Superstormen i maj 2024 utlöstes av solutbrott, men mätningar från Arase visar att jordens övre atmosfär stod för mer än 85 procent av de energirika joner som satelliten mätte i stormens ringström.
Vad Arase upptäckte
Flera solutbrott skickade moln av magnetiserad plasma mot jorden. Molnen smälte samman på vägen och träffade magnetosfären den 10 och 11 maj, vilket ledde till en G5-storm. SYM-H-indexet sjönk till −518 nanotesla, det näst lägsta värdet sedan mätningarna inleddes 1981.
Ringströmmen är ett bälte av laddade partiklar som hålls fångade runt jorden. Före denna händelse hade forskare inte gjort direkta mätningar av den under en superstorm av den här omfattningen. Arase mätte joner i energiintervallet 9,6–184,2 keV och fann att mer än 85 procent kom från jorden, i synnerhet tunga joner som syre. Joner från solvinden bidrog endast i liten utsträckning till ringströmmens energitäthet.
Jorden bidrog med partiklar, inte energi
Solen var fortfarande drivkraften bakom stormen. Upptäckten visar i stället att jordens atmosfär stod för en stor del av det material som bar upp ringströmmen. Solens påverkan kan störa magnetosfären och den övre atmosfären, vilket kan hjälpa joner att ta sig uppåt och röra sig genom det nära jordrummet. Hur de färdas den vägen behöver fortfarande undersökas.
Forskare förespråkar FACTORS, ett föreslaget japanskt koncept för ett uppdrag med två satelliter som skulle undersöka hur joner från atmosfären tar sig in i magnetosfären. Uppdraget har varken skjutits upp eller godkänts.
Varför tunga joner kan spela roll
Syrejoner är mycket tyngre än de vanligaste jonerna i solvinden. Forskarna rapporterar att den extremt kraftiga ringströmmen sträckte sig ovanligt nära jorden, förvrängde det lokala magnetfältet kraftigt och drev elektroner i strålningsbältena utåt, vilket bidrog till att de försvann från det nära jordrummet. De menar att tunga joner med ursprung på jorden kan ha bidragit till att förstärka störningen, men mätningarna visar inte att jonernas sammansättning var den enda orsaken.
Extrema stormar kan hota rymdfarkoster, störa positionering och kommunikation samt orsaka skadliga strömmar i kraftsystem. Bättre hänsyn till jonosfären kan hjälpa modeller att uppskatta hur en storm utvecklas och var dess effekter blir starkast.
Vad forskarna fortfarande behöver testa
Forskarna behöver jämföra den här händelsen med andra stormar, kartlägga jonernas färdvägar och testa hur väl modellerna återskapar den observerade strömmen. Det här var en sällsynt superstorm, inte ett bevis för att joner med ursprung på jorden dominerar vid varje extrem händelse. Det kanske inte räcker att förutsäga solutbrott; forskarna kan också behöva förstå hur jordens övre atmosfär reagerar.