60 Yıllık Varsayım Gerçek Oldu: Ambipolar Alan İlk Kez Tespit Edildi

Mustafa Efe - Posta.com.tr / Dünyamızın etrafını saran görünmez, zayıf bir enerji alanı nihayet tespit edildi ve ölçüldü.

İlk kez 60 yıldan uzun bir süre önce varsayılan bir elektrik alanı olan ambipolar alan olarak adlandırılan bu alanın keşfi, güzel ve sürekli değişen dünyamızın davranışını ve evrimini inceleme ve anlama şeklimizi değiştirecek.

NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nden gökbilimci Glyn Collinson, “Atmosferi olan her gezegenin iki kutuplu bir alana sahip olması gerekir” diyor.

“Artık nihayet ölçebildiğimize göre, zaman içinde gezegenimizi ve diğer gezegenleri nasıl şekillendirdiğini öğrenmeye başlayabiliriz.”

Dünya sadece uzayda hareketsiz duran bir toprak parçası değildir. Her türlü alanla çevrilidir. Bir de yerçekimi alanı var. Yerçekimi hakkında çok şey bilmiyoruz, özellikle de ne kadar yaygın olduğunu düşünürsek, ama yerçekimi olmasaydı bir gezegenimiz olmazdı. Yerçekimi ayrıca atmosferin yüzeye karşı sıkı durmasına da yardımcı olur.

Ayrıca Dünya'nın iç kısmındaki dönen, iletken malzeme tarafından üretilen ve kinetik enerjiyi uzaya doğru dönen manyetik alana dönüştüren manyetik alan da vardır. Bu, gezegenimizi güneş rüzgarının ve radyasyonun etkilerinden korur ve ayrıca atmosferin uçup gitmesini önlemeye yardımcı olur.

1968 yılında bilim insanları uzay çağına kadar fark edemediğimiz bir olguyu tanımladılar. Dünya'nın kutupları üzerinde uçan uzay araçları, Dünya'nın atmosferinden kaçan süpersonik bir parçacık rüzgarı tespit etti. Bunun en iyi açıklaması üçüncü bir elektrik enerjisi alanıydı.

“Buna ambipolar alan deniyor ve bir kaos aracı. Yerçekimine karşı koyuyor ve parçacıkları uzaya sürüklüyor,” diye açıklıyor Collinson bir videoda.

“Ancak bunu daha önce hiç ölçemedik çünkü teknolojimiz yoktu. Biz de bu büyük görünmez kuvveti aramak için Endurance roket gemisini inşa ettik.”

Ambipolar alanın şu şekilde çalışması bekleniyordu. Yaklaşık 250 kilometre (155 mil) yükseklikten başlayarak, atmosferin iyonosfer adı verilen bir katmanında, aşırı ultraviyole ve güneş radyasyonu atmosferik atomları iyonize ederek negatif yüklü elektronları koparır ve atomu pozitif yüklü bir iyona dönüştürür.

Daha hafif olan elektronlar uzaya doğru uçmaya çalışırken, daha ağır olan iyonlar yere doğru batmaya çalışacaktır. Ancak plazma ortamı yük nötrlüğünü korumaya çalışacak, bu da elektronlar ve iyonlar arasında onları birbirine bağlayacak bir elektrik alanının ortaya çıkmasına neden olacaktır.

Buna ambipolar alan denir çünkü her iki yönde de çalışır; iyonlar aşağı doğru, elektronlar ise yukarı doğru bir çekim sağlar.

Sonuç olarak atmosfer şişer; artan irtifa bazı iyonların uzaya kaçmasına izin verir, kutup rüzgarında gördüğümüz de budur.

Bu ambipolar alan inanılmaz derecede zayıf olacaktır, bu yüzden Collinson ve ekibi bunu tespit etmek için enstrümantasyon tasarladı. Bu deneyi taşıyan Endurance görevi Mayıs 2022'de fırlatıldı ve değerli, zor kazanılmış verileriyle Dünya'ya geri düşmeden önce 768,03 kilometre (477,23 mil) yüksekliğe ulaştı.

Ve başardı. Elektrik potansiyelinde sadece 0,55 voltluk bir değişiklik ölçtü - ama gereken tek şey buydu.

Collinson, “Yarım volt neredeyse hiçbir şey değil - sadece bir saat pili kadar güçlü,” diyor. “Ama kutup rüzgarını açıklamak için doğru miktar bu.”

Bu miktardaki yük, hidrojen iyonlarını yerçekiminin 10,6 katı bir güçle çekerek Dünya'nın kutupları üzerinde ölçülen süpersonik hızlarda uzaya fırlatmak için yeterlidir.

Hidrojen iyonlarından daha ağır olan oksijen iyonları da daha yükseğe fırlatılarak, yüksek irtifalardaki iyonosferin yoğunluğunu, ambipolar alan olmadan olması gereken yoğunluğa kıyasla yüzde 271 oranında artırıyor.

Daha da heyecan verici olan ise bunun sadece ilk adım olması. Ambipolar alanın daha geniş etkilerini, ne kadar süredir orada olduğunu, ne işe yaradığını ve gezegenimizin ve atmosferinin evrimini ve hatta muhtemelen yüzeyindeki yaşamı şekillendirmeye nasıl yardımcı olduğunu bilmiyoruz.

Collinson, “Bu alan Dünya'nın çalışma şeklinin temel bir parçasıdır” diyor. “Ve artık nihayet ölçebildiğimize göre, bu büyük ve heyecan verici sorulardan bazılarını sormaya başlayabiliriz.” diyor.

Bu metin Science Alert adlı kaynaktan Türkçe'ye çevrilmiştir.