Van Allen-beltene er en samling med ladete partikler som holdes på plass av jordas magnetfelt. I disse beltene er strålingen veldig sterk. De består av partikler som suser rundt jorda i enorme hastigheter.

Strålingsfeltene ble ikke påvist før romalderen begynte. I 1958 ble Explorer-satelittene brukt til å kartlegge deler av strålingsbeltene. Van Allen-beltene består av et indre og et ytre lag, med et klart skille mellom lagene.

Mellom det indre og ytre laget er det et område med ganske tomt rom. Et av de store spørsmålene knyttet til beltene, er hvorfor ikke strålingen også går igjennom dette tomrommet. Og hvorfor er det et så klart skille mellom beltene?

Beltene ligger såpass langt fra jorden at de vanligvis ikke påvirker satellitter eller romfartøy som går i bane rundt jorden, men de kan vokse eller krympe på grunn av stråling fra solen, og dermed skade satellitter som kommer innom beltene.

Men Apollo-astronautene som skulle til månen, måtte gjennom Van Allen-beltene. Astronautene var bare på en kort gjennomreise, så de slapp unna med en relativt liten strålingsdose.

Undersøker Van Allen-beltene

Strålingsbeltene blir nå undersøkt av to NASA-sonder, som passende heter «Van Allen Probes». Oppdraget deres er å avdekke mer kunnskap om strålingsbeltene, blant annet slik at satellitter kan reddes unna når beltene vokser og strålingene kan skade romindustrien, ifølge NASA.

Noe av denne strålingen består av ladete elektroner som flyr i enorme hastigheter, nesten opp mot lysets hastighet.

Målinger fra sondene viser at innsiden av det ytre laget har en klart definert barriere som stopper de superraske elektroner på veien ned mot jorda.

– Det er nesten som om elektronene treffer en glassvegg, sier Daniel Baker i en pressemelding. Baker er fysiker ved University of Boulder, Colorado, og hovedforfatter av artikkelen.

– Vi har observert et slags usynlig skjold som blokkerer elektronene. Det er et veldig merkelig fenomen.

Hvordan kan det forklares?

I artikkelen beskriver også forskerne hvordan et slikt skjold kan oppstå, og de utforsker flere forskjellige forklaringer, blant annet om menneskelig aktivitet kunne forårsake dette feltet.

Først tok de for seg jordas magnetfelt, for å se om magnetfeltet kunne påvirke strålingsbeltene. Magnetfeltet fanger og leder elektroner og protoner langs magnetlinjene mellom Nord- og Sørpolen.

De spekulerte også i om radiosignaler fra sendere på jorden kunne møte og spre elektronene fra strålingsbeltene, men verken magnetfeltet eller radiosignalene var nok til å forklare hvordan grensen mellom det ytre beltet og tomrommet kunne være så klart definert.

Forskerne mener den mest sannsynlige forklaringen er en sky av ladet gass som kalles plasmasfæren. Denne gasskyen kalles også den indre magnetosfæren. Den begynner cirka 1000 kilometer over jordoverflaten og går helt ut til det ytre Van Allen-beltet, som ligger cirka 13 500 kilometer fra jorda.

Partiklene i plasmasfæren møter partiklene i det ytre Van Allen-beltet, og kan forårsake en spredning av partiklene i Van Allen-beltet, noe som kan skape dette usynlige skjoldet. Bevegelsene til beltene og plasmasfæren kan forsterke denne effekten.

– Spredningen på grunn av plasmasfæren kan være sterk nok til å skape en vegg på innsiden av det ytre Van Allen-beltet, men en sterk solvind kan få grensen til plasmasfæren å bevege seg innover, sier Baker.

Dermed tror også forskerne at sterke solvinder kan få dette strålingskjoldet til å delvis bryte sammen, i hvert fall i korte perioder.

Referanse: 

Baker, m.fl: An impenetrable barrier to ultrarelativistic electrons in the Van Allen radiation belts. Nature. DOI: 10.1038/nature13956.