Scoprono un trillo misterioso che viene dallo spazio | Scienza

Negli anni ’60 iniziarono gli scienziati della stazione di Halley in Antartide Ascoltare alcune onde misteriose che hanno avuto origine sopra l’equatore terrestre. I loro ricevitori radio registravano intense raffiche di elettroni che scuotevano la magnetosfera, lo strato creato dal campo magnetico terrestre che protegge la vita dalle radiazioni spaziali. Quando questi segnali venivano convertiti in suono, si udiva una specie di fischio che poteva essere confuso con il cinguettio di alcuni uccelli all’alba.

Successivamente si è visto che questo coro si sente anche su Saturno e Giove e si pensava che fosse governato dal campo magnetico generato dai pianeti tra i loro poli. L’origine di questo trillo spaziale si trova solitamente vicino a loro, nel caso della Terra, a meno di 51.000 chilometri sopra la sua superficie. Ora, un team che pubblica i suoi risultati sulla rivista Natura suggerisce che possano trovarsi anche molto più lontano, nello spazio profondo. Almeno 160.000 chilometri di distanza.

“Per più di 70 anni, gli scienziati hanno creduto che queste onde potessero essere generate solo in regioni vicine ai pianeti dove è presente un campo magnetico dipolare, che è stato proposto come il fattore chiave che controlla la generazione e la propagazione delle onde del coro”, spiega Chengming Liu, ricercatore presso la Scuola di Scienze della Terra e dello Spazio, Università di Beihang, a Pechino, Cina, e uno dei leader dello studio. “Nel nostro articolo presentiamo un’osservazione inaspettata di queste onde lontano dalla Terra, dove non esiste un campo magnetico dipolare, e riveliamo un meccanismo fondamentale per la generazione di onde, che può funzionare ovunque nello spazio”, aggiunge.

La scoperta ha interesse scientifico, ma anche interesse pratico. Le onde coro possono causare radiazioni pericolose per gli astronauti o i satelliti e conoscere nel dettaglio come vengono prodotte ci permetterebbe di prevederne l’aspetto e di applicare misure protettive. “Le onde coro sono alcune delle onde più intense nello spazio, possono accelerare gli elettroni a energie ultra elevate e quindi causare radiazioni che colpiscono gli esseri umani e i dispositivi elettromagnetici sui veicoli spaziali”, spiega Liu. “Proprio come ci preoccupiamo della pioggia e del vento sulla superficie terrestre, dovremmo preoccuparci del clima nello spazio”, esemplifica.

La teoria più accreditata sulla formazione delle onde coro afferma che esse compaiono a causa della cosiddetta instabilità del plasma. Gli elettroni intrappolati nel campo magnetico terrestre, che compongono questo plasma, si muovono solitamente in modo ordinato, a spirale, attorno alle linee di quel campo magnetico. Ma di tanto in tanto quell’ordine viene interrotto. Il movimento degli elettroni genera onde elettromagnetiche coro, che ruotano nella stessa direzione di queste particelle, e quando le onde e gli elettroni hanno la stessa frequenza e ruotano alla stessa velocità, si verifica una risonanza e le onde trasferiscono energia agli elettroni. Questo impulso comune accelera gli elettroni e genera esplosioni di onde di plasma che attraversano il campo magnetico terrestre e suonano come gli uccelli all’alba quando il segnale radio viene convertito in suono.

La rilevazione di questo segnale lontano, sul lato opposto al Sole, dove la spinta del vento stellare distende e distorce la magnetosfera, è avvenuta nel 2019, grazie al quartetto di satelliti MMS (Magnetospheric Multiscale Mission) della NASA. Nelle informazioni raccolte dal satellite, il team guidato da Chengming Liu e Jinbin Cao, della Scuola di Scienze dello Spazio e della Terra dell’Università Beihang, a Pechino (Cina), ha trovato onde che duravano un decimo di secondo e passavano rapidamente da un da bassa ad alta frequenza, come accade con le onde coro osservate più vicino alla Terra. Per gli autori, ciò indica che il processo di formazione può essere simile in entrambe le regioni, sebbene l’ambiente sia diverso, e che le onde potrebbero formarsi ovunque nello spazio, purché siano soddisfatte le giuste condizioni.

La conoscenza delle onde coro, oltre ad avvicinarci ai meccanismi che governano il cosmo e a svelare l’origine dei misteriosi fischi che iniziarono a essere uditi alla base di Halley, ha applicazioni pratiche. Comprendere meglio come vengono generati e diffusi può contribuire a rendere i viaggi spaziali più sicuri per gli astronauti. Ora, l’esposizione prolungata alle radiazioni spaziali è uno dei principali ostacoli a un viaggio con equipaggio su Marte. Queste onde stridenti sono anche legate al modo in cui gli elettroni si disperdono nell’atmosfera per formare aurore diffuse e pulsanti, e comprendere la loro natura può essere utile per mitigare gli effetti di queste tempeste sulle reti energetiche e di comunicazione della Terra.

Nello spazio, questo fenomeno spiega anche l’accelerazione degli elettroni nelle fasce di radiazione che circondano il nostro pianeta, cosa che incide sulla sicurezza dei satelliti. “La nostra ricerca rivela che l’eccitazione di queste fluttuazioni nasce da un meccanismo fisico fondamentale e una volta compreso come vengono generate, possiamo provare a controllarne la produzione, evitando così che rappresentino rischi per gli astronauti e i satelliti”, afferma Liu. “Ad esempio, abbiamo scoperto che l’eccitazione di queste fluttuazioni è legata a un particolare movimento di elettroni, in particolare alle lacune elettroniche menzionate nell’articolo. Se riusciamo a riempire queste lacune elettroniche, sarà più difficile che queste fluttuazioni vengano eccitate, permettendoci di limitarne la generazione. Questo approccio è in qualche modo simile al modo in cui preveniamo la pioggia sulla Terra attraverso l’intervento umano”, conclude Liu.