Når magnetfeltene skjelver

Retter du et teleskop mot områdene mellom oss og solen, er det ikke mye du får se. Merkur og Venus spankulerer rundt i banene sine, en og annen komet svinger innom, og her og der lurer en moderne satellitt. Ellers virker det kaldt og tomt.

Men hadde teleskopet – eller øynene våre – kunnet se elektriske og magnetiske felt, ville nattehimmelen sett ganske annerledes ut. Over hodene våre utspiller en mange milliarder år gammel krig seg. Solvinden, en evig strøm av bittesmå partikler slynget ut fra solen, blir bøyd vekk fra av jordens magnetfelt, som lanser av en ridders skjold. Kjekt å ha, for ellers ville den ubehagelige partikkelstrålingen vi opplever ved overflaten, vært mye sterkere.

Solen har imidlertid også et magnetfelt, sterkt nok til å nå helt ut til jorden. I den såkalte magnetopausen, noen titusener av kilometer utenfor planeten i retning solen, møtes de to i en delikat balanse. Magnetfeltene dytter mot hverandre, og det bygger seg opp spenning, omtrent som i grensen mellom to kontinentalplater. Av og til må spenningen utløses. Jordens magnetfelt kobles for et øyeblikk sammen med solens, og både partikler og annen energi slipper gjennom. På fagspråket kalles dette en magnetisk fluksomkobling. På grunn av ordlikheten med Wesensteens fiktive «doble fustasjeopphengsforkoblinger» kaller vi det her heller et magnetskjelv.

Slik lyder teorien. Men foregår virkelig slike «magnetskjelv» der oppe? Vi tror de er forløpere for nordlys, og styrer hvor mye av solvinden som kan slippe inn og skade satellittene våre. Men hvordan virker de?

For å finne ut dette, trenger vi måleinstrumenter som er i stand til å se både partikler og elektriske og magnetiske felt – det har vi nylig fått. 13. mars 2015 ble NASAs «Magnetospheric Multiscale Mission» (MMS) skutt opp og sendt i retning av magnetopausen. Vel oppe grupperte de fire tvillingsatellittene seg i en pyramideform, og siden høsten 2015 har de følsomme instrumentene deres fulgt de små kampene og troppeforflytningene i den usynlige krigen.

12. mai 2016 bragte tidsskriftet Science satellittenes første resultater. Gledelig nok har MMS ikke bare sett magnetskjelv, men de har også kunnet følge dem i stor detalj. Et tema som inntil nylig var noe kontroversielt innen rom- og plasmafysikk, har både fått solid grunn å stå på og et fantastisk datasett å studere. MMS har sett hvordan den magnetiske energien fra jorden og solen har møttes, og blitt til en skur av partikler (og dermed vist hvordan kvantefysikken spiller inn også ute i verdensrommet). De har studert de elektriske og magnetiske feltene før og etter skjelvet og hvordan partiklene så ble transportert innover mot jorden.

Observasjonen av magnetskjelv så tidlig i MMS sin planlagte levetid er flott for romforskere, og kan dessuten gi bidrag langt ut over denne grenen av fysikk. Forskere antar at fluksomkoblinger – magnetskjelv – også er en viktig del av kaoset som hersker rundt solens overflate. Forstår vi dem bedre, kan vi kanskje en dag bedre forutsi når det kommer store, farlige solstormer. MMS-resultatene vil også hjelpe oss med å forstå hvordan strømmen av partikler fra de samme stormene når ned til jorden.

Og sist, men ikke minst: Magnetskjelv har fått deler av skylden for at det er så vanskelig å utnytte fusjonsenergi på jorden. I de gigantiske tokamak-maskinene, som ITER, under bygging i Frankrike, sliter forskere med å holde de varme gassene stabile. Skjelvene som forekommer der inne, er imidlertid så å si umulige å studere direkte. Det samme gjelder solens overflate. Ute i magnetopausen, derimot, er forholdene akkurat passe. Alt vi har manglet er et sett med instrumenter som har kunnet se dem i detalj – og det har vi nå. Gratulerer MMS! Vi gleder oss til å se hva mer dere har å fortelle.

BjørnH. Samset

Seniorforsker ved Cicero.