Riassunto:
Nel maggio 2024, una tempesta geomagnetica estremamente rara ha spazzato il mondo e la splendida aurora raramente è penetrata in profondità fino alle basse latitudini, sorprendendo innumerevoli osservatori delle stelle. Tuttavia, questo super evento noto come “Tempesta Gannon” o “Tempesta della Festa della Mamma” non solo ha portato gli spettacoli visivi, ma il suo indice geomagnetico SYM-H è crollato a -518 nanotesla, diventando la seconda tempesta geomagnetica più forte al mondo dal 1981 dopo la tempesta del novembre 2004.
In alto nel cielo, dove splende l'aurora, all'interno della magnetosfera terrestre viene messa in scena una scena anomala che sovverte la tradizionale comprensione della comunità astronomica: un team internazionale composto da istituti di ricerca scientifica come l'Università di Nagoya in Giappone ha recentemente scoperto che, sebbene il vento solare che colpì la Terra in quel momento fosse estremamente denso, la stragrande maggioranza degli ioni che guidavano il nucleo che dominarono questa tempesta del secolo non provenivano dal vento solare nello spazio, ma dalla ionosfera stessa della Terra.
Il disturbo del campo magnetico centrale delle tempeste geomagnetiche è principalmente dominato dalle correnti ad anello. Le correnti ad anello si riferiscono a correnti ioniche ad alta energia (principalmente ioni idrogeno e ioni ossigeno) che si muovono lentamente intorno alla Terra a migliaia o decine di migliaia di chilometri di distanza dall'equatore. Il campo magnetico inverso che generano compensa parzialmente il campo geomagnetico al suolo. Per decenni, la scienza ha dibattuto quanta parte del materiale nella corrente dell’anello provenga dal vento solare e quanto provenga dall’atmosfera superiore della Terra, carica elettricamente, (la ionosfera). Secondo la speculazione tradizionale, poiché la super tempesta del maggio 2024 è causata dal bombardamento diretto del vento solare ad alta densità formato dalla continua e violenta esplosione delle macchie solari e dalla fusione di molteplici nubi di plasma magnetizzato, gli ioni del vento solare dovrebbero svolgere un ruolo decisivo.
Tuttavia, gli ultimi dati di rilevamento diretto pubblicati su Science Advances hanno completamente distrutto questo presupposto. Il satellite "Arase/ERG", gestito congiuntamente dalla Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) e dall'Università di Nagoya, è passato accuratamente attraverso l'area di formazione della corrente dell'anello durante la fase iniziale e il periodo di punta della tempesta. Lo strumento di precisione trasportato dal satellite non solo ha ottenuto la prima osservazione simultanea degli ioni della corrente anulare e del vento solare in una tempesta super geomagnetica della stessa grandezza, ma ha anche registrato un rapporto di composizione del materiale senza precedenti: i dati mostrano che circa l’85% degli ioni ad alta energia nella corrente anulare sono ioni di ossigeno provenienti dalla ionosfera terrestre, e il contributo effettivo degli ioni del vento solare è minimo.
Gli ioni di ossigeno rilasciati dalla ionosfera sono molto più pesanti delle particelle leggere portate dal vento solare. L'estrema dominanza di questi ioni pesanti aumenta significativamente il disturbo del campo magnetico. Quando la tempesta raggiunse il suo apice, "Arase" osservò un forte calo dell'intensità del campo magnetico fino al 40% al perigeo, a circa 16.000 chilometri dalla Terra. La distanza tra l’area di disturbo centrale e la superficie ha rinfrescato significativamente il valore estremo vicino alla Terra di precedenti registrazioni simili. Accompagnati da questa grave distorsione del campo magnetico senza precedenti, anche gli elettroni ad alta energia in questa regione hanno subito contemporaneamente una brusca caduta e fuga.
Questo risultato di misurazione dirompente non solo risponde al mistero della fisica di base, ma ha anche un valore applicativo di vasta portata nel mondo reale. Le tempeste super geomagnetiche possono comportare direttamente rischi di radiazioni per i veicoli spaziali in orbita, interferire con la navigazione GPS e le comunicazioni radio e persino danneggiare le reti elettriche di terra e causare interruzioni di corrente su larga scala. I modelli esistenti di previsioni meteorologiche spaziali si basano da tempo troppo sui parametri del vento solare. Nuove scoperte mostrano che lo stato stesso dell’atmosfera superiore della Terra determina anche il limite superiore del potere distruttivo delle mega tempeste geomagnetiche. Questo risultato della ricerca fornisce anche un forte supporto scientifico per la missione giapponese a doppio satellite “FACTORS” di nuova generazione che è in fase di preparazione. Questa missione esplorerà specificamente il modo in cui gli ioni atmosferici della terra fuggono nella magnetosfera e "aggiungono benzina sul fuoco" delle tempeste geomagnetiche. In futuro, si prevede che migliorerà notevolmente la precisione degli avvisi di condizioni meteorologiche spaziali estreme.
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