Migliaia di miglia sopra la Terra, regole meteorologiche spaziali. È un posto apparentemente vuoto e solitario, in cui un mistero chiamato "plasma freddo" è stato trovato in abbondanza e potrebbe avere implicazioni con la nostra connessione con il Sole. Mentre è rimasto praticamente nascosto, i ricercatori svedesi hanno creato un nuovo metodo per misurare questi ioni freddi e carichi. Con prove di più di quanto si pensasse, queste nuove scoperte potrebbero darci indizi su ciò che sta accadendo attorno ad altri pianeti e ai loro satelliti naturali.
"Più cerchi ioni a bassa energia, più ne trovi", ha affermato Mats Andre, professore di fisica spaziale presso l'Istituto svedese di fisica spaziale di Uppsala, in Svezia, e leader del gruppo di ricerca i cui risultati sono stati accettati pubblicazione su Geophysical Research Letters, una rivista della American Geophysical Union. "Non sapevamo quanto fosse là fuori. È più di quanto pensassi. "
Da dove viene questo enigma? Gli ioni a bassa energia iniziano nella parte superiore della nostra atmosfera chiamata ionosfera. Qui l'energia solare può spogliare gli elettroni dalle molecole, lasciando atomi come ossigeno e idrogeno con una carica positiva. Tuttavia, trovare fisicamente questi ioni è stato problematico. Mentre i ricercatori sapevano che esistevano ad un'altitudine di circa 100 chilometri (60 miglia), Andre e il collega Chris Cully hanno posto i loro siti più in alto - tra 20.000 e 100.000 km (12.400 a 60.000 miglia). Ai margini, la quantità di ioni freddi varia dal 50 al 70% ... costituendo la maggior parte della massa di spazio.
Tuttavia, non è l'unico posto in cui è stato trovato il plasma freddo. Secondo i dati e i calcoli del satellite di ricerca, alcune zone ad alta quota ospitano continuamente ioni a bassa energia. Per quanto inverosimile possa sembrare, il team li ha rilevati anche ad altitudini di 100.000 km! Secondo Andre, scoprire così tanti ioni relativamente freddi in queste regioni è sorprendente perché c'è così tanta energia che colpisce le alte altitudini della Terra dal vento solare - un plasma caldo circa 1.000 volte più caldo di quello che Andre considera freddo. Quanto freddo? “Gli ioni a bassa energia hanno un'energia che corrisponderebbe a circa 500.000 gradi Celsius (circa un milione di gradi Fahrenheit) a densità di gas tipiche trovate sulla Terra. Ma poiché la densità degli ioni nello spazio è così bassa, i satelliti e i veicoli spaziali possono orbitare senza scoppiare in fiamme. "
Individuare questi ioni a bassa energia e misurare la quantità di materiale che sta lasciando la nostra atmosfera è stato un compito sfuggente. Il seminario di Andre è un satellite e uno dei quattro veicoli spaziali CLUSTER dell'Agenzia spaziale europea. Ospita un rivelatore creato da un filo sottile che misura il campo elettronico tra di loro durante la rotazione del satellite. Tuttavia, quando i dati sono stati raccolti, i ricercatori hanno scoperto un paio di misteri: forti campi elettrici in aree inaspettate dello spazio e campi elettrici che non hanno oscillato uniformemente.
"Per uno scienziato, sembrava piuttosto brutto", ha detto Andre. “Abbiamo cercato di capire cosa non andava nello strumento. Quindi ci siamo resi conto che non c'è niente di sbagliato nello strumento ". Ciò che hanno trovato ha aperto gli occhi. Il plasma freddo stava cambiando la disposizione dei campi elettrici che circondano il satellite. Ciò li ha resi consapevoli di poter utilizzare le loro misurazioni sul campo per convalidare la presenza di plasma freddo. "È un modo intelligente di trasformare i limiti di un rivelatore basato su veicoli spaziali in risorse", ha affermato Thomas Moore, scienziato senior del progetto per la missione multiscala magnetosferica della NASA presso il Goddard Space Flight Center di Greenbelt, nel Maryland. Non è stato coinvolto nella nuova ricerca.
Attraverso queste nuove tecniche, la scienza è in grado di misurare e mappare l'involucro del plasma freddo della Terra - e imparare di più su come il plasma caldo e quello freddo cambiano in condizioni meteorologiche estreme. Questa ricerca punta a una migliore comprensione di atmosfere diverse dalla nostra. Attualmente le nuove misurazioni mostrano che un chilogrammo (due libbre) di plasma freddo fuoriesce dall'atmosfera terrestre ogni secondo. Avendo una figura solida come base per il tasso di perdita, gli scienziati potrebbero essere in grado di modellare ciò che è diventato l'atmosfera di Marte - o spiegare il atmosfera attorno ad altri pianeti e lune. Può anche aiutare in previsioni meteorologiche spaziali più accurate, anche se non influenza direttamente l'ambiente stesso. È un giocatore chiave, anche se non causa il danno stesso. "Potresti voler sapere dove si trova l'area a bassa pressione, per prevedere una tempesta", ha osservato Andre.
La modernizzazione delle previsioni meteorologiche spaziali rispetto alle previsioni meteorologiche ordinarie, "non è nemmeno lontanamente possibile se ti manca la maggior parte del tuo plasma", ha detto Moore, con la NASA. Ora, con un modo per misurare il plasma freddo, l'obiettivo di previsioni di alta qualità è un passo avanti. "È roba che non abbiamo potuto vedere e che non siamo riusciti a rilevare, e poi improvvisamente abbiamo potuto misurarla", ha detto Moore degli ioni a bassa energia. "Ora puoi davvero studiarlo e vedere se è d'accordo con le teorie."
Fonte originale della storia: American Geophysical Union News Release. Per ulteriori letture: ioni a bassa energia: una popolazione di particelle del sistema solare precedentemente nascosta.
