Scutul de protecție al Pământului a cedat în fața radiațiilor

Câmpul magnetic al Pământului funcționează ca un scut care ne protejează de particulele periculoase venite din spațiu. Totuși, o furtună solară extrem de puternică din luna mai 2024 a arătat că această protecție nu este atât de sigură pe cât credeau oamenii de știință. În mod neașteptat, cercetătorii au descoperit electroni de înaltă energie pătrunzând într-o zonă în care se credea că accesul lor este imposibil.

În jurul Pământului există două zone sub formă de inel, numite centurile de radiații Van Allen, care captează protoni și electroni încărcați cu energie.

Mulți ani la rând, comunitatea științifică a fost convinsă că centura interioară are un zid de protecție aproape imposibil de trecut, care oprește electronii ultra-relativistici extrem de periculoși. Cu toate acestea, scrie Science Alert, noile date arată că această barieră defensivă poate ceda în condiții cosmice extreme.

Misterul barierei de nepătruns și pericolul reprezentat de 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.

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.

Primele îndoieli ale cercetătorilor: Zidul de protecție, o simplă iluzie?

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 care a dat peste cap legile cunoscute

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 Yoshizumi Miyoshi, fizician spațial la Universitatea Nagoya.

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 barierei considerate de netrecut.

„Arătăm aici că această barieră poate fi străpunsă în condiții extreme de meteo spațială”, scrie echipa condusă de Miyoshi într-un studiu publicat în revista Geophysical Research Letters.

Satelitul japonez Arase confirmă o creștere masivă a radiațiilor

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.

Efecte de lungă durată în spațiul din apropierea Terrei

Revenirea la normal a durat luni de zile. Satelitul 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.

Această descoperire importantă sugerează că dinamica spațiului din apropierea Pământului este mult mai complexă și imprevizibilă decât ar lăsa să se vadă liniștea lui aparentă.