Najnowsze badania, prowadzone przez dr. Michaela Starkeya z Southwest Research Institute (SwRI), dostarczyły pierwszych dowodów obserwacyjnych na obecność jonów typu „pickup” (PUI) oraz powiązanej z nimi aktywności falowej w wietrze słonecznym w pobliżu Ziemi. Odkrycia te, dokonane za pomocą misji Magnetospheric Multiscale (MMS) NASA, rozpoczętej w 2015 roku, rzucają nowe światło na dynamikę przestrzeni kosmicznej.
Jony typu „pickup” powstają, gdy neutralne cząsteczki przepływające przez heliosferę zostają zjonizowane w wietrze słonecznym. Po naładowaniu elektrycznym, jony te są „wciągane” przez strumień słoneczny i zaczynają wirować wokół lokalnego pola magnetycznego, tworząc populację plazmy o odmiennych cechach w porównaniu do zwykłych cząstek wiatru słonecznego. Badania te sugerują, że PUI mogą odgrywać znacznie większą rolę w ogrzewaniu i termalizacji wiatru słonecznego w pobliżu Ziemi, niż dotychczas sądzono. Może to wymagać rewizji obecnych modeli dynamiki wiatru słonecznego w całej heliosferze.
MMS, wyposażona w cztery satelity, bada magnetosferę Ziemi, która stanowi osłonę planety przed szkodliwym promieniowaniem słonecznym i kosmicznym. Obserwacje MMS wykazały, że PUI charakteryzują się typowym rozkładem prędkości, bez obecności innych znaczących populacji jonów czy elektronów. Analiza aktywności falowej, przeprowadzona poprzez połączenie danych magnetycznych z misji z modelami teoretycznymi, potwierdziła, że fale te są najprawdopodobniej generowane przez jony helu i/lub wodoru typu „pickup”. Choć ograniczenia instrumentów uniemożliwiły dokładne określenie gatunków jonów, wyniki te podkreślają znaczenie dalszych badań statystycznych nad tymi procesami.
Dr Starkey podkreśla, że „wyniki tego badania wskazują, że PUI mogą faktycznie generować fale w wietrze słonecznym w pobliżu Ziemi i motywują potrzebę dalszych badań statystycznych nad tymi procesami”. Dodaje również: „Może się okazać, że PUI odgrywają większą rolę w ogrzewaniu i termalizacji wiatru słonecznego w pobliżu Ziemi, niż dotychczas sądzono, co miałoby duże implikacje dla modeli wiatru słonecznego w całej heliosferze”. Na większych odległościach od Słońca, względna gęstość PUI w wietrze słonecznym wzrasta, co potęguje ich rolę w procesach ogrzewania i termalizacji poprzez interakcje fala-cząstka. Na krańcach Układu Słonecznego, jony te znacząco przyczyniają się do całkowitego ciśnienia dynamicznego wiatru słonecznego, wpływając na zjawiska przy zaporze końcowej i w heliosferze.
W kontekście bliskości Ziemi, gdzie intensywność PUI jest stosunkowo niska, ich wkład w interakcje fala-cząstka jest zazwyczaj uważany za nieistotny. Jeśli jednak to założenie okaże się błędne, obecne teorie i modele dotyczące ewolucji wiatru słonecznego w heliosferze wymagałyby rewizji. Badania te, opublikowane w Journal of Geophysical Research: Space Physics, podkreślają ciągłe znaczenie badań nad wiatrem słonecznym i jego interakcjami z magnetosferą Ziemi. Zrozumienie tych procesów jest kluczowe dla lepszego pojmowania zjawisk pogodowych w przestrzeni kosmicznej oraz ochrony naszej wrażliwej infrastruktury technologicznej.