Пояса Ван Аллена являются потоками заряженных частиц, таких, как протоны и электроны, которые пойманы в ловушку магнитного поля Земли на высоте от 500 до 40 000 километров выше поверхности планеты. Эти пояса выступают в качестве защиты, ограждающей нашу планету от «превратностей» космической погоды. Ученым уже известен источник положительно заряженных частиц (протонов), они являются продуктами столкновения космических лучей с атомами молекул воздуха в верхних слоях атмосферы Земли. Однако, в том, что это же самое явление является и источником отрицательно заряженных частиц (электронов), у ученых не было уверенности до последнего времени. И найти ответ на этот вопрос помогли данные, собранные спутником, построенным студентами одного из университетов.

Спутник, позволивший разгадать одну из загадок поясов Ван Аллена, был создан студентами из университета Колорадо в рамках программы Colorado Student Space Weather Experiment. На борту этого спутника, вес которого составляет всего 4.5 килограмма, есть детектор заряженных частиц, протонов и электронов, который может измерить плотность потока частиц, попадающих в рабочую зону его датчика.

Вскоре после открытия поясов Ван Аллена астрономы выяснили, что источником протонов, заполняющих эти пояса, является процесс нейтронного распада под воздействием космических лучей (cosmic-ray albedo neutron decay, CRAND). Когда космические лучи ударяют в верхние слои земной атмосферы, они сталкиваются с нейтральными атомами, которые, при этом, теряют нейтроны. Эти нейтроны путем процесса радиоактивного бета-распада, превращаются в протоны и низкоэнергетические электроны. Ученые не были уверены в том, что именно эти электроны, образовавшиеся в результате бета-распада, и являются электронами, заполняющими пояса Ван Аллена. Измерения плотности электронов в области внутреннего пояса Ван Аллена значительно разнились раз от раза, несмотря на то, что распад нейтронов должен был обеспечить их более-менее стабильный уровень.

Данные, собранные студенческим спутником, показали, что источником электронов поясов Ван Аллена является именно процесс CRAND. «Данный случай является первым в истории прямым обнаружением высокоэнергетических электронов в области внутреннего края самого близкого к Земле поясов Ван Аллена» — рассказывает Хинлин Ли (Xinlin Li), ведущий исследователь.

Однако, ученые допускают возможность и несколько иных интерпретаций полученных ими данных. Вполне вероятно, какая-то системная ошибка в эксперименте или погрешность измерений могла привести их к неверному заключению. Тем не менее, имеющиеся данные достаточно точно указывают на процесс CRAND, как источник электронов поясов Ван Аллена.

«Данный случай является доказательством того, что весьма и весьма недорогой эксперимент может предоставить нам ценные научные данные» — пишут исследователи, — «Это, плюс сложная и кропотливая обработка данных, позволяют делать открытия, которые ускользнули от внимания других, гораздо более сложных и дорогостоящих экспериментов по изучению поясов Ван Аллена».