La relazione dinamica tra Terra e Sole due lati. Il calore del Sole rende possibile la vita sulla Terra, ma il resto dell'intensa energia del Sole colpisce la Terra e potrebbe distruggere tutta la vita, se ne avesse la possibilità. Ma grazie alla nostra magnetosfera, siamo al sicuro.
La magnetosfera è il nostro scudo protettivo. È creato dalla rotazione del fuso nucleo esterno della Terra, composta in gran parte da ferro e nichel. Assorbe e devia il plasma dal vento solare . Le interazioni tra la magnetosfera e il vento solare sono ciò che creano le bellissime aurore ai poli della Terra.
Visualizzazione del vento solare che incontra le 'difese' magnetiche della Terra note come magnetosfera. Le nuvole di plasma rivolte verso sud sono in grado di staccare gli strati della bolla rivolta verso il Sole e impilarli in strati sul lato notturno del pianeta (al centro, a destra). Gli strati possono essere schiacciati abbastanza strettamente da riconnettersi e fornire elettroni solari (scintillii gialli) direttamente nell'atmosfera superiore per creare l'aurora. Credito: JPL
Nelle regioni interne della magnetosfera terrestre ci sono i Cinture Van Allen , dal nome del loro scopritore James Van Allen. Sono costituiti da particelle cariche, per lo più provenienti dal Sole, e sono tenuti in posizione dalla magnetosfera. Di solito, ci sono due di queste cinture.
Le fasce di radiazione di Van Allen che circondano la Terra. Immagine: NASA
Ma l'uscita dal Sole non è stabile. Ci sono periodi di intensa produzione di energia dal Sole, e quando ciò accade, può essere creata una terza fascia transitoria. Finora, la natura di questa terza cintura è stata un enigma. Nuovo ricerca dell'Università dell'Alberta ha mostrato come questo fenomeno possa accadere.
I ricercatori hanno dimostrato come un cosiddetto 'tsunami spaziale' possa creare questa terza cintura. Le intense onde di plasma a frequenza ultrabassa possono trasportare la parte esterna della fascia di radiazioni nello spazio interplanetario e creare la terza fascia transitoria.
L'autore principale di questo studio è il professore di fisica Ian Mann dell'Università dell'Alberta ed ex presidente della Canada Research in Space Physics. 'Sorprendentemente, abbiamo osservato enormi onde di plasma', ha detto Mann. 'Piuttosto come uno tsunami spaziale, fanno scorrere le cinture di radiazioni e lavano via molto rapidamente la parte esterna della cintura, spiegando la struttura dell'enigmatica terza cintura di radiazioni'.
Questa nuova ricerca fa anche luce su come questi 'tsunami' aiutano a ridurre la minaccia delle radiazioni ai satelliti durante altre tempeste spaziali. 'Le radiazioni spaziali rappresentano una minaccia per il funzionamento dell'infrastruttura satellitare su cui si basa la nostra società tecnologica del ventunesimo secolo', aggiunge Mann. 'Capire come tale radiazione viene energizzata e persa è una delle maggiori sfide per la ricerca spaziale'.
Tuttavia, non sono solo i satelliti a essere a rischio di radiazioni. Quando il vento solare è più attivo, può creare tempeste spaziali estremamente energiche. A loro volta creano radiazioni intense nelle fasce di Van Allen, che guidano correnti elettriche che potrebbero danneggiare le nostre reti elettriche qui sulla Terra. Questi tipi di tempeste hanno il potenziale per causare danni per trilioni di dollari.
Una migliore comprensione di questa radiazione spaziale e la capacità di prevederla si stanno rivelando molto importanti per le nostre operazioni satellitari e per la nostra esplorazione dello spazio.
Le cinture di Van Allen furono scoperte nel 1958 e classificate in una cintura interna ed una esterna.
Le cinture di Van Allen intorno alla Terra. La cintura rossa interna è composta principalmente da protoni e la cintura blu esterna è composta principalmente da elettroni. Credito immagine: NASA
Nel 2013, sonde riportò una terza cintura che non era mai stata vista prima. Durò alcune settimane, poi svanì e la sua causa non era nota. Grazie a Mann e al suo team, ora sappiamo cosa c'era dietro quella terza cintura.
'Abbiamo scoperto una spiegazione molto elegante per la dinamica della terza cintura', afferma Mann. 'I nostri risultati mostrano una notevole semplicità nella risposta del nastro una volta che i processi dominanti sono stati accuratamente specificati'.
La comprensione della radiazione all'interno e intorno alla Terra e alle fasce di Van Allen è di crescente importanza per noi, mentre espandiamo la nostra presenza nello spazio. La nostra società tecnologica fa sempre più affidamento sulle comunicazioni satellitari e sui satelliti GPS. Le radiazioni sotto forma di elettroni ad alta energia possono devastare i satelliti. In effetti, questo tipo di radiazioni viene talvolta definito killer satellitare. I satelliti richiedono un design robusto per essere protetti da essi.
Organizzazioni come il Comitato delle Nazioni Unite per gli usi pacifici dello spazio esterno (COPUOS) e il programma International Living with a Star (ILWS) sono tentativi di affrontare la minaccia che le radiazioni rappresentano per il nostro sistema di satelliti.