Risolto in "coro" il mistero il mistero delle fasce di Van Allen

Pubblicato Venerdì, 20 Dicembre 2013 06:44

Scritto da Elisabetta Bonora

Credit: Jacob Bortnik/UCLA

Una nuova ricerca, basata sui dati inviati dalle sonde Radiation Belt Storm (RBSP), successivamente ribattezzate Van Allen Probes, cerca di risolvere il mistero sull'origine degli elettroni ultrarelativistici in un ambiente vicino alla Terra.

Si tratta di particelle che si muovono a velocità molto elevate negli strati più alti dell'atmosfera terrestre, nelle cosiddette fasce di Van Allen, le "ciambelle" ricche di particelle ad alta energia che circondano il nostro pianeta, tra l'orbita geostazionaria (l'orbita dei satelliti per telecomunicazioni) e l’orbita bassa (l'orbita della ISS, Stazione Spaziale Internazionale).

Intrappolano e scambiano plasma con lo spazio esterno, senza che questo raggiunga la Terra.
Sono considerate divise in due zone, anzi in tre.
La più interna è costituita essenzialmente da protoni ad alta energia ed è abbastanza stabile mentre, la fascia esterna è più complessa e variabile. E' formata, per la maggior parte, da elettroni e risente particolarmente degli influssi legati agli eventi solari. La terza è stata scoperta recentemente grazie ad una fortunata coincidenza, pochi giorni dopo il lancio delle Van Allen Probes.

Comprendere la l'origine e sorte delle particelle relativistiche era proprio uno degli obiettivi della missione RBSP, con importanti risvolti pratici a causa delle enormi quantità di energia intrappolata all'interno delle fasce.
Questi nastri di elettroni ad alta energia e protoni scoperti nell'atmosfera superiore della Terra nel 1958, con le missioni Explorer 1 ed Explorer 3, sotto la supervisione del prof. James van Allen da cui prendono il nome, possono rappresentare un rischio significativo per satelliti e veicoli spaziali, nonché per gli astronauti che svolgono attività extraveicolari.
Tali particelle rispondono, inoltre, all'attività solare e al vento solare.

Ma, nonostante da decenni si fosse a conoscenza della loro presenza, la loro origine è sempre rimasta poco chiara.

Le ipotesi principali erano due e in contrasto tra loro.
La prima sosteneva che la provenienza degli elettroni ultrarelativistici fosse esterna alle fasce e, con un processo teorico, noto come "trasporto diffusivo radiale", arrivassero all'interno già accelerati (teoria della diffusione radiale); l'altra ipotesi, invece, prevedeva che venissero accelerati all'interno delle fasce da onde di plasma a bassa frequenza (teoria dell'accelerazione stocastica locale).

Ma ieri, sulla rivista Nature, è stato pubblicato un nuovo studio in cui, l'autore Richard Thorne dell’UCLA College of Letters and Science, e colleghi, hanno analizzato i dati rilevati dalle Van Allen Probes durante la tempesta geomagnetica del 9 ottobre 2012.

Studiando l'evento in termini matematici, il team ha scoperto che responsabili della formazione degli elettroni relativistici sarebbero le onde radio naturali a bassissima frequenza (tra 0 e 10 KHz), conosciute come "coro", nell'atmosfera superiore della Terra.
Il "coro" è un fenomeno ascoltato da decenni con i ricevitori radio ed è udibile all'orecchio umano.
Si produce nella magnetosfera terrestre, dove le particelle cariche incontrano la regione dello spazio dominata dal nostro campo magnetico.

Il nuovo studio conferma quindi la teoria dell’accelerazione stocastica locale che a questo punto, diventa un "processo fisico universale" che può esistere anche su altri pianeti del nostro Sistema Solare, come Giove e Saturno.

"Questa nuova scoperta è di fondamentale importanza per comprendere la moltitudine di processi che stanno dietro il comportamento delle particelle nelle fasce", ha dichiarato Barry Mauk della Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Laurel, Maryland.