Il campo magnetico terrestre produce getti di plasma

Anche se il campo magnetico terrestre ci protegge dal vento solare e dalle intemperie spaziali, non sempre offre una protezione completa. I ricercatori hanno scoperto un nuovo meccanismo nell’ambiente spaziale terrestre che può consentire alle particelle solari di scivolare attraverso la prima linea di difesa del pianeta.

L’interazione tra campo magnetico e particelle supersoniche del Sole

La costante interazione tra il campo magnetico terrestre e le particelle supersoniche del Sole a volte si traduce in getti di plasma su piccola scala che possono indebolire la protezione della barriera contro gli effetti meteorologici spaziali, che non solo producono gloriose aurore, ma possono anche causare l’interruzione delle reti elettriche e delle comunicazioni satellitari.

I ricercatori del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, hanno identificato e spiegato il meccanismo con cui questi getti ad alta pressione si verificano quando la velocità del vento solare supersonico viene attenuata dallo shock di prua del campo magnetico terrestre. I risultati sono stati pubblicati su Nature Communications.

L’autore principale Savvas Raptis, uno studente di dottorato presso KTH, afferma che i risultati possono essere applicati universalmente. “I risultati potrebbero essere fondamentali negli shock”, ha detto Raptis. “Potrebbero anche esistere in altri ambienti plasmatici simili, che possono essere trovati ovunque nell’universo, dagli oggetti astrofisici ad altri pianeti, così come qui sulla Terra”.

Mentre il plasma viaggia a velocità supersonica verso la Terra, si schianta contro la magnetosfera che emana dal nucleo del pianeta e rallenta bruscamente, formando uno shock ad arco, oltre il quale si trova una zona di transizione nota come magnetosheath. È qui che il plasma compresso e riscaldato rimane per la maggior parte relativamente uniforme, ma dove le onde e le particelle a valle e a monte interagiscono ed evolvono, a volte lasciando il posto a nuovi fenomeni. Una conseguenza di questa dinamica è la formazione di getti con pressione dinamica maggiore di quella del vento solare stesso.

Usando gli strumenti a bordo dei quattro satelliti Magnetospheric Multiscale Mission (MMS) della NASA, i ricercatori hanno seguito la formazione di questi getti a valle dall’urto di prua e ne hanno tracciato l’origine come diretta conseguenza dell’evoluzione dell’onda a monte e della riformazione dell’urto di prua, ha dichiarato Raptis.

Raptis ha affermato anche che concentrarsi sulla ricerca su piccola scala è necessario per comprendere i dettagli su come è configurato l’ambiente spaziale della Terra. “La maggior parte della ricerca negli ultimi decenni si è concentrata sui cambiamenti su larga scala causati da fenomeni su scala macro collegati all’attività solare”, ha detto. “Ma man mano che scopriamo sempre più fenomeni su scala ridotta, vediamo che ambienti come l’urto di prua terrestre e fenomeni associati come i getti di guaina magnetica svolgono un ruolo molto importante”.

Sostiene che la ricerca sottolinea anche l’importanza di missioni come l’MMS, che nel 2015 ha lanciato quattro veicoli spaziali nell’orbita terrestre per viaggiare in formazione tetraedrica attorno al pianeta e consentire osservazioni ad alta risoluzione della magnetosfera al lavoro. I ricercatori del KTH, come i coautori di Raptis, Tomas Karlsson, professore di fisica del plasma, e il ricercatore Per-Arne Lindqvist, hanno contribuito alla missione MMS con la progettazione di componenti e continuano a svolgere ricerche sui dati prodotti dalla missione.

“Siamo stati in grado di osservare parti precedentemente inesplorate dell’ambiente spaziale circostante la Terra”, ha affermato Raptis. “Abbiamo mostrato quanto siano utili tali missioni spaziali per comprendere e spiegare la natura. L’evoluzione degli shock e il modo in cui è collegata alla generazione di getti è un tassello necessario per comprendere l’ambiente spaziale della Terra”.