Câmpul magnetic al Pământului ne ține la adăpost de particulele periculoase care vin din spațiu, ca un scut. O furtună solară foarte puternică din mai 2024 a arătat însă că scutul nu e chiar atât de sigur pe cât se credea. Cercetătorii au văzut electroni de înaltă energie care pătrundeau într-o zonă în care, se credea, accesul lor era imposibil.
În jurul Pământului există două zone în formă de inel, numite centurile de radiații Van Allen. Ele captează protoni și electroni încărcați cu energie.
Timp de mulți ani, comunitatea științifică a fost convinsă că centura interioară are un zid de protecție aproape imposibil de trecut, care oprește electronii ultra-relativiști, extrem de periculoși. Noile date, scrie Science Alert, arată însă că bariera aceasta poate ceda în condiții cosmice extreme.
Bariera și electronii „ucigași”
Electronii „ucigași” sunt cunoscuți de zeci de ani și reprezintă o problemă majoră în spațiul apropiat de Pământ. Interacțiunea cu undele electromagnetice din mediul magnetic al planetei, mai ales în timpul furtunilor geomagnetice, îi poate accelera până aproape de viteza luminii.
Particulele au atâta energie încât pot trece prin ecranele de protecție ale sateliților. Pot deteriora componentele electronice sensibile și pot scurta durata de viață a navelor spațiale. Sunt periculoase și pentru oameni, pentru că măresc riscul de radiații la care sunt expuși astronauții.
În 2014, cercetătorii au observat un fenomen ciudat. Sondele Van Allen Probes ale NASA au arătat o limită neobișnuit de clară, la aproximativ trei raze terestre de centrul planetei. Dincolo de ea, cei mai energetici electroni se aventurau rar.
Oamenii de știință au numit-o „barieră de nepătruns”. Explicația propusă: 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. La asta se adăuga migrarea lentă a electronilor spre interior, iar efectul părea să creeze o barieră naturală.
Primele îndoieli au apărut încă din 2018. Unii cercetători au propus ideea că bariera nu e o barieră, ci o iluzie, creată de durata limitată a furtunilor geomagnetice. Fluctuațiile câmpului magnetic pot împinge electronii energetici spre interior, dar furtunile care produc mișcarea se sting, de regulă, înainte ca electronii să ajungă mai departe.
Cercetătorii, care au analizat observațiile făcute între 1996 și 2006, au descoperit în 2024 că undele electromagnetice generate de fulgere pot trimite spre atmosferă electronii „ucigași” deja captați în centura de radiații interioară. Observațiile au oferit dovezi în plus că electroni cu energii de ordinul megaelectronvolților se aflau deja în interiorul limitei considerate de netrecut.
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 a urmat 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. A rezultat 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 de obicei alte unde, undele 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.
Dovezile vin 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.
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 și mai imprevizibilă decât pare din liniștea lui aparentă.
