Nel settembre del 2012, gli scienziati con le sonde Van Allen appena lanciate hanno ottenuto il permesso di accendere uno dei loro strumenti dopo soli tre giorni nello spazio invece di aspettare settimane, come previsto. Volevano accendere il Relativistic Electron Proton Telescope (REPT) in modo che le sue osservazioni si sovrapponessero a un'altra missione chiamata SAMPEX (Solar, Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer), che presto avrebbe disorbitato e sarebbe rientrata nell'atmosfera terrestre.
Ora, sono molto contenti di averlo fatto, perché è successo qualcosa che nessuno aveva mai visto prima. Una terza fascia di radiazioni precedentemente sconosciuta si è formata nelle fasce di radiazioni di Van Allen che circondano la Terra. Lo scienziato ha guardato – incredulo – mentre i loro dati mostravano che la cintura in più si stava formando, poi improvvisamente scomparire, come se fosse stata tagliata via con un coltello. Non hanno ancora visto una ricorrenza di una terza cintura.
'All'inizio pensavamo che i nostri strumenti non funzionassero correttamente', ha affermato Dan Baker, membro del team di Van Allen Probes dell'Università del Colorado a Boulder, 'ma ci siamo subito resi conto che stavamo assistendo a un vero fenomeno'.
Quello che è successo è che poco prima che REPT fosse attivato, l'attività solare sul Sole aveva inviato energia verso la Terra che ha causato il rigonfiamento delle fasce di radiazione. Le particelle energetiche si sono poi stabilizzate in una nuova configurazione, mostrando una terza fascia extra che si estendeva nello spazio.
'Il quinto giorno in cui REPT era attivo, potevamo tracciare le nostre osservazioni e osservare la formazione di una terza fascia di radiazioni', afferma Shri Kanekal, il vice scienziato della missione. 'La terza cintura è durata magnificamente, giorno dopo giorno, settimana dopo settimana, per quattro settimane.'
Questo grafico mostra i dati sugli elettroni energetici raccolti dagli strumenti Relativistic Electron-Proton Telescope (REPT), sui satelliti gemelli Van Allen Probes in orbite eccentriche attorno alla Terra, dal 1 settembre 2012 al 4 ottobre 2012 (asse orizzontale). Mostra tre canali energetici discreti (misurati in megaelettronvolt, o MeV). La terza regione della cintura (in giallo) e la seconda fessura (in verde) sono evidenziate ed esistono fino a quando un'espulsione di massa coronale (CME) non le distrugge il 1 ottobre. L'asse verticale in ciascuna è L*, effettivamente la distanza in Terra raggi in corrispondenza dei quali una linea di campo magnetico attraversa il piano equatoriale magnetico. Credito: LASP
Dalla loro scoperta nel 1958, sappiamo che la fascia di radiazioni di Van Allen è composta da due strati a forma di ciambella di particelle cariche di energia attorno al pianeta Terra, tenuti in posizione dal suo campo magnetico.
Gli scienziati stanno ora incorporando ciò che hanno visto in nuovi modelli delle cinture di radiazioni, una regione che a volte può gonfiarsi drammaticamente in risposta all'energia in arrivo dal Sole, che colpisce satelliti e veicoli spaziali o rappresenta una potenziale minaccia per il volo spaziale umano.
Le cinture sono normalmente tra 200 e 60.000 chilometri sopra la Terra; il nuovo anello era molto più lontano.
Lanciate il 30 agosto 2012 come missione Radiation Belt Storm Probes, le sonde gemelle sono state ribattezzate in onore dello scopritore delle cinture, l'astrofisico James Van Allen. Le osservazioni delle cinture hanno mostrato che sono dinamiche e misteriose. Tuttavia, questo tipo di struttura dinamica a tre cinghie non è mai stata vista, né presa in considerazione, in teoria.
Un'espulsione di massa coronale (CME) dal Sole il 31 agosto 2012, l'evento che ha causato la formazione di un terzo anello nelle fasce di radiazione di Van Allen. Credito: NASA
La suite di strumenti Energetic Particle, Composition e Thermal Plasma (ECT) a bordo delle sonde è stata progettata per aiutare a capire come le popolazioni di elettroni che si muovono quasi alla velocità della luce e penetrano ioni nello spazio si formano o cambiano in risposta a input variabili di energia dal sole.
Già, ciò che il team ha imparato è riscrivere i libri di testo di ciò che è noto sulle cinture di Van Allen.
'Questi eventi che abbiamo registrato sono straordinari e ci stanno già permettendo di perfezionare e confermare le nostre teorie sulla dinamica della cintura in un modo che porterà alla prevedibilità del loro comportamento', ha affermato l'astrofisico Harlan Spence, investigatore principale dell'ECT, 'che è importante per comprendere la meteorologia spaziale e, in definitiva, per la sicurezza degli astronauti e dei veicoli spaziali che operano all'interno di una regione del geospazio così pericolosa”.
In una conferenza stampa oggi, alla squadra è stato chiesto perché questo terzo squillo non fosse mai stato osservato prima.
“Non abbiamo mai avuto la capacità di vedere qualcosa del genere prima d'ora, ha affermato Nicky Fox, vice scienziato del progetto Van Allen Probes. “Il fatto che abbiamo avuto una scoperta così straordinaria in pochi giorni dall'accensione degli spettacoli, abbiamo ancora misteri da scoprire e spiegare. Ciò che le sonde Van Allen hanno dimostrato è che i progressi tecnologici e di rilevamento fatti dalla NASA hanno già avuto un impatto quasi immediato sulla scienza di base».
Baker ha aggiunto: “Come disse una volta il filosofo Yogi Bera, puoi osservare molto semplicemente guardando. Questo dimostra che quando apri nuovi occhi sull'Universo puoi invariabilmente trovare cose nuove'.
Il team cercherà di capire cosa significhi il terzo anello per astronauti e satelliti, anche se il nuovo anello è più lontano, le regioni nell'orbita terrestre sono collegate magneticamente alla nuova regione che si è formata.
'Sapere di più su questo e capire di più sulla cintura è importante per avere modelli migliori ed essere in grado di prevedere la vita dei veicoli spaziali', ha affermato Fox.
'Gli anelli, i satelliti, la stazione spaziale sono tutti influenzati dal tempo spaziale', ha affermato Mona Kessel, scienziata del programma Van Allen Probes. 'Non capiamo completamente quello che abbiamo visto, ma lo stiamo modellando e cercando di mettere insieme tutto questo, quindi restate sintonizzati'.
Il team ha pubblicato un articolo sulla rivista Science.
Per maggiori informazioni: NASA , U università del New Hampshire