Les rayons cosmiques sont constitués d' ions positifs rapides bombardant la terre de toutes les directions et envahissant probablement notre galaxie entière. Bien qu'en nombre restreint, chaque particule possède une très importante énergie, si bien que lorsque ces ions s'écrasent contre les noyaux des gaz atmosphériques, leurs fragments se dispersent au loin dans différentes directions, quelques uns pour une très courte durée. La plupart de ces fragments sont absorbés par l'atmosphère ou par le sol, mais d'autres sont également renvoyés en haut dans l'espace, hors de l'atmosphère.

    Si ce sont par exemple des électrons ou des ions, donc électriquement chargés, ils finiront souvent captivés par le champ magnétique terrestre. Mais cependant aucun ne dure très longtemps, puisque les orbites capturées qui proviennent de l'atmosphère doivent tôt ou tard y retourner.

    D'autres fragments sont d'ailleurs des neutrons, particules semblables aux protons mais dépourvus de charge électrique ; Le poids d'un neutron est d'environ la moitié d'un noyau atomique typique. Sans charge électrique, les neutrons ne sont pas affectés par le champ magnétique terrestre, et leur déplacement étant trop rapide pour que la pesanteur les retienne, ils s'échappent habituellement dans l'espace.

    Le neutron libre est néanmoins radioactif : en environ 10 minutes il se fragmente en proton, qui capture plus d'énergie, un électron et un neutrino, essentiellement sans masse. Dix minutes est un temps relativement long pour une particule rapide, suffisant pour parcourir la moitié de la distance pour Mars. Cependant, des durées plus faibles sont statistiquement enregistrées : 10 minutes ne sont qu'une moyenne et quelques neutrons se disloquent rapidement, alors qu'ils sont encore situés au niveau du champ magnétique terrestre. Les énergiques protons qui en résultent alors sont capturés par le champ magnétique terrestre, souvent sur des orbites fixées qui ne rejoignent pas l'atmosphère et dans lesquelles ils peuvent rester assez longtemps captifs. C'est de cette façon, croit-on, que la ceinture interne s'est construite.