Stai programmando un viaggio su Marte? Prendi un sacco di schermature. Secondo i sensori del veicolo spaziale ACE (Advanced Composition Explorer) della NASA, i raggi cosmici galattici hanno appena raggiunto un picco nell'era spaziale.
"Nel 2009, le intensità dei raggi cosmici sono aumentate del 19% rispetto a qualsiasi cosa abbiamo visto negli ultimi 50 anni", afferma Richard Mewaldt di Caltech. "L'aumento è significativo e potrebbe significare che dobbiamo ripensare a quanta radiazione proteggono gli astronauti con loro nelle missioni nello spazio profondo."
La causa dell'impennata è il minimo solare, una profonda pausa dell'attività solare iniziata intorno al 2007 e continua ancora oggi. I ricercatori sanno da tempo che i raggi cosmici salgono quando l'attività solare diminuisce. In questo momento l'attività solare è debole come nei tempi moderni, ponendo le basi per quella che Mewaldt chiama "una tempesta perfetta di raggi cosmici".
"Stiamo vivendo il minimo solare più profondo in quasi un secolo", afferma Dean Pesnell del Goddard Space Flight Center, "quindi non sorprende che i raggi cosmici siano a livelli record per l'era spaziale".
I raggi cosmici galattici provengono dall'esterno del sistema solare. Sono particelle subatomiche - principalmente protoni ma anche alcuni nuclei pesanti - accelerate a velocità quasi leggera da esplosioni di supernova distanti. I raggi cosmici provocano "docce aeree" di particelle secondarie quando colpiscono l'atmosfera terrestre. Pongono un pericolo per la salute degli astronauti. E un singolo raggio cosmico può disabilitare un satellite se colpisce un sfortunato circuito integrato.
Il campo magnetico del sole è la nostra prima linea di difesa contro queste particelle energetiche altamente cariche. L'intero sistema solare da Mercurio a Plutone e oltre è circondato da una bolla di magnetismo solare chiamata "eliosfera". Sorge dalla dinamo magnetica interna del sole ed è gonfiato in proporzioni gigantesche dal vento solare. Quando un raggio cosmico tenta di entrare nel sistema solare, deve combattere attraverso gli strati esterni dell'eliosfera; e se lo fa all'interno, c'è un boschetto di campi magnetici in attesa di disperdere e deviare l'intruso.
"In periodi di bassa attività solare, questa schermatura naturale è indebolita e più raggi cosmici sono in grado di raggiungere il sistema solare interno", spiega Pesnell.
Mewaldt elenca tre aspetti dell'attuale minimo solare che si stanno combinando per creare la tempesta perfetta:
(1) Il campo magnetico del sole è debole. "C'è stato un forte calo del campo magnetico interplanetario del sole (FMI) fino a solo 4 nanoTesla (nT) da valori tipici da 6 a 8 nT", afferma. "Questo FMI a livelli record contribuisce senza dubbio ai flussi record di raggi cosmici elevati."
(2) Il vento solare sta fluttuando. "Le misurazioni effettuate dall'astronave di Ulisse mostrano che la pressione del vento solare è al minimo da 50 anni", continua, "quindi la bolla magnetica che protegge il sistema solare non viene gonfiata come al solito." Una bolla più piccola fornisce ai raggi cosmici un colpo più breve nel sistema solare. Una volta che un raggio cosmico entra nel sistema solare, deve "nuotare a monte" contro il vento solare. Le velocità del vento solare sono scese a livelli molto bassi nel 2008 e nel 2009, rendendo più semplice il normale per un raggio cosmico procedere.
(3) Il foglio corrente si sta appiattendo. Immagina il sole che indossa una gonna da ballerina larga quanto l'intero sistema solare con una corrente elettrica che scorre lungo le pieghe ondulate. Questo è il "foglio di corrente eliosferica", una vasta zona di transizione in cui la polarità del campo magnetico del sole cambia da più (nord) a meno (sud). Il foglio attuale è importante perché i raggi cosmici tendono ad essere guidati dalle sue pieghe. Ultimamente, il foglio attuale si è appiattito, consentendo ai raggi cosmici un accesso più diretto al sistema solare interno.
"Se l'appiattimento continua come nei precedenti minimi solari, potremmo vedere i flussi di raggi cosmici saltare fino al 30% sopra i precedenti massimi dell'era spaziale", prevede Mewaldt.
La Terra non è in grande pericolo dai raggi cosmici extra. L'atmosfera del pianeta e il campo magnetico si combinano per formare uno scudo formidabile contro le radiazioni spaziali, proteggendo gli umani sulla superficie. In effetti, abbiamo superato tempeste molto peggiori di così. Centinaia di anni fa, i flussi di raggi cosmici erano almeno del 200% superiori a quelli attuali. I ricercatori lo sanno perché quando i raggi cosmici colpiscono l'atmosfera, producono l'isotopo berillio-10, che viene conservato nel ghiaccio polare. Esaminando le carote di ghiaccio, è possibile stimare i flussi di raggi cosmici nel corso di oltre mille anni. Anche con la recente impennata, i raggi cosmici oggi sono molto più deboli di quanto non siano stati a volte nel passato millennio.
"Finora l'era spaziale ha vissuto un periodo di attività dei raggi cosmici relativamente bassa", afferma Mewaldt. "Ora possiamo tornare ai livelli tipici dei secoli passati."
I veicoli spaziali della NASA continueranno a monitorare la situazione man mano che si sviluppa il minimo solare. Resta sintonizzato per gli aggiornamenti.
