Bariera de radiații a Pământului a cedat în mega-furtuna solară

Spațiul din apropierea Pământului ascunde mai mult decât se vede cu ochiul liber. Planeta noastră este adăpostită confortabil în centurile Van Allen, două regiuni în formă de gogoașă umplute cu protoni și electroni energizați, reținuți de câmpul magnetic al planetei.

În zona exterioară a câmpului, majoritatea particulelor sunt electroni încă

De peste un deceniu, se credea că această centură interioară constituie o barieră invizibilă pentru electroni letali, împiedicându-i să se apropie de Pământ. Totuși, noi dovezi indică faptul că, în condiții adecvate, această zonă nu este la fel de sigură cum se presupunea, relatează Science Alert.

Citește șiVoyager 1 a pierdut contactul cu NASA, apoi și-a revenit în mod misterios. Sonda este aproape de recordul de o zi-lumină de Pământ

În timpul unei furtuni solare extrem de puternice care a lovit Pământul în mai 2024, un satelit japonez a înregistrat accelerarea electronilor din această regiune la energii de megaelectronvolți, într-un loc în care oamenii de știință credeau că acest lucru este imposibil.

Într-un articol publicat în Geophysical Research Letters, o echipă condusă de fizicianul spațial Yoshizumi Miyoshi de la Universitatea Nagoya susține că bariera de radiații a Pământului poate fi depășită în condiții de vreme spațială extremă.

„Aici arătăm că această barieră poate fi străpunsă în condiții extreme de vreme spațială”

electronii „ucigași”, cunoscuți de mulți ani, constituie o problemă semnificativă în regiunea de joasă altitudine a spațiului orbital al Pământului. Aceste particule pot ajunge la viteza luminii atunci când interacționează cu undele electromagnetice ale câmpului magnetic al planetei, fenomen accentuat în perioadele de furtuni geomagnetice.

Aceste particule transportă o cantitate de energie suficientă pentru a penetra scuturile sateliților, având capacitatea de a deteriora componentele electronice sensibile și de a reduce durata de viață a navele spațiale. În plus, nu aduc beneficii pentru oameni, constituind un risc major de radiații pentru astronauți.

2014, cercetătorii au identificat un fenomen neobișnuit. Studiile realizate de sondajele Van Allen ale NASA au evidențiat o frontieră foarte distinctă, poziționată la aproximativ trei raze terestre de centrul planetei, peste care electronii cu cea mai mare energie se deplasează rar.

Cercetătorii au caracterizat această frontieră ca o „barieră impenetrabilă” și au susținut că undele electromagnetice provenite dintr-o zonă de plasmă rece ce înconjoară Pământul dispersează electronii din orbitele lor captive, împingându-i către atmosferă

Totuși, din 2018 primele fisuri au început să se manifeste în această barieră

impenetrabilă

.

Specialiștii au propus că bariera nu constituia o barieră reală, ci reprezenta o iluzie generată de scurta durată a furtunilor geomagnetice.

Electronii încărcați ar putea fi forțați spre interior de fluctuațiile câmpului magnetic al Pământului, însă furtunile ce produc această mișcare se stingeau în mod normal înainte ca aceștia să poată avansa semnificativ.

Ulterior, în 2024, grupul de cercetători care a examinat datele înregistrate în perioada 1996-2006 a constatat că undele electromagnetice produse de fulgere erau capabile să expulse electronii letali, deja reținuți în centura interioară, pentru a se deplasa spre atmosfera Terrei.

Aceste observații au oferit dovezi suplimentare că electronii cu energii de megaelectronvolți erau deja prezenți în interiorul limitei presupus impenetrabile.Apoi, în mai 2024, a a avut loc superfurtuna solară. Soarele a erupt într-o serie de explozii solare și ejecții de masă coronală care au aruncat miliarde de tone de plasmă magnetizată în Sistemul Solar.

În această regiune, pe Pământ, s-a manifestat o furtună geomagnetică clasificată G5 – cea mai intensă categorie de pe scala furtunilor geomagnetice, atât de puternică încât impactul său a fost detectat chiar și la adâncimea fondului oceanic.

În urma furtunii, plasma rece ce înconjură Pământului a fost epuizată dramatic, generând un spațiu neobișnuit de rarefiat, în care a putut să se formeze un alt tip de undă electromagnetică, denumită chorus.

„Când este convertită în semnal audio, sună ca cântecul unei păsări”

, Miyoshi precizează.

În loc să disperze electronii ca de obicei alte undă, aceștia par să-i fi propulsat la energie uriașe, chiar și în interiorul barierii „impenetrabile”.

Informațiile au fost extrase de la satelitul japonez Arase, care a urmărit centurile de radiații în anul 2017.

Arase a observat, în faza de scădere a furtunii, o amplificare semnificativă a electronilor ultra-relativiști în interiorul barierei. La energii de aproximativ 3 megaelectronvolți, fluxul de electroni a crescut cu peste 5.000 de ori comparativ cu nivelurile anterioare furtunii.

Chronologia și evoluția acestei creșteri s-au dovedit extrem de expresive. În primul rând, a fost observată o cantitate semnificativă de electroni cu energie redusă. Aproximativ la jumătate de zi, au început să apară electroni cu niveluri de energie mai ridicate. În jurul unei zile de la începutul creșterii, numărul electronilor cu energie superioară

Electronii nu erau doar transferați din exterior către interior; progresia etapizată a indicat că aceștia dobândeau energie direct în zona aparent protejată.

Miyoshi și echipa sa au descoperit indicii suplimentare în modul de distribuție a electronilor, generând un vârf distinct în zona limită a barierei.

Modelul observat se dovedește dificil de justificat exclusiv prin transportul intern, însă se aliniază cu teoria conform căreia electronii au fost accelerați local înainte de a se răspândi mai departe, atât spre interior, cât și spre exterior.

Durata perioadei de revenire a fost de câteva zile. Până în octombrie 2024, Arase a raportat scăderi persistente ale nivelurilor de electroni, în timp ce o nouă furtună solară a lovit spațiul în vecinătatea Pământului.

Această descoperire arată că mișcările spațiale din apropierea Pământului sunt mult mai elaborate decât ceea ce sugerează calmul aparent.

„Această descoperire subliniază necesitatea de a înțelege și de a prezice modul în care se comportă electronii în condiții

„Cunoașterea acestor procese este importantă pentru evaluarea riscurilor de radiații asupra navelor spațiale și pentru îmbunătățirea prognozelor meteorologice spațiale viitoare”, a adăugat el.