Credito d'immagine: NASA
Una nuova ricerca indica che gli elettroni possono navigare su onde magnetiche guidate dal vento solare e accelerare al punto da causare seri danni ai veicoli spaziali in orbita attorno alla Terra. Il processo è il risultato dell'interazione tra il campo magnetico terrestre e le fluttuazioni della densità del vento solare. Man mano che la densità del vento solare cambia, fa sì che le onde nel campo magnetico tornino sulla Terra. Gli elettroni possono essere catturati in queste increspature e tornare sulla Terra così velocemente che possono danneggiare i delicati dispositivi elettronici nello spazio.
Gli elettroni "killer" in grado di scatenare il caos su veicoli spaziali in orbita possono "navigare" onde magnetiche guidate dal vento solare, secondo un team di scienziati spaziali.
Il team dell'Università di Boston e della National Oceanic and Atmospher Administration (NOAA) ha combinato le osservazioni della NASA e della NOAA per identificare un fenomeno che spiega come il vento solare produce onde nel campo magnetico terrestre (magnetosfera). Gli elettroni ordinari che orbitano attorno alla Terra nelle fasce di radiazione di Van Allen possono andare a sbandare sulle onde, accelerando fino alla velocità della luce, con energie 300-500 volte maggiori degli elettroni di uno schermo televisivo.
Il vento solare è un flusso di particelle caricate elettricamente che soffiano costantemente dal sole. La magnetosfera è una cavità formata quando il vento solare incontra il campo magnetico terrestre. Quando la densità del vento solare è elevata e si scontra con la magnetosfera, la magnetosfera viene compressa. Quando la densità del vento è bassa, la magnetosfera si espande. I ricercatori hanno scoperto che il vento solare contiene strutture periodiche di alta e bassa densità, che guidano un'azione periodica di "respirazione" della magnetosfera e della generazione globale di onde magnetiche.
È noto che se la frequenza di queste onde corrisponde alla frequenza degli elettroni nel loro movimento nella cintura di Van Allen, gli elettroni possono essere accelerati, aumentando significativamente le loro energie. Il processo è simile a un boogyboarder che cattura un'onda. Alcuni elettroni "cavalcano l'onda" e guadagnano così tanta energia che possono quindi danneggiare costosi veicoli spaziali.
"Se possiamo confermarlo come un meccanismo significativo per rendere le onde che accelerano gli elettroni" killer ", gli scienziati che utilizzano i dati provenienti da satelliti come Wind potrebbero sviluppare un preavviso per gli operatori di veicoli spaziali che i loro veicoli spaziali potrebbero essere in pericolo di eccessiva e dannosa esposizione alle radiazioni, "Ha dichiarato la dott.ssa Barbara Giles, scienziata del progetto per l'astronave polare presso il Goddard Space Flight Center della NASA, Greenbelt, Md.
Quando gli elettroni diventano così energici, possono penetrare all'interno del veicolo spaziale. Una volta all'interno delle parti elettroniche, accumulano elettricità statica che può cortocircuitare una parte critica o mettere il veicolo spaziale in una cattiva modalità operativa.
"La novità e l'entusiasmo di questa ricerca è che le persone hanno sempre cercato meccanismi interni alla magnetosfera per generare queste onde", ha affermato il dott. Larry Kepko, associato alla ricerca presso l'Università di Boston e autore principale di due articoli su questa ricerca, uno pubblicato su il Journal of Geophysical Research nel giugno 2003 e l'altro in Geophysical Research Letters nel 2002. "Ma qui abbiamo trovato un meccanismo esterno: il vento solare stesso".
I satelliti polari e eolici della NASA, insieme al satellite ambientale operativo geostazionario (GOES) di NOAA, hanno fornito le osservazioni chiave che hanno portato il team a questa conclusione. Polar ha confermato che le onde non sono locali, ma globali. Il satellite Wind era la fonte principale per identificare le strutture di densità nel vento solare che guidano la magnetosfera. GOES ha fornito dati sulla magnetosfera terrestre man mano che aumentava e diminuiva di dimensioni.
"Sapevamo già che il vento solare ha strutture di densità e che le onde magnetiche possono accelerare gli elettroni", ha affermato il dott. Harlan Spence, professore associato di astronomia all'Università di Boston e coautore dei due articoli su questa ricerca. "Quello che non sapevamo era che le strutture del vento solare possono essere periodiche e guidare le onde magnetiche. Queste nuove osservazioni possono fornire un collegamento mancante tra i due. "
La fonte finale di queste strutture eoliche solari appena scoperte è ancora un mistero, ma il team ipotizza che il Sole possa svolgere un ruolo diretto. "Le variazioni di densità del vento solare sono in parte controllate dal modello di riconnessione magnetica, dalla torsione e dallo schiocco delle linee del campo magnetico, sulla superficie del Sole", afferma il dott. Kepko. “La riconnessione che si verifica in modo sistematico e periodico può produrre le strutture di densità periodica osservate nel vento solare. Ci sono alcune prove che ciò può accadere, ma sono necessarie ulteriori ricerche per stabilire un collegamento definitivo. "
Le cinture di radiazione Van Allen furono scoperte nel 1958 dal Dr. James Van Allen e dal suo team all'Università dello Iowa con Explorers 1 e 3, i primi satelliti lanciati con successo dagli Stati Uniti. Sono cinture di particelle cariche elettricamente intrappolate dal campo magnetico terrestre. Poiché le particelle sono cariche elettricamente (principalmente protoni ed elettroni), avvertono forze magnetiche e sono costrette a spirale attorno a linee invisibili di forza magnetica che compongono il campo magnetico terrestre. In realtà ci sono due cinture a forma di ciambella nel sistema Van Allen, una dentro l'altra con la Terra nel "buco" della cintura interna. La cintura interna, costituita da protoni ad alta velocità, si trova ad altitudini comprese tra 430 e 7.500 miglia (circa 700-12.000 km) sopra la Terra. La cintura esterna è fatta di elettroni ad alta velocità e appare ad altitudini tra 15.500 e 25.000 miglia (circa 25.000 a 40.000 km) sopra la Terra. Gli operatori di veicoli spaziali cercano di evitare le orbite in queste regioni, ma a volte queste altitudini sono le migliori per una particolare missione, oppure il veicolo spaziale deve passare attraverso le cinture durante parte della sua orbita o fuggire completamente dalla Terra.
I satelliti polari e eolici della NASA, conosciuti insieme come "Global Geospace Science Program", sono dedicati ad aiutare gli scienziati a capire come le particelle e l'energia del Sole attraversano e interagiscono con l'ambiente spaziale terrestre.
NOAA è dedicato alla raccolta di dati su oceani, atmosfera, spazio e sole. Il suo sistema satellitare GOES è l'elemento base per il monitoraggio e le previsioni meteorologiche statunitensi. Il Dr. Howard Singer del NOAA è un terzo coautore del documento del 2002 su questa ricerca.
Fonte originale: Comunicato stampa NASA
