Потужна геомагнітна буря у травні 2024 року дала вченим змогу вперше безпосередньо дослідити склад кільцевого струму Землі під час екстремальної космічної події. Виявилося, що близько 85% його заряджених частинок становили іони кисню, які надійшли з верхніх шарів земної атмосфери, тоді як внесок сонячного вітру був незначним. Результати дослідження опубліковано в журналі Science Advances.
Буря, відома як Gannon storm або Mother’s Day storm, розпочалася 10–11 травня 2024 року після кількох потужних сонячних викидів плазми. Вони об’єдналися в космосі та зіткнулися з магнітосферою Землі. Індекс SYM-H, який характеризує геомагнітні збурення, опустився до −518 нанотесла — це другий найнижчий показник із 1981 року.
Ключову роль у дослідженні відіграв японський супутник Arase, запущений у 2016 році. Його прилади вимірюють масу й енергію окремих іонів. Апарат пролетів крізь область кільцевого струму невдовзі після початку бурі та повторив спостереження, коли збурення наближалося до піку.
Кільцевий струм — це пояс енергетичних заряджених частинок, переважно іонів кисню та водню, які циркулюють навколо Землі на висоті тисяч кілометрів. Їхній рух створює магнітне поле, що частково протидіє земному та послаблює його поблизу поверхні.
Вимірювання Arase показали, що поблизу піку бурі магнітне поле ослабло приблизно на 40% на висоті близько 16 000 км. Це сталося значно ближче до Землі, ніж під час попередніх подібних збурень. Супутник також зафіксував зменшення кількості енергетичних електронів у цій області. Вчені припускають, що зміни магнітного поля могли змусити їх залишити звичні орбіти, однак прямий причинний зв’язок поки не доведено.
Результати вказують, що важкі іони з атмосфери можуть суттєво посилювати геомагнітні бурі. Це важливо для прогнозування космічної погоди: оцінювати потенційну силу таких подій, можливо, потрібно не лише за параметрами сонячного вітру, а й за станом верхньої атмосфери Землі.
Подальше вивчення цього механізму має стати одним із завдань запропонованої японської місії FACTORS із двома супутниками. Вона досліджуватиме, як атмосферні іони потрапляють у магнітосферу та впливають на розвиток бур. Точніші прогнози допоможуть завчасно оцінювати загрози для супутників, навігації, зв’язку й енергетичної інфраструктури.