Quando i fulmini colpiscono, gli elettroni cominciano a scendere.
In un nuovo studio, i ricercatori dell’Università del Colorado Boulder, guidati da uno studente universitario, hanno scoperto un nuovo legame tra il clima sulla Terra e quello nello spazio.
Il gruppo ha utilizzato i dati satellitari per dimostrare che le tempeste di fulmini sul nostro pianeta possono far uscire elettroni particolarmente energetici, o “extra-caldi”, dalla cintura di radiazione interna una regione dello spazio piena di particelle cariche che circonda la Terra come un anello.
Lo studio che rivela nuove scoperte sui fulmini
I risultati del team potrebbero aiutare satelliti e persino astronauti a evitare radiazioni pericolose nello spazio e questo è un tipo di pioggia che non vorresti prendere, ha detto l’autore principale e studente universitario Max Feinland.
“Queste particelle sono quelle pericolose, o come alcuni le chiamano ‘elettroni killer’“, ha detto Feinland, che ha conseguito la laurea in scienze ingegneristiche aerospaziali all’Università del Colorado Boulder nella primavera del 2024. “Possono penetrare nel metallo dei satelliti, colpire i circuiti e possono essere cancerogene se colpiscono una persona nello spazio.”
Lo studio è stato pubblicato l’8 ottobre sulla rivista Nature Communications.
Fulmini e radiazioni
I risultati gettano uno sguardo sulle cinture di radiazione, che sono generate dal campo magnetico terrestre.
Lauren Blum, coautrice dell’articolo e assistente professore presso il Laboratorio di Fisica Atmosferica e Spaziale (LASP) dell’Università del Colorado Boulder, ha spiegato che due di queste regioni circondano il nostro pianeta: mentre si spostano molto nel tempo, la cintura interna tende a cominciare a più di 600 miglia sopra la superficie terrestre. La cintura esterna inizia a circa 12.000 miglia dalla Terra.
Questi “galleggianti” spaziali intrappolano particelle cariche che fluiscono verso il nostro pianeta dal Sole, formando una sorta di barriera tra l’atmosfera terrestre e il resto del sistema solare.
Ma non sono completamente ermetiche. Gli scienziati, per esempio, sanno da tempo che gli elettroni ad alta energia possono cadere verso la Terra dalla cintura di radiazione esterna; Blum e i suoi colleghi, tuttavia, sono i primi ad osservare una simile “pioggia” proveniente dalla cintura interna.
In altre parole, Terra e spazio potrebbero non essere così separati come sembrano.
“Il meteo spaziale è davvero influenzato sia dall’alto che dal basso“, ha detto Blum.
Fulmini dal cielo
Tutto ciò è una testimonianza della potenza dei fulmini.
Quando un fulmine illumina il cielo sulla Terra, quel lampo di energia può anche inviare onde radio a spirale nello spazio profondo. Se quelle onde colpiscono gli elettroni nelle cinture di radiazione, possono scuoterli e farli uscire, un po’ come scuotere un ombrello per far cadere l’acqua. In alcuni casi, una simile “precipitazione di elettroni indotta da fulmini” può persino influenzare la chimica dell’atmosfera terrestre.
Fino ad oggi, i ricercatori avevano raccolto solo misurazioni dirette di elettroni a bassa energia, o “più freddi”, che cadevano dalla cintura di radiazione interna.
“Tipicamente, si pensa che la cintura interna sia un po’ noiosa“, ha detto Blum. “È stabile. È sempre lì.“
La nuova scoperta del suo team è avvenuta quasi per caso. Feinland stava analizzando dati dal satellite SAMPEX (Solar, Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer) della NASA, ora dismesso, quando notò qualcosa di strano: gruppi di quelli che sembravano essere elettroni ad alta energia che si muovevano attraverso la cintura interna.
“Ho mostrato a Lauren alcuni dei miei eventi, e lei ha detto: ‘Non dovrebbero essere lì,’” ha raccontato Feinland. “Alcuni studi suggeriscono che non ci siano affatto elettroni ad alta energia nella cintura interna.”
Il team ha deciso di approfondire.
In tutto, Feinland ha contato 45 picchi di elettroni ad alta energia nella cintura interna tra il 1996 e il 2006 e ha confrontato quegli eventi con i registri dei fulmini in Nord America; in effetti, alcuni dei picchi di elettroni sembravano verificarsi meno di un secondo dopo i fulmini a terra.
Il flipper degli elettroni
Ecco cosa pensa che stia accadendo il team: dopo un fulmine, le onde radio dalla Terra innescano una sorta di gioco di flipper nello spazio; colpiscono gli elettroni nella cintura interna, che iniziano quindi a rimbalzare tra l’emisfero settentrionale e meridionale della Terra. Avanti e indietro in appena 0,2 secondi.
E ogni volta che gli elettroni rimbalzano, alcuni di loro escono dalla cintura e cadono nella nostra atmosfera.
“Hai una grande massa di elettroni che rimbalza, poi torna e rimbalza di nuovo,” ha detto Blum. “Vedrai questo segnale iniziale, e poi svanisce.”
Blum non è sicura di quanto spesso si verifichino tali eventi; potrebbero accadere principalmente durante periodi di alta attività solare, quando il Sole espelle molti elettroni ad alta energia, riempiendo la cintura interna di queste particelle.
I ricercatori vogliono capire meglio questi eventi in modo da poter prevedere quando potrebbero verificarsi, aiutando potenzialmente a proteggere le persone e i dispositivi elettronici in orbita.
Feinland, da parte sua, è grato per l’opportunità di studiare queste magnifiche tempeste.
“Non mi ero nemmeno reso conto di quanto mi piacesse fare ricerca fino a quando non ho avuto l’opportunità di lavorare a questo progetto“, ha detto.
E tu cosa pensi di queste nuove scoperte sul comportamento dei fulmini? Lascia il tuo commento.
