Strikt genomen zijn er geen strikte grenzen tussen de aarde en de ruimte. Onze atmosfeer eindigt niet alleen op een bepaalde hoogte; het verdwijnt geleidelijk. Een nieuwe studie van het Russische Space Research Institute (SRI) laat zien dat onze atmosfeer zich uitstrekt tot 630.000 km de ruimte in.
De hoofdauteur van deze studie is Igor Baliukin. een onderzoeker bij de Russische SRI, Department of Planets, Physics, and Solar System Small Bodies. Jean-Loup Bertaux, van LATMOS aan de Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines, Frankrijk, was ook betrokken bij de studie. De studie gebruikte archiefgegevens van SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) om de gasvormige uitbreiding van de atmosfeer van de aarde te vinden.
Deze studie gaat helemaal over wat de geocorona wordt genoemd. Het is een enorme wolk van waterstofatomen die zich bevindt waar de atmosfeer van de aarde opgaat in de ruimte. SOHO heeft 12 wetenschappelijke instrumenten aan boord, en een daarvan heet SWAN, (Solar Wind Anisotropies.) SWAN was in staat om het waterstofsignaal van de geocorona te volgen en de buitengrenzen nauwkeuriger dan ooit tevoren te detecteren.
Apollo 16-astronauten maakten in 1972 foto's van de geocorona met de eerste camera op het maanoppervlak. Maar toen wisten ze niet dat ze zich nog in de atmosfeer van de aarde bevonden.
“De maan vliegt door de atmosfeer van de aarde.”
Igor Baliukin, het Russische Space Research Center.
Deze studie gaat ook over wat bekend staat als Lyman-alpha light. Het is een bepaalde golflengte van ultraviolet die interageert met waterstofatomen. De atomen kunnen dit licht zowel absorberen als uitzenden. Het probleem is dat dit licht in de atmosfeer van de aarde wordt geabsorbeerd. De enige manier om de omvang van de corona te zien, is vanuit de ruimte. Zelfs dan kunnen SWAN / SOHO-waarnemingen alleen worden gedaan op bepaalde tijden van het jaar, wanneer de aarde en haar geocorona naar het observatorium kijken.
Dankzij het ontwerp van SWAN kan het de waterstofatomen in de geocorona meten en de waterstofatomen in de ruimte filteren of weggooien.
De wetenschappers achter de nieuwe studie ontdekten dat zonlicht waterstofatomen op de dagzijde van de aarde comprimeert en dat het ook een verhoogde dichtheid aan de nachtzijde produceert. Die dichtheid is echter slechts relatief; het dichte gebied aan de dagzijde heeft slechts 70 atomen per kubieke centimeter op 60.000 km boven de aarde. Op de afstand van de maan zijn er slechts ongeveer 0,2 atomen per cc.
“De maan vliegt door de atmosfeer van de aarde, ”Zei Baliukin, hoofdauteur van de paper die de resultaten presenteert. 'We waren er pas van op de hoogte toen we waarnemingen van meer dan twee decennia geleden door het SOHO-ruimtevaartuig afstoffen.”
Ook al strekt de geocorona zich ver genoeg uit om de maan te omvatten, het betekent niet dat het de verkenning van de ruimte op welke manier dan ook zou helpen. Hoewel de waterstof een verlengstuk van de atmosfeer is, is de dichtheid van waterstofatomen nog steeds zo laag dat het vrijwel een vacuüm is. Maar dat betekent niet dat deze bevinding geen betekenis heeft, zeker niet bij lange na.
“Op aarde zouden we het vacuüm noemen, dus deze extra bron van waterstof is niet significant genoeg om verkenning van de ruimte te vergemakkelijken', Zegt Igor.
Maar het is significant als het gaat om exoplaneten. Voor planeten met waterstof in hun exosferen wordt waterdamp vaak dichter bij hun oppervlak gezien. Dat is het geval voor de aarde, Mars en Venus. Dat feit kan nuttig zijn bij het bepalen van welke exoplaneten mogelijk water bevatten.
“Dit is vooral interessant bij het zoeken naar planeten met potentiële waterreservoirs buiten ons zonnestelsel, ”Legt Jean-Loup Bertaux, co-auteur en voormalig hoofdonderzoeker van SWAN uit.
Deze uitgestrekte atmosfeer en het ultraviolet daarin vormen geen gevaar voor astronauten op missies in dit deel van de ruimte. Er is ook ultraviolette straling geassocieerd met de geocorona, aangezien de waterstofatomen zonlicht in alle richtingen verspreiden, maar de impact op astronauten in de maanbaan zou verwaarloosbaar zijn in vergelijking met de belangrijkste stralingsbron - de zon', Zegt Jean-Loup Bertaux.
Maar het is mogelijk dat de geocorona astronomische waarnemingen in de buurt van de maan zou kunnen verstoren. Dit is iets waar elke maantelescoop rekening mee zou moeten houden. 'Ruimtetelescopen die de hemel in ultraviolette golflengten observeren om de chemische samenstelling van sterren en sterrenstelsels te bestuderen, zouden hier rekening mee moeten houden', Voegt Jean-Loup toe.
SOHO werd gelanceerd in 1995 en bestudeert al meer dan 20 jaar de zon. Het draait nog steeds rond L1, ook al is het ontworpen voor een missie van twee jaar. Tijdens zijn leven tot nu toe heeft het een aantal "primeurs" onder zijn riem.
SOHO's SWAN-instrument heeft tussen 1996 en 1998 driemaal de geocorona van de aarde waargenomen. Het team besloot deze gegevens uit de SOHO-archieven op te halen en verder te analyseren. Deze ontdekking doet ons afvragen welke andere ontdekkingen er in zijn archieven verborgen zijn.
“Gegevens die vele jaren geleden zijn gearchiveerd, kunnen vaak worden gebruikt voor nieuwe wetenschap”, Zegt Bernhard Fleck, ESA SOHO-projectwetenschapper. 'Deze ontdekking benadrukt de waarde van gegevens die meer dan 20 jaar geleden zijn verzameld en de uitzonderlijke prestaties van SOHO.”
De nieuwe studie is gepubliceerd in de Journal of Geophysical Research: Space Physics.
Bronnen:
- Onderzoekspaper: SWAN / SOHO Lyman?? mapping: de Hydrogen Geocorona strekt zich goed uit voorbij de maan
- ESA-persbericht: de atmosfeer van de aarde strekt zich uit tot de maan en daarbuiten
- SOHO-informatieblad
