För mer än 50 år sedan upptäcktes ett konstigt radioeko i de övre lagren av jordens atmosfär. Nu säger forskare att de har hittat källan till detta fenomen.
År 1962 registrerade Hikamerka Radio Observatory, som byggdes nära Lima, Peru, ett oförklarligt fenomen som reflekterar radiovågor och sänder signaler tillbaka till marken. Den mystiska orsaken till dessa ekon var i en höjd av 80 till 100 miles (130 och 160 kilometer) över havet.
"Så snart de byggt denna radar fixade de detta fenomen", sa forskare Meers Oppenheim från Centrum för rymdfysik vid Boston University. "De såg många signaler som de aldrig hade sett tidigare."
Särskild radar
Även om andra fenomen som hittades vid observatoriet förklarades fortsatte dessa radarekoner att förvirra forskare.
"För att se vad som höll på den höjden lanserade forskarna raketer som var utrustade med antenner och partikeldetektorer vid den tiden. Instrumentet som konstruerades för att upptäcka radarvågor såg nästan ingenting, säger Oppenheim.
Dessutom manifesterade detta fenomen sig bara på dagtid och försvann in i natten. Echo uppträdde vid gryningen varje dag på en höjd av ca 160 km ovanför marken, innan den faller till en höjd av 80 miles (130 km) och blir starkare. Sedan vid middagstid började ekotet stiga tillbaka till utgångspunkten till en höjd av 100 miles. När denna signal togs ut, tog den sig i form av ett halsband. Under en partiell solförmörkelse år 2011, som passerade över National Atmospheric Research Laboratory i Indien, sjönk ekot.
"Då inträffade en solflare, och radioekotet förändrades," sade Oppenheim. "Det har blivit väldigt starkt."
Solen tar ansvar
Nu, tack vare superdatorn Oppenheim och Jacob Dimant, som också arbetar vid Center for Space Physics, modellerade excentrisk radar för att finna synden - solen.
"Ultraviolett strålning från solen verkar skäras i jonosfären (en del av jordens övre atmosfär, som ligger mellan 50 och 370 miles eller 80 och 600 km över havet), där radioeko detekterades", sa de. "Strålning i form av fotoner (ljuspartiklar) splittrar molekylerna, vilket resulterar i bildning av positivt laddade partiklar som kallas joner, främst positivt laddade syre och en frielektron (negativt laddad partikel som inte är bunden till en atom eller molekyl)."
"Denna ultraladda elektron- eller fotoelektronhopp i form av blixten genom atmosfären, som är mycket kallare vid denna höjd än fotoelektronen", sa Oppenheim.
Skapa vågor
Med hjälp av datorsimuleringar tillåte forskare dessa högenergi-elektroner att interagera med andra, mindre energiska partiklar.
Eftersom dessa högenergielektroner rusar genom en sval, långsam miljö i jonosfären, bildas så kallad kinetisk plasmainstabilitet (turbulens, i en mening). Resultatet: elektroner börjar vibrera vid olika våglängder.
"En typ av mycket energiska partiklar som rör sig genom en befolkning med mycket mindre energiska partiklar är som att springa med en fiolbåge över strängarna. En kall miljö börjar generera resonansvågor", förklarade Oppenheim.
"Anledningen till att detta inte har förklarats under lång tid är att det är en väldigt komplex mekanism," tillade han.
