Місія MMS (НАСА) вперше безпосередньо спостерігала магнітне пересоєднання в магнітосфері Землі, що виникає при взаємодії магнітних полів Землі і Сонця.
Сонце породжує літаючий з величезною швидкістю в усі боки потік заряджених частинок, званий сонячним вітром. В основному це електрони, протони і ядра гелію (альфа-частинки). Астрофізики вважають, що одним з механізмів прискорення цих частинок служить так зване магнітне пересоєднання, яке відбувається, коли дві наближені протилежно спрямовані лінії магнітного поля Сонця раптово розриваються і з'єднуються один з одним, утворюючи дві петлі, що розходяться з величезною швидкістю. При цьому накопичена магнітна енергія переходить у кінетичну і теплову енергію рухомих частинок, які викидаються немов катапультою.
Плазма сонячного вітру переносить «вморожені» в неї лінії магнітного поля Сонця, яке, досягнувши Землі, вступає у взаємодію з магнітним полем нашої планети на кордоні магнітосфери. При цьому також може відбуватися магнітне пересоєднання. Це дуже важливий для нас процес не тільки з фізичної точки зору. Справа в тому, що магнітне поле Землі створює бар'єр, який захищає нас від смертоносного потоку заряджених частинок сонячного вітру. Магнітне поле відхиляє ці частинки, змушуючи рухатися по спіралі до полюсів планети. Наслідком цього стають полярні сяйва і магнітні бурі. Магнітне пересоєднання призводить до виділення енергії і розриву ліній магнітного поля, що послаблює щит, дозволяючи зарядженим частинкам глибше проникати в навколоземний простір. Це може призвести до різних проблем, зокрема, можуть бути пошкоджені супутники і завдано шкоди здоров'ю людей.
Вже майже півстоліття дослідники намагаються вивчати магнітне пересоєднання в лабораторній і космічній плазмі і ось, нарешті, в рамках місії MMS (НАСА) вперше вдалося безпосередньо спостерігати, як це відбувається в магнітосфері Землі. Про це розповідається в статті, опублікованій в журналі Science 12 травня 2016 року.
Стартувала в березні 2015 року програма MMS (НАСА) включає чотири ідентичних космічних апарати, розташованих у вершинах піраміди на відстані всього лише близько 10 км один від одного. 25 датчиків, розміщених на кожному супутнику, збирають кожні 30 мілісекунд інформацію про електромагнітне поле і рух електронів, отримуючи тривимірну картину процесів, що відбуваються. Це забезпечує найточніші вимірювання в історії досліджень.
Складність виявлення магнітного пересоєднання полягає в тому, що воно відбувається в обмеженій області простору, і швидко летять космічні апарати повинні опинитися в потрібний час в потрібному місці. Вперше його вдалося виявити 16 жовтня 2015 року. Протягом декількох секунд кожен апарат виробив тисячі вимірювань. Це дало багатий матеріал для аналізу. Згодом було зафіксовано ще п'ять подібних подій, тоді як MMS здійснив понад 4000 перетинів кордонів земної магнітосфери.
Місія продовжує роботу - належить знайти відповіді ще на безліч питань. Наприклад, з'ясувати, чому в одних випадках магнітне пересоєднання носить вибуховий характер, в інших - стаціонарний (рівномірний), а в третіх взагалі не відбувається.
Фізики очікують, що дослідження магнітосфери допоможуть зрозуміти й інші астрофізичні явища, що супроводжуються викидом частинок, зокрема спостерігаються в магнетарах (нейтронних зірках з незвично сильним магнітним полем) і при утворенні високоенергійних космічних частинок, що приходять з інших галактик. Не до кінця ще зрозумілі механізми формування сонячного вітру та сонячної активності. Зрозуміло, процеси в магнітному полі Землі мають відносно низьку енергію, але їх можна успішно екстраполювати на більш енергійні системи. Зате магнітосфера Землі є відмінною лабораторією, оскільки тільки тут можна направити космічний апарат безпосередньо через область, де відбувається пересоєднання.
Поки робота місії MMS була зосереджена тільки на сонячній стороні магнітосфери Землі. Надалі астрофізики планують дослідити каплевидний хвіст магнітосфери, який звернений в протилежний бік від Сонця.
За матеріалами НАСА