Nella magnetosfera nuovi meccanismi alla base delle aurore polari
Secondo una nuova ricerca pubblicata su Scientific Reports, l’acceleratore elettrico, ingrediente necessario allo sviluppo delle aurore polari, è più in alto nello spazio di quanto si ipotizzasse.
All’origine del fenomeno delle aurore c’è il plasma supersonico scagliato dal Sole sotto forma di particelle cariche ad alta velocità. Nei pressi della Terra esse vengono poi deviate e convogliate in flussi lungo le linee del campo magnetico del pianeta, fluendo verso i poli.
“La maggior parte degli elettroni nella magnetosfera non raggiunge la parte dell’atmosfera superiore chiamata ionosfera, perché viene respinta dal campo magnetico terrestre“, spiega Shun Imajo dell’Università di Nagoya, il primo autore dello studio.
Ma alcune particelle ricevono una spinta di energia, accelerandole nell’atmosfera superiore della Terra dove entrano in collisione ed eccitano gli atomi di ossigeno e azoto a un’altitudine di circa 100 chilometri. Quando questi atomi si rilassano dal loro stato di eccitazione, emettono le luci aurorali. Tuttavia, molti dettagli su questo processo rimangono un mistero.
“Non conosciamo tutti i dettagli di come venga generato il campo elettrico che accelera gli elettroni nella ionosfera o quanto sia alto sopra la Terra“, dice Imajo.
Gli scienziati avevano ipotizzato che l’accelerazione avvenisse ad altitudini comprese tra 1.000 e 20.000 chilometri sopra la Terra. Questa nuova ricerca ha rivelato che la regione si estende per oltre 30.000 chilometri.
Lo spettacolo dell’aurora polare
“Il nostro studio mostra che il campo elettrico che accelera le particelle aurorali può esistere a qualsiasi altezza lungo una linea di campo magnetico e non è limitato alla regione di transizione tra ionosfera e magnetosfera a diverse migliaia di chilometri“, dice Imajo. “Questo suggerisce che sono in gioco meccanismi magnetosferici sconosciuti“.
Il team ha raggiunto questa scoperta esaminando i dati di imager da terra negli Stati Uniti e in Canada e dal rilevatore di elettroni su Arase, un satellite giapponese che studia una cintura di radiazioni nella magnetosfera interna della Terra.
I dati sono stati presi dal 15 settembre 2017, quando Arase si trovava a circa 30.000 chilometri di altitudine e si trovava all’interno di un sottile arco aurorale attivo per diversi minuti.
Il team è stato in grado di misurare i movimenti verso l’alto e verso il basso di elettroni e protoni, scoprendo infine che la regione di accelerazione degli elettroni iniziava sopra il satellite e si estendeva al di sotto di esso.
Ora, la squadra mira ad analizzare i dati di più eventi, confrontare le osservazioni ad alta e bassa quota e condurre simulazioni numeriche del potenziale elettrico.
“Capire come si forma questo campo elettrico riempirà le lacune per la comprensione dell’emissione dell’aurora e del trasporto di elettroni sulla Terra e su altri pianeti, inclusi Giove e Saturno“, dice Imajo.
