Apărarea spațială a Pământului, considerată de nepătruns, a suferit o breșă. Se va repeta acest lucru în viitor?

Câmpul magnetic al Pământului protejează planeta de particule periculoase, dar o puternică furtună solară din luna mai 2024 a demonstrat că această protecție nu este atât de fiabilă pe cât credeau oamenii de știință. Cercetătorii au descoperit electroni de înaltă energie într-o zonă în care se credea că aceștia nu puteau pătrunde.

Pământul este înconjurat de două zone inelare, numite centurile de radiații Van Allen Foto: NASA

Pământul este înconjurat de două zone inelare, numite centurile de radiații Van Allen, care conțin protoni și electroni energici, reținuți de câmpul magnetic al planetei. Timp de mulți ani, oamenii de știință au considerat că centura interioară are o barieră aproape impenetrabilă, care ține la distanță electronii ultra-relativistici periculoși, scrie Science Alert.

Timp de peste un deceniu, specialiștii au crezut că centura interioară formează o barieră de netrecut pentru electronii „ucigași“, ultrarelativiști, care nu se pot apropia astfel de Pământ. Dovezi noi arată însă că, în anumite condiții, această regiune nu este atât de sigură pe cât se credea.

În timpul unei furtuni solare extrem de puternice care a lovit Terra în mai 2024, un satelit japonez a înregistrat în această regiune electroni accelerați la energii de ordinul megaelectronvolților, acolo unde oamenii de știință nu credeau că se poate întâmpla acest lucru.

„Arătăm aici că această barieră poate fi străpunsă în condiții extreme de meteo spațială“, scrie o echipă condusă de fizicianul spațial Yoshizumi Miyoshi, de la Universitatea Nagoya, într-un studiu publicat în revista Geophysical Research Letters.

De ce contează electronii „ucigași“

Electronii „ucigași“, cunoscuți de zeci de ani, reprezintă o problemă majoră în spațiul din apropierea Pământului. Interacțiunea cu undele electromagnetice din mediul magnetic al planetei, în special în timpul furtunilor geomagnetice, îi poate accelera până aproape de viteza luminii.

Particulele au atât de multă energie încât pot trece prin ecranele de protecție ale sateliților. Ele pot deteriora componentele electronice sensibile și pot scurta durata de viață a navelor spațiale. Sunt periculoase și pentru oameni, pentru că cresc riscul de radiații la care sunt expuși astronauții.

Bariera care părea de netrecut

În 2014, cercetătorii au descoperit un fenomen ciudat. Observațiile sondelor Van Allen Probes ale NASA au arătat o limită neobișnuit de clară, la aproximativ trei raze terestre de centrul planetei, dincolo de care cei mai energetici electroni se aventurau rar.

Oamenii de știință au numit-o „barieră de nepătruns“. Ei au propus explicația că undele electromagnetice dintr-o regiune de plasmă rece din jurul Pământului îi împrăștie pe electroni din orbitele în care sunt captați și îi trimit spre atmosferă. Combinat cu migrarea lentă a electronilor spre interior, efectul părea să creeze o barieră naturală.

Încă din 2018 au apărut însă fisuri în această imagine. Unii cercetători au propus ideea că bariera nu este o barieră, ci o iluzie, creată de durata limitată a furtunilor geomagnetice. Fluctuațiile câmpului magnetic al Pământului pot împinge electronii energetici spre interior, dar furtunile care provoacă mișcarea se sting, de regulă, înainte ca electronii să ajungă mai departe.

În 2024, cercetători care au analizat observații făcute între 1996 și 2006 au descoperit că undele electromagnetice generate de fulgere pot trimite spre atmosferă electronii „ucigași“ deja captați în centura de radiații interioară. Observațiile au oferit dovezi suplimentare că electroni cu energii de ordinul megaelectronvolților se aflau deja în interiorul limitei considerate de netrecut.

Superfurtuna solară din mai 2024

Apoi a venit superfurtuna solară din mai 2024. Soarele a explodat într-o serie de erupții și ejecții de masă coronală, care au aruncat în Sistemul Solar miliarde de tone de plasmă magnetizată.

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

Furtuna a redus drastic plasma rece din plasmasfera Pământului. S-a creat astfel un mediu neobișnuit de rarefiat, în care a putut prospera un alt tip de undă electromagnetică, numită „chorus“. „Convertită în sunet, sună ca un cântec de păsări“, spune Miyoshi.

Potrivit cercetătorilor, în loc să împrăștie electronii, cum fac în mod normal alte unde, acestea par să-i fi accelerat la energii extreme, chiar în interiorul bariere considerate de netrecut.

Ce a văzut satelitul Arase

Dovezile provin de la satelitul japonez Arase, care monitorizează centurile de radiații din 2017. În faza de revenire a furtunii, Arase a detectat o creștere spectaculoasă a electronilor ultrarelativiști din interiorul barierei. La energii de aproximativ 3 megaelectronvolți, fluxul de electroni a crescut de peste 5.000 de ori față de nivelul dinaintea furtunii.

Refacerea a durat luni de zile

Revenirea la normal a durat luni de zile. Arase a continuat să observe niveluri în scădere ale electronilor ultrarelativiști până în octombrie 2024, când o altă furtună solară a lovit spațiul din jurul Pământului.

Descoperirea sugerează că dinamica spațiului din apropierea Pământului este mult mai complexă decât ar lăsa să se vadă liniștea lui aparentă.