Bariera de radiații a Pământului, considerată impenetrabilă, a fost străpunsă în timpul unei mega-furtuni solare

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.

Fosta arhitectă a Ploieștiului, Roxana Pandele, își varsă frustrarea pe micii întreprinzători înainte să plece acasă! După ce a băut o cafea, patronii localului s-au trezit cu amendă

Centura exterioară este populată în principal de electroni energizați prin procese generate de Soare, în timp ce mulți dintre protonii centurii interioare provin din particule produse atunci când razele cosmice lovesc atmosfera Pământului.

Mircea Roșca confirmă dezvăluirea PHonline.ro! Ilie Bolojan a venit la Ploiești, exact cum am anunțat în exclusivitate

Timp de mai bine de un deceniu, s-a crezut că această centură interioară formează o barieră impenetrabilă pentru electroni „ucigași”, împiedicându-i să se apropie prea mult de Pământ. Însă noi dovezi arată că, în condițiile potrivite, această regiune nu este atât de sigură pe cât se credea, relatează Science Alert.

Virgil Nanu, alături de copii la startul înscrierilor pentru cursurile gratuite de sport organizate de CS alPHa Prahova

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.

„Aici arătăm că această barieră poate fi străpunsă în condiții extreme de vreme spațială”, scrie o echipă condusă de fizicianul spațial Yoshizumi Miyoshi de la Universitatea Nagoya într-o lucrare publicată în Geophysical Research Letters.

Așa-numiții electroni „ucigași”, cunoscuți de decenii, reprezintă o problemă majoră în spațiul de joasă altitudine din jurul Pământului. Aceste particule pot fi accelerate până aproape de viteza luminii prin interacțiunea cu undele electromagnetice din mediul magnetic al Pământului, în special în timpul furtunilor geomagnetice.

Acestea transportă atât de multă energie încât pot pătrunde prin scuturile sateliților, având potențialul de a deteriora componentele electronice sensibile și de a scurta durata de viață a navelor spațiale. De asemenea, nu sunt benefice nici pentru oameni, reprezentând un pericol crescut de radiații pentru astronauți.

Cu toate acestea, în 2014, cercetătorii au descoperit ceva neobișnuit. Observațiile realizate de sondele Van Allen ale NASA au reliefat o graniță surprinzător de clară, la o distanță de aproximativ trei raze terestre de centrul planetei, dincolo de care cei mai energizați electroni se aventurau rareori.

Oamenii de știință au descris această graniță drept o „barieră impenetrabilă”, propunând teoria conform căreia undele electromagnetice dintr-o regiune de plasmă rece ce înconjoară Pământul ajută la împrăștierea electronilor în afara orbitelor lor captive, trimițându-i spre atmosferă. Combinat cu migrația lentă a electronilor spre interior, acest proces părea să creeze o barieră naturală care îi ținea la distanță.

Cu toate acestea, încă din 2018 au început să apară primele fisuri în această barieră „impenetrabilă”.

Cercetătorii au sugerat că bariera nu era de fapt o barieră reală, ci o iluzie creată de durata limitată a furtunilor geomagnetice.

Electronii energizați puteau fi împinși spre interior de fluctuațiile câmpului magnetic al Pământului, însă furtunile care generau această mișcare se stingeau de obicei înainte ca electronii să poată avansa prea mult.

Apoi, în 2024, cercetătorii care au analizat observațiile colectate între 1996 și 2006 au descoperit că undele electromagnetice generate de fulgere puteau trimite electronii ucigași deja captivați în centura interioară, prăbușindu-se spre atmosfera Pământului.

Aceste observații au oferit dovezi suplimentare că electronii cu energii de megaelectronvolți erau deja prezenți în interiorul limitei presupus , 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.

Aici, pe Pământ, rezultatul a fost o furtună geomagnetică de nivel G5 – cea mai puternică categorie pe scara furtunilor geomagnetice, atât de intensă încât efectele sale au fost înregistrate chiar și pe fundul oceanului.

Furtuna a epuizat dramatic plasma rece din jurul Pământului, creând un mediu neobișnuit de rarefiat în care un alt tip de undă electromagnetică, numită chorus, a putut să se dezvolte.

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

Și, în loc să împrăștie electronii așa cum fac de obicei alte unde, acestea par să-i fi accelerat la energii uriașe, chiar în interiorul barierei „impenetrabile”.

Dovezile au venit de la satelitul japonez Arase, care monitoriza centurile de radiații din 2017.

În timpul fazei de scădere a furtunii, Arase a detectat o creștere dramatică a electronilor ultra-relativiști în interiorul barierei. La energii de aproximativ 3 megaelectronvolți, fluxul de electroni a crescut de peste de ori comparativ cu nivelurile de dinaintea furtunii.

Cronologia și evoluția acestei creșteri au fost foarte elocvente. Mai întâi au apărut în număr mare electronii cu energie mai mică. După aproximativ jumătate de zi, au urmat electronii cu energii mai mari. Iar la circa o zi după creșterea inițială, numărul electronilor cu energii de peste 3 megaelectronvolți a explodat.

Această progresie etapizată a sugerat că electronii nu erau pur și simplu transportați din altă parte spre interior, ci câștigau energie chiar acolo, în interiorul regiunii presupus protejate.

Miyoshi și colegii săi au găsit indicii suplimentare în distribuția electronilor, care au format un vârf distinct în apropierea limitei barierei.

Acest tipar este greu de explicat doar prin transportul spre interior, dar este coerent cu ipoteza că electronii au fost accelerați local înainte de a se răspândi mai departe, atât spre interior, cât și spre exterior.

Perioada de revenire a durat luni de zile. Arase a continuat să observe scăderi ale nivelurilor de electroni până în octombrie 2024, când o altă furtună solară a lovit spațiul din apropierea Pământului.

Este o descoperire care sugerează că dinamica spațiului din jurul Pământului este mult mai complexă decât lasă să se vadă aparența sa liniștită.

„Această descoperire subliniază necesitatea de a înțelege și de a prezice modul în care se comportă electronii în condiții extreme de vreme spațială”, concluzionează Miyoshi.

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