LA SONDA THEMIS VIGILA SUI "SUBSTORMS"

Tempeste di elettroni nello spazio

Per satelliti e astronauti in orbita le particelle cariche che arrivano dallo spazio a tutta velocità rappresentano un pericolo. Nuovi risultati ottenuti grazie ai satelliti NASA fanno chiarezza su origine e traiettorie, aiutando a prendere precauzioni.

I satelliti della missione THEMIS e le linee di forza del campo magnetico terrestre con relativa zona di intersezione dove ha origine una "substorm". Credit: NASA

Sono elettroni che arrivano verso di noi a tutta velocità e possono rappresentare un problema per satelliti e astronauti in orbita. Per questo da trent’anni gli scienziati cercano di prevedere con precisione il loro sopraggiungere, determinandone l’origine e i percorsi.

La ricerca in questo campo fa un importante passo avanti, grazie alle capacità di calcolo dei computer e ai dati raccolti da THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interaction during Substorms), insieme di cinque satelliti targati NASA. Tre di questi satelliti hanno attraversato al momento giusto la regione di spazio da dove vengono scagliati via gli elettroni, riuscendo così di stabilire dove e quando acquistano l’energia e la velocità che li rendono così temibili.

Da tempo era noto che il luogo di origine andava cercato in una precisa regione di spazio che si trova a circa un terzo della distanza della Luna, dalla parte della Terra opposta al Sole. Una zona non casuale: quando il Sole è turbolento e investe il campo magnetico della Terra con un flusso particolarmente intenso di particelle cariche, le linee del campo magnetico terrestre messe sotto stress da questo flusso tendono a riconnettersi proprio in tale zona.

La riconnessione delle linee ha una conseguenza pratica: un improvviso rilascio di energia che scaglia via in tutte le direzioni gli elettroni provenienti dal Sole che proprio qui tendono ad accumularsi. Il fenomeno è chiamato “substorm” (tempesta secondaria) e fa sì che parte degli elettroni vengano sospinti verso la Terra seguendo le linee di forza del campo magnetico che fungono da strade di incanalamento. Come spiega Maha Ashour-Abdalia, autrice principale dell’articolo su Nature Physics che descrive i risultati della nuova ricerca, “fino ad ora non era chiaro se questi elettroni acquisivano velocità nel mezzo di una substorm o successivamente, in qualche altro momento e in una zona più lontana”.

I dati della missione THEMIS, utilizzati all’interno di complesse simulazioni al computer, hanno svelato l’esatta dinamica: al momento della substorm le particelle subiscono una scarsa accelerazione. Tuttavia, lungo il loro percorso a ritroso verso la Terra, si trovano a passare attraverso varazioni di intensità del campo magnetico che forniscono loro una spinta, facendoli accelerare sino a raggiungere energie superiori a dieci volte quella iniziale.

La conclusione ha molta più importanza di quanto appare a prima vista: sapere che gli elettroni acquistano velocità e pericolosità quando sono vicini alla Terra, e non prima, serve per stabilire dove e quando ci può essere un’allerta per i satelliti e per gli astronauti in orbita, permettendo di ricorrere a tutte le precauzioni per ridurre rischi alla salute e danni alle apparecchiature.