Nye funn: Jordas magnetfelt skaper kosmisk stråle-skygge mot Månen

Det ytre rommet er fylt av galaktiske kosmiske stråler – protoner og atomkjerner som farer gjennom verdensrommet med nesten lysets hastighet. Jordas magnetfelt og atmosfære beskytter oss mot det meste av denne skadelige strålingen, men utenfor dette skjoldet kan strålingen utgjøre en alvorlig trussel for astronauter.

En ny analyse av data fra den kinesiske månelanderen Chang’e-4, publisert i tidsskriftet Science Advances, har imidlertid avdekket en overraskende beskyttende effekt fra Jorda. Forskerne fant en utvidet «skyggesone» i det galaktiske kosmiske strålefeltet, som strekker seg fra Jorda i en uventet vinkel og minst så langt som til Månen. Nøyaktig hvor langt denne sonen strekker seg, er imidlertid fortsatt uklart.

Når Månen passerer gjennom denne sonen i sin bane rundt Jorda, opplever månens overflate en reduksjon på om lag 20 prosent i mengden galaktisk kosmisk stråling. «Vi oppdaget at Jorda kaster en slags skygge i det galaktiske kosmiske strålefeltet,» sier Robert F. Wimmer-Schweingruber, romfysiker ved Universitetet i Kiel i Tyskland. «Det var overraskende, og det var den mest spennende delen av denne studien.»

Overraskelsen skyldes delvis at formen på Jordas magnetfelt er godt kjent. Det danner et sterkt beskyttende område rundt planeten, kjent som magnetosfæren, med en lang «hale» formet av solvinden – en strøm av ladede partikler fra Sola. Hvis magnetohalen kan sammenlignes med en persons skygge bak seg i sollys, ville denne nyoppdagede boblen være som om skyggen også strakte seg foran personen og var vinklet.

En uventet effekt foran magnetohalen

«Man ville forvente en effekt inne i halen eller når [Månen] passerer gjennom halen, men vi finner en effekt av halen foran halen,» sier Wimmer-Schweingruber. Han forklarer at den observerte reduksjonen i kosmisk stråling på solsiden av Månens bane, utenfor Jordas geomagnetiske felt der det komprimeres av solvinden, er uventet.

Brian Flint Rauch, kosmisk stråle-fysiker ved Washington University i St. Louis og ikke involvert i Chang’e-4-studien, skriver i en e-post at enhver reduksjon i kosmisk stråling er betydningsfull for potensielle astronauter på Månen. En 20 prosent reduksjon i strålingsmengden under deler av banen vil imidlertid sannsynligvis ikke avgjøre når det er tryggest for astronauter å oppholde seg på månens overflate. Likevel kan funnet bidra til å veilede avgjørelser i sanntid, siden romdrakter ikke beskytter mot kosmisk stråling, mens metallet i en habitat eller lander kan gjøre det.

Chang’e-4 og veien til ny kunnskap

Den kinesiske romfartsorganisasjonen CNSA sin Chang’e-4-sonde var den første vellykkede landingen på Månens bakside, i Von Kármán-krateret den 3. januar 2019. Som en del av sitt vitenskapelige utstyr bar sonden med seg Lunar Lander Neutron and Dosimetry-eksperimentet (LND), utviklet av Wimmer-Schweingruber og hans samarbeidspartnere. Dette instrumentet har vært avgjørende for å måle strålingsnivåer og avdekke den nye oppdagelsen.

«Oppdagelsen viser at Jordas magnetfelt har en langt større innvirkning på det omkringliggende rommet enn tidligere antatt. Dette kan få betydning for planleggingen av fremtidige måneferder og hvordan vi beskytter astronauter mot kosmisk stråling,» sier Wimmer-Schweingruber.