V květnu 2024 zasáhla Zemi největší solární bouře za poslední dvě desetiletí. Po několik dní bombardovala naši planetu vlna za vlnou vysokoenergetických nabitých částic ze Slunce. Oblohu zaplavily jasné polární záře a dočasně došlo k občasným narušením GPS signálů. S pomocí náhodně oživené americké družice se vědcům podařilo zjistit, že tato bouře také vytvořila dva nové, dočasné, pásy nabitých částic, které obklopují Zemi. Tyto poznatky jsou důležité k pochopení, jak by budoucí sluneční bouře mohly ovlivnit naše technologie.

Zmíněné dva nové pásy se zformovaly mezi dvěma trvalými pásy kolem Země, kterým se říká Van Allenovy pásy. Ty mají podobu soustředných prstenců vysoko nad rovníkem. Jsou trvalé a tvoří je pestrá směs vysokoenergetických elektronů a protonů, které jsou zde zachyceny zemským magnetickým polem. Energetické částice v těchto pásech mohou poškodit družice a ohrozit astronauty, kteří skrz ně prolétávají, takže pochopení jejich dynamiky je klíčové pro bezpečné kosmické lety.

Objev nových pásů byl možný díky družici CIRBE (Colorado Inner Radiation Belt Experiment) od NASA a vědecký článek byl vydán 6. února 2025 v časopise Journal of Geophysical Research: Space Physics. Nově zjištěné poznatky mají mimořádný význam především z hlediska ochrany družic, které míří na geostacionární dráhu, protože před jejím dosažením musí několikrát proletět přes Van Allenovy pásy.

Dočasné pásy byly už dříve detekovány po velkých slunečních bouřích. Zatímco dřívější pásy byly tvořeny převážně elektrony, tak ten vnitřní ze dvou nově objevených obsahoval také energetické protony. Toto jedinečné složení bylo pravděpodobně způsobeno intenzitou a složením solární bouře. „Když jsme srovnali data před bouří a po ní, řekl jsem: „Wow, tohle je něco skutečně nového,““ říká hlavní autor článku, Xinlin Li (Sin-lin Li), profesor na LASP (Laboratory for Atmospheric and Space Physics) a Oddělení věd o leteckém a kosmickém inženýrství na University of Colorado v Boulderu a dodal: „Je to opravdu ohromující.“

Nové dočasné pásy také zřejmě vydržely déle než ty předešlé. Zatímco předešlé dočasné pásy vydržely okolo čtyř týdnů, nový pás tvořený primárně elektrony vydržel více než tři měsíce. Druhý pás, který obsahoval i protony, pak vydržel ještě mnohem déle než pás elektronový, protože byl ve stabilnější oblasti, kde je méně náchylný k fyzikálním procesům, které mohou vyrazit částice z oběžné dráhy. Podle vědců tam pravděpodobně stále je. „Jedná se o skutečně vysokoenergetické elektrony a protony, které se dostaly do vnitřního magnetického prostředí Země,“ říká David Sibeck, bývalý vědecký pracovník americké mise Van Allen Probes a výzkumník z Goddardova střediska v marylandském Greenbeltu, který nebyl zapojen do nové studie a dodává: „Některé mohou na tomto místě zůstat po velmi dlouhou dobu.“

Jak dlouho takové pásy vydrží, záleží na přicházejících slunečních bouřích. Velké bouře mohou poskytnout energii k vyražení části z těchto pásů a jejich poslání do vesmíru, či k Zemi. Jedna taková bouře na konci června výrazně zmenšila rozsah nového elektronového pásu a další v srpnu pak téměř vymazala jeho zbytky, ačkoliv malá část vysokoenergetických elektronů odolala.

Tyto nové objevy učinil CubeSat CIRBE od NASA o velikosti krabice na boty, který po nízké oběžné dráze obíhal od srpna 2023 do října 2024. CIRBE na své palubě nesl přístroj označovaný jako REPTile-2 (Relativistic Electron Proton Telescope integrated little experiment-2). Šlo o zmenšenou a vylepšenou verzi přístroje, který letěl na již zmíněné misi družic Van Allen Probes, které v roce 2013 učinily první objev dočasného elektronového pásu. Po zhruba roce na oběžné dráze však tento CubeSat potkala anomálie a 15. dubna 2024 nečekaně zmlknul. Vědci byli zklamaní, že nebyl aktivní při květnové sluneční bouři, ale mohli se v té době spoléhat na jiné družice, které poskytovaly předběžná data o elektronovém pásu. Naštěstí 15. června se CIRBE opět probudil k životu a pokračoval ve svých měřeních. Jeho data poskytla informace s vysokým rozlišením, která nemohl přinést žádný jiný přístroj. Vědci tak dostali možnost porozumět rozsahu nových pásů.

„Jakmile jsme pokračovali v měřeních, byli jsme schopni vidět nový elektronový pás, který nebyl vidět na datech z jiných sond,“ zmiňuje Li. Mít na oběžné dráze CubeSat schopný měřit účinky sluneční bouře, bylo podle jeho slov hořkosladké. Poskytl sice příležitost změřit účinky tak velké události, ale bouře také zvýšila aerodynamický odpor CubeSatu, v důsledku čehož předčasně opustil oběžnou dráhu. CubeSat CIRBE vstoupil do zemské atmosféry v říjnu 2024, ale data, která nasbíral, za to všechno stála. „Jsme velmi hrdí na to, že náš velmi malý CubeSat udělal takový objev,“ uzavírá Li.

Přeloženo z:
https://science.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://assets.science.nasa.gov/dynamicimage/assets/science/hpd/itm/van_allen_probes_discov_new_rad_belt_cal.jpg
https://assets.science.nasa.gov/dynamicimage/assets/science/missions/cirbe/CIRBE.jpg
https://lasp.colorado.edu/cirbe/files/2021/07/detector_integration-768×1024.jpeg