A rigor di termini, non ci sono confini rigorosi tra la Terra e lo spazio. La nostra atmosfera non finisce solo a una certa altitudine; si esaurisce gradualmente. Un nuovo studio dello Space Research Institute (SRI) della Russia mostra che la nostra atmosfera si estende per 630.000 km nello spazio.
L'autore principale di questo studio è Igor Baliukin. un ricercatore presso l'SRI russo, Dipartimento di pianeti, fisica e piccoli corpi del sistema solare. Nello studio è stato coinvolto anche Jean-Loup Bertaux, di LATMOS presso l'Università di Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines, in Francia. Lo studio ha utilizzato i dati d'archivio del SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) per trovare l'estensione gassosa dell'atmosfera terrestre.
Questo studio riguarda la cosiddetta geocorona. È una vasta nuvola di atomi di idrogeno situata dove l'atmosfera terrestre si fonde con lo spazio. SOHO ha a bordo 12 strumenti scientifici e uno di questi si chiama SWAN, (Solar Wind Anisotropies). SWAN è stato in grado di tracciare il segnale dell'idrogeno dalla geocorona e rilevarne i confini esterni in modo più preciso che mai.
Questa immagine è stata scattata dagli astronauti dell'Apollo con una fotocamera sulla Luna. Mostra la geocorona terrestre che brilla di luce ultravioletta. Credito immagine: NASA.
Gli astronauti dell'Apollo 16 hanno effettivamente scattato foto della geocorona con la prima fotocamera sulla superficie lunare, nel 1972. Ma all'epoca, non sapevano di essere ancora all'interno dell'atmosfera terrestre.
Igor Baliukin, Centro di ricerca spaziale russo.
'La Luna vola attraverso l'atmosfera terrestre. '
Questo studio riguarda anche ciò che è noto come Lyman-luce alfa . È una particolare lunghezza d'onda dell'ultravioletto che interagisce con gli atomi di idrogeno. Gli atomi possono sia assorbire che emettere questa luce. Il problema è che all'interno dell'atmosfera terrestre questa luce viene assorbita. L'unico modo per vedere l'estensione della corona è dallo spazio. Anche allora, le osservazioni SWAN/SOHO possono essere effettuate solo in determinati periodi dell'anno, quando la Terra e la sua geocorona ruotano in vista dell'osservatorio.
Il design di SWAN gli consente di misurare gli atomi di idrogeno nella geocorona e di filtrare o scartare gli atomi di idrogeno nello spazio.
Un'osservazione SWAN/SOHO della geocorona. L'orbita lunare è mostrata in nero tratteggiato. (Rayleigh è un'unità di flusso di fotoni utilizzata per misurare la luce molto debole.) Credito di immagine:
ESA/NASA/SOHO/SWAN; I. Baliukin et al. (2019)
Gli scienziati dietro il nuovo studio hanno scoperto che la luce solare comprime gli atomi di idrogeno sul lato diurno della Terra e produce anche una maggiore densità sul lato notturno. Tuttavia, quella densità è solo relativa; la regione densa del giorno ha solo 70 atomi per centimetro cubo a 60.000 km sopra la Terra. Alla distanza della Luna, ci sono solo circa 0,2 atomi per cc.
Un diagramma che mostra la Terra, la Luna, la geocorona e l'orbita L1 di SOHO. Credito immagine: ESA.
'La Luna vola attraverso l'atmosfera terrestre', ha affermato Baliukin, autore principale del documento che presenta i risultati. “Non ne eravamo consapevoli fino a quando non abbiamo rispolverato le osservazioni fatte oltre due decenni fa dalla navicella spaziale SOHO. '
Anche se la geocorona si estende abbastanza da comprendere la Luna, ciò non significa che aiuterebbe in alcun modo l'esplorazione dello spazio. Sebbene l'idrogeno sia un'estensione dell'atmosfera, la densità degli atomi di idrogeno è ancora così bassa che è praticamente un vuoto. Ma ciò non rende questa scoperta priva di significato, non di gran lunga.
'Sulla Terra lo chiameremmo vuoto, quindi questa fonte extra di idrogeno non è abbastanza significativa da facilitare l'esplorazione dello spazio', dice Igor.
Ma è significativo quando si tratta di esopianeti. Per i pianeti con idrogeno nel loro esosfere , il vapore acqueo è spesso visto più vicino alla loro superficie. È il caso di Terra, Marte e Venere. Questo fatto potrebbe essere utile quando si cerca di determinare quali esopianeti potrebbero avere acqua.
'Ciò è particolarmente interessante quando si cercano pianeti con potenziali serbatoi d'acqua oltre il nostro Sistema Solare', spiega Jean-Loup Bertaux, coautore ed ex ricercatore principale di SWAN.
Questa atmosfera estesa e l'ultravioletto in essa contenuto non rappresentano alcun pericolo per gli astronauti in missione in questa regione dello spazio.C'è anche la radiazione ultravioletta associata alla geocorona, poiché gli atomi di idrogeno diffondono la luce solare in tutte le direzioni, ma l'impatto sugli astronauti in orbita lunare sarebbe trascurabile rispetto alla principale fonte di radiazione: il Sole', afferma Jean-Loup Bertaux.
Ma è possibile che la geocorona possa interferire con le osservazioni astronomiche eseguite vicino alla Luna. Questo è qualcosa che qualsiasi telescopio lunare dovrebbe prendere in considerazione. “I telescopi spaziali che osservano il cielo nelle lunghezze d'onda ultraviolette per studiare la composizione chimica di stelle e galassie dovrebbero tenerne conto”, aggiunge Jean-Loup.
SOHO è stato lanciato nel 1995 e studia il Sole da oltre 20 anni. È ancora lassù in orbita attorno a L1, anche se è stato progettato per una missione di due anni. Nel corso della sua vita finora ha avuto un numero di ' primi 'sotto la sua cintura.
Lo strumento SWAN di SOHO ha osservato la geocorona terrestre tre volte tra il 1996 e il 1998. Il team ha deciso di recuperare questi dati dal SOHO archivi e per analizzarlo ulteriormente. Questa scoperta ci fa domandare quali altre scoperte siano nascoste nei suoi archivi.
'I dati archiviati molti anni fa possono spesso essere sfruttati per nuove scienze', afferma Bernhard Fleck, scienziato del progetto ESA SOHO. “Questa scoperta mette in luce il valore dei dati raccolti oltre 20 anni fa e le eccezionali prestazioni di SOHO. '
Il nuovo studio è pubblicato su Journal of Geophysical Research: Space Physics .
Fonti:
- Documento di ricerca: SWAN/SOHO Lyman??mappatura: l'idrogeno Geocorona si estende ben oltre la luna
- Comunicato stampa dell'ESA: L'atmosfera terrestre si estende fino alla luna e oltre
- Scheda informativa SOHO