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Un satellite giapponese ha osservato gli elettroni killer accelerare in una zona vicina alla Terra dove, secondo le convinzioni degli scienziati, non avrebbero mai potuto spingersi. A firmare la scoperta sono alcuni ricercatori dell’Università di Nagoya, che mettono in discussione l’idea di uno scudo invalicabile all’interno delle fasce di Van Allen. Sono proprio queste regioni a trattenere particelle che sulla superficie terrestre non rappresentano alcun pericolo ma che, in orbita, possono diventare una seria minaccia per satelliti e astronauti.
Il pianeta gode di una protezione notevole, spesso sottovalutata. Dal campo magnetico fino allo strato di ozono, diverse barriere naturali tengono lontane minacce esterne che renderebbero la Terra un luogo decisamente ostile. Per molto tempo si è ritenuto che queste particelle così energetiche non potessero entrare nella fascia più interna, perché esiste un confine molto netto a circa tre raggi terrestri dal centro del pianeta, oltre il quale raramente si avventurano. Una sorta di muro praticamente impenetrabile. Già nel 2018 si era però ipotizzato che quel limite fosse più apparente che reale. Le tempeste geomagnetiche associate a questi elettroni durano poco e si esauriscono prima che le particelle riescano a penetrare più a fondo nella magnetosfera, creando così l’illusione di una barriera. Ora il gruppo giapponese aggiunge un tassello importante, cioè che conta molto anche l’intensità della tempesta, capace di generare le cosiddette onde chorus che accelerano ulteriormente gli elettroni intrappolati.
Come nascono gli elettroni killer e il ruolo dei fulmini
Il campo magnetico terrestre difende dagli effetti dannosi delle tempeste solari, ma porta con sé anche qualche rischio. Quando le particelle cariche emesse dal Sole lo colpiscono, la maggior parte viene deviata mentre poche riescono ad attraversarlo. Gli elettroni, che arrivano con un’energia moderata, vengono poi spinti dalle onde elettromagnetiche fino a velocità vicine a quella della luce, trasformandosi negli elettroni killer. Sono talmente potenti da poter perforare le schermature dei satelliti e danneggiarne l’elettronica, oltre a rappresentare un pericolo per gli astronauti al lavoro nelle vicinanze.
Le fasce di Van Allen sono due regioni a forma di ciambella che circondano la Terra all’interno della magnetosfera e confinano una grande quantità di elettroni e protoni. Qui entrano in gioco anche i fulmini. Le tempeste elettriche producono onde che possono raggiungere il campo magnetico e spingere gli elettroni verso l’atmosfera, dove urtano le molecole e perdono energia. In questo modo le fasce si svuotano gradualmente e tornano pronte ad accogliere nuove particelle portate da una successiva tempesta geomagnetica. Si tratta quindi di elettroni partiti dal Sole, rimasti intrappolati a metà strada e infine liberati lentamente da fenomeni che nascono sulla Terra.
La plasmasfera e la tempesta geomagnetica del 2024
Attorno al pianeta, sempre dentro la magnetosfera, si trova la plasmasfera, una regione di gas carico a bassa energia chiamato plasma freddo. Questo plasma svolge due funzioni fondamentali. Da un lato attenua le onde elettromagnetiche ad alta frequenza assorbendone l’energia e impedisce così lo sviluppo di onde molto potenti come le chorus. Dall’altro, altre onde presenti nella stessa area aiutano a strappare gli elettroni dalle loro orbite e a dirigerli verso l’atmosfera. A tutto questo si somma la pulizia operata dalle onde generate dai fulmini. Dall’insieme di questi processi nasce un equilibrio che per anni è stato scambiato per una barriera insuperabile.
Le cose cambiano quando una tempesta geomagnetica particolarmente violenta esaurisce il plasma e lascia spazio alle onde chorus. Nel 2024 si è verificato proprio un evento di questo tipo, così intenso da impoverire pesantemente la plasmasfera. Poiché il plasma ha impiegato molto tempo a ricostituirsi, le chorus hanno potuto continuare ad accelerare elettroni per giorni. Il satellite Arase ha registrato un aumento graduale del flusso di particelle. Prima sono comparse quelle con meno energia, mezza giornata dopo quelle più energetiche e circa un giorno più tardi quelle oltre i 3 MeV. Questa sequenza indica che gli elettroni hanno acquisito energia sul posto invece di arrivare dall’esterno.
Le osservazioni successive della sonda giapponese, descritte nel nuovo studio, mostrano che i livelli normali di elettroni hanno richiesto mesi per tornare alla normalità, un periodo durante il quale i satelliti avrebbero potuto subire malfunzionamenti. Per questo gli scienziati sottolineano l’importanza di comprendere a fondo il meccanismo, così da trovare contromisure prima che il fenomeno arrivi a danneggiare satelliti o astronauti in caso di clima spaziale estremo.
Fonte: TecnoAndroid