rendah, untuk memprediksi badai," kata Andre.
Memodernisasi prakiraan cuaca luar angkasa ke tempat yang mirip dengan prakiraan cuaca biasa, "bahkan tidak mungkin jika Anda kehilangan sebagian besar plasma Anda," kata Moore, dengan NASA. Sekarang, dengan cara mengukur plasma dingin, tujuan perkiraan kualitas tinggi adalah selangkah lebih dekat. “Ini adalah hal-hal yang tidak dapat kita lihat dan tidak dapat dideteksi, dan kemudian tiba-tiba kita dapat mengukurnya,” kata Moore tentang ion berenergi rendah. "Sekarang kamu benar-benar bisa mempelajarinya dan melihat apakah itu sesuai dengan teori."
Sumber Cerita Asli: Siaran Persatuan Geofisika Amerika. Untuk Bacaan Lebih Lanjut: Ion berenergi rendah: Populasi partikel tata surya yang sebelumnya tersembunyi.
