Vreemd noorderlicht ‘Steve’ blijkt twee lichtshows in één

“We komen stapje voor stapje dichterbij een verklaring voor Steve,” zeggen ruimtewetenschappers.dinsdag 7 mei 2019

Door Robin George Andrews

Het spookachtige schijnsel van het noorder- en zuiderlicht heeft de mens door de eeuwen heen gefascineerd en is de inspiratiebron voor talloze kunstwerken, mythen en legenden geweest. Ook heeft het poollicht natuurlijk veel wetenschappelijke vragen opgeroepen over de mechanismen die achter dit natuurverschijnsel steken. Maar de lichtshow aan de nachthemel kan experts nog altijd verrassen, zoals wetenschappers en nachtkijkers merkten toen ze kennismaakten met ‘Steve’, een geheel nieuwe vorm van poollicht die in 2016 voor het eerst door amateur-wetenschappers boven Alberta in Canada werd gespot.

Met zijn lintvormige paarse streep en groene ‘tuinhek’-structuur kan dit typische licht op zuidelijkere breedte worden waargenomen dan het normale poollicht. Verblufte ruimtewetenschappers konden niet zeggen of er sprake was van een echte (zij het vreemde) aurora of van iets geheel nieuws.

Nu blijkt uit onderzoek dat het om geen van deze beide mogelijkheden gaat, want ‘Steve’ zou een elektrische mengvorm kunnen zijn.

“We ontdekten dat het ‘tuinhek’ wél poollicht is en dat de paarse streep géén poollicht is,” zegt Toshi Nishimura, ruimtewetenschapper aan de Boston University en hoofdauteur van de nieuwe studie.

Dit nieuwe inzicht is van belang omdat gewoon poollicht en ook deze ‘paarse rivier’ zich in de ionosfeer voordoen. Deze laag van geladen deeltjes in de bovenste aardatmosfeer beïnvloedt de trajecten van radiogolven, wat betekent dat storingen in de laag de communicatienetwerken op aarde in de war kunnen schoppen, zegt Bea Gallardo-Lacourt, ruimtewetenschapper aan de University of Calgary en medeauteur van de nieuwe studie.

“Het is voor ons van fundamenteel belang om te begrijpen wat daar aan de hand is,” zegt zij.

Nep-aurora?

Aurora’s doen zich voor wanneer energierijke deeltjes vanuit de ruimte langs de krachtlijnen van het aardmagnetisch veld – dat zich vanuit beide magnetische polen als een enorm visnet rond de aarde bolt – naar beneden schieten. Wanneer deze deeltjes op de bovenste atmosfeer botsen, geven ze de daar aanwezige elektronen een zetje, waardoor licht in verschillende golflengten (en kleuren) wordt uitgezonden. Tegelijkertijd raken krachtlijnen in de magneetvelden van de aarde en de zon elkaar, waardoor ze worden vervormd en verbroken en daarna weer op elkaar aansluiten, waarbij geladen deeltjes via deze krachtlijnen naar beide zijden van de aarde schieten en daar overdag en ’s nachts poollicht veroorzaken.

Door zijn geheel andere verschijningsvorm en het feit dat hij op een zo lage breedtegraad was te zien, was meteen duidelijk dat ‘Steve’ geen gewoon poollicht was.

De amateur-wetenschappers die de vreemde lichtshow boven Canada observeerden, gaven het fenomeen een grappige doorsneenaam, verwijzend naar de tekenfilm Over the Hedge(2006), waarin verschillende bosdieren een keurig geknipte heg de naam ‘Steve’ geven omdat ze geen idee hebben wat het is. Elizabeth MacDonald, ruimtewetenschapper bij het Goddard Research Center van de NASA en oprichter van het eerste netwerk van amateur-wetenschappers voor het observeren van poollicht, vond de naam leuk en maakte er de officiële afkorting STEVE van, wat staat voor ‘Strong Thermal Emission Velocity Enhancement’ (‘Krachtige snelheidsverhoging van warmte-emissie’).

Met behulp van gegevens van een van de Swarm-sondes van de ESA (die het aardmagnetisch veld bestuderen) en waarvan er één dwars door een ‘Steve’-fenomeen heenvloog, rapporteerden MacDonald en haar collega’s in 2018 dat het om een nieuw ‘soort’ poollicht zou gaan. Dit schijnsel werd op een iets andere manier gecreëerd dan gewoon poollicht, maar het was nog altijd het gevolg van de gebruikelijke ophef onder geladen deeltjes.

Paarse streep genaamd 'Steve' is een heel nieuw soort poollicht

Maar ‘Steve’ moet natuurlijk al hebben bestaan voordat de mens hem voor het eerst opmerkte, en door de toegenomen aandacht van amateur-wetenschappers die eerder gemaakte foto’s begonnen door te spitten, is het fenomeen sindsdien in nog meer detail bestudeerd. In een studie die in 2018 door Gallardo-Lacourt werd uitgevoerd, werd van satellietgegevens gebruik gemaakt om onderzoek te doen naar één enkel ‘Steve’-fenomeen uit 2008, waarbij het groene ‘hekwerk’ ontbrak. De onderzoekers ontdekten dat er bij die gebeurtenis veel te weinig geladen deeltjes aanwezig waren om het verschijnsel als poollicht te betitelen.

Mengvorm van licht

In het nieuwe onderzoek, dat eerder deze maand in het vakblad Geophysical Research Letters is verschenen, werd gekeken naar drie ‘Steve’-gebeurtenissen, opnieuw met medewerking van poollicht-fotografen. Verschillende ruimtevaartuigen, waaronder sondes van de ‘satellietzwerm’ THEMIS van de NASA, analyseerden de elektrische kenmerken van elk van de gebeurtenissen.

Volgens het team van Nishimura ontstaat ‘Steve’ inderdaad in de ionosfeer, maar het lijkt erop dat het paarse lint geen poollicht is omdat dit fenomeen wordt veroorzaakt door het uitzenden van licht van energierijke elektronen. In het paarse lint worden stromen van minder energierijke deeltjes weerkaatst door neutrale deeltjes, waarbij wrijvingswarmte ontstaat die we als een paars schijnsel waarnemen. Het proces is te vergelijken met licht dat door de gloeidraad van een gloeilamp wordt afgegeven, en dus niet met poollicht.

“We noemen het liever een luchtschijnsel,” zegt Nishimura.

Maar anders dan zijn paarse neefje is het groene schijnsel in de vorm van een tuinhek wel degelijk een vorm van poollicht. Verstoringen van de magnetische bel rond de aarde kunnen ‘golven’ van deeltjes veroorzaken die de ionosfeer in schieten, waarbij elektronen door de bovenste atmosfeer naar beneden razen en op luchtdeeltjes botsen, die daardoor oplichten. Dat proces leidt tot het ‘groene tuinhek’, aldus het team.

“Het emissie-mechanisme is daarbij hetzelfde als bij het gewone groene poollicht,” zegt Nishimura. Uit de bevindingen blijkt dat elk onderdeel van ‘Steve’ voortaan als een apart fenomeen moet worden beschouwd.

Vriendendienstje

Het nieuwe onderzoek is “duidelijk een belangrijke stap voorwaarts” in ons inzicht in de oorsprong van ‘Steve’, zegt Larry Lyons, expert in de natuurkunde van de magnetosfeer en ionosfeer aan de University of California in Los Angeles; Lyons was niet betrokken bij het nieuwe onderzoek. Dankzij de “vindingrijke toepassing” van zowel observaties op geringe hoogte als die van de THEMIS-satellieten hebben we nu meer inzicht in de oorsprong van ‘Steve’ en in de wisselwerking tussen de bovenste atmosfeer en het magnetische veld rond de aarde – een wisselwerking die allerlei vormen van prachtige en mogelijk gevaarlijke episoden van ruimteweer kan veroorzaken.

Maar deze zaak is nog niet afgesloten. In het nieuwe onderzoek werden slechts drie ‘Steve’-gebeurtenissen onderzocht – een wel heel kleine steekproef. Dus zullen er nog veel meer gegevens geanalyseerd moeten worden voordat het ‘tuinhek’ en het paarse lint volledig verklaard kunnen worden. Zo is het nog onduidelijk waarom die paarse stromen überhaupt paars zijn en waarom de paarse en groene structuren tegelijkertijd en los van elkaar kunnen verschijnen.

Met dat verdere onderzoek “komen we stapje voor stapje dichterbij een verklaring voor ‘Steve,’” zegt Gallardo-Lacourt, die benadrukt dat hij zonder de hulp van amateur-wetenschappers geen van zijn studies had kunnen uitvoeren.

“Hoewel het wetenschappers zijn die het onderzoek op het gebied van ‘Steve’ verrichten, is dit eigenlijk een ontdekking van fotografen,” zegt zij, waarbij iedereen probeerde de oorsprong van dit raadsel te vinden. “Voor mij is dit de meest romantische manier van wetenschapsbeoefening.”

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

LEES VERDER

Hotels

De beste accommodaties ter wereld om het noorderlicht te bewonderen

Booking.com heeft de zeven meest sensationele noorderlichtbestemmingen voor je op een rij gezet. De zoektocht naar dit adembenemende natuurverschijnsel is een van de mooiste reizen die je kunt maken.
44 foto's
44x de wonderen van de ruimte
Bekijk deze spectaculaire foto's van de ruimte en ontdek zijn vele wonderen.
Lees meer