Prendete un mazzo di elettroni che si muovono velocemente, metteteli in orbita e poi colpiteli con le onde d'urto di una tempesta solare. Che cosa avrete ottenuto? Elettroni killer! Questa è la scioccante ricetta rivelata dalla missione Cluster dell'ESA.
Gli elettroni Killer sono particelle altamente energetiche intrappolate nell'atmosfera della Terra dalle radiazioni esterne, che si estende da 12 000 km a 64 000 km sopra la superficie del pianeta. Durante le tempeste solari il loro numero cresce di almeno dieci volte e possono essere una minaccia per i satelliti. Come suggerisce il nome, gli elettroni energetici killer sono sufficienti per penetrare oltre la schermatura di un satellite e provocare microscopici fulmini. Se queste scariche elettriche coinvolgessero componenti vitali, il satellite potrebbe essere danneggiato o addirittura diventare inutilizzabile.
Il 7 novembre 2004, il Sole lanciò una tempesta solare in direzione della Terra, composta da un'onda d'urto interplanetaria seguita da una grande nuvola magnetica. L'onda d'urto prima travolse il satellite solare SOHO facendo schizzare la velocità del vento solare (il flusso costante di particelle solari) improvvisamente da 500 km / s a 700 km / s.
Poco dopo, l'onda d'urto colpì la bolla magnetica a protezione della Terra, conosciuta come magnetosfera. L'impatto indusse un fronte d'onda di propagazione all'interno della magnetosfera a più di 1200 km / s in orbita geostazionaria (36 000 km di altezza), attorno alla Terra. La quantità di elettroni energetici nella cintura esterna di radiazione iniziarono ad aumentare troppo, secondo gli strumenti RAPID Cluster (ricerca con Adaptive Particle Detectors Imaging). I quattro satelliti Cluster in orbita ellittica, che si avvicinano a 19 000 km e si allontanano fino a 119 000 km.
Comprendere l'origine degli elettroni killer è stato un punto di riferimento per i ricercatori di meteorologia spaziale. Grazie ai dati precedenti raccolti dai Cluster e da altre missioni spaziali, gli scienziati hanno proposto due metodi con cui gli elettroni possono essere accelerati a tali dannosi livelli di energia. Si basa su una frequenza molto bassa (VLF) con onde di 3-30 kHz, mentre l'altra su un'ultra bassa frequenza (ULF) con onde di 0,001-1 Hz.
Quali delle due onde sono responsabili? Entrambi. "Sia le VLF che le onde ULF accelerano gli elettroni nella cintura della Terra ma con tempi diversi. Le onde ULF sono molto più veloci rispetto alla VLF, a causa della loro ampiezze molto più grande", dice Qiugang Zong all'Università di Pechino (Cina) e della University of Massachusetts Lowell (USA), autore principale del documento che descrive questo risultato.
I dati mostrano che un processo suddiviso in due fasi provoca l'aumento sostanziale di elettroni killer. L'accelerazione iniziale è dovuta al forte shock connesso alla compressione del campo magnetico. Immediatamente dopo l'impatto, le linee di campo magnetico terrestre cominciano a vacillare nelle ultra basse frequenze. A loro volta, queste onde ULF sono capaci di accelerare gli elettroni facendoli diventare elettroni killer.
Anche se l'analisi è stata lunga, i risultati sono stati eccellenti. Ora, gli astronomi sanno come vengono accelerati gli elettroni killer. "I dati provenienti dai quattro satelliti Cluster hanno permesso l'identificazione delle onde ULF in grado di accelerare gli elettroni," ha detto Malcolm Dunlop, del Rutherford Appleton Laboratory di Didcot (UK) e co-autore di questo studio.
Grazie a questa analisi sappiamo che gli elettroni killer possono colpire l'atmosfera in soli 15 minuti. "Queste nuove scoperte ci aiutano a migliorare i modelli di previsione per l'ambiente in cui operano i satelliti e gli astronauti. Se l'attività solare dovesse aumentare, ci aspettiamo maggiori shock della nostra magnetosfera nei mesi e negli anni a venire", dice Philippe Escoubet , responsabile della missione Cluster dell'ESA.
traduzione a cura di Arthur McPaul
Link:
"http://www.sciencedaily.com/releases/2010/03/100311101659.htm"
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