Fasce di Van Allen: una barriera elettromagnetica artificiale le ha allontanate

La Terra, secondo quanto scoperto da alcune sonde spaziali della NASA nel 2017, è circondata da un'enorme barriera artificiale che sta respingendo piùin alto le fasce di Van Allen

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Fasce di Van Allen: una barriera elettromagnetica artificiale le ha allontanate

La Terra, secondo quanto scoperto da alcune sonde spaziali della NASA nel 2017, è circondata da un’enorme barriera artificiale che sta respingendo piùin alto le fasce di Van Allen. Dopo aver effettuato alcuni test gli scienziati sono arrivati alla conclusione che la barriera ha effetto sulla meteorologia spaziale ben oltre l’atmosfera che avvolge il nostro pianeta.

Questa scoperta ci fa capire che non stiamo cambiando solo il nostro pianeta in maniera molto pesante, ma stiamo aprendo, secondo gli scienziati, una nuova epoca geologica che ci dovrebbe essere intitolata in quanto le nostre attività hanno effetti anche nello spazio.

Per fortuna c’è anche una buona notizia, a differenza della nostra influenza negativa sul pianeta, la barriera che abbiamo creato nello spazio sembra avere una funzione protettiva nei nostri confronti.

Nel 2012, la NASA ha lanciato due sonde spaziali che hanno lavorato in tandem incrociando la fascia di Van Allen, una zona toroidale che si trova all’interno della magnetosfera terrestre, in cui si accumulano particelle cariche (plasma) che in genere derivano dal vento solare. La fascia si forma poiché queste particelle vengono trattenute dal campo magnetico terrestre per effetto della forza di Lorentz. Quando queste particelle si urtano tra loro, perdono energia cinetica sotto forma di radiazione che raggiunge i 30 keV.

Una barriera elettromagnetica per la Terra

Il nostro pianeta è circondato da due fasce di radiazione (e da una terza temporanea): la cintura interna si estende da un’altezza di circa 640 Km a un’altezza di circa 9.600 km, mentre la cintura esterna si estende da un’altezza di circa 13.500 km a un’altezza di circa 58.000 km, sopra la superficie terrestre.



Nel 2017, le sonde in orbita nella cintura di Van Allen hanno rilevato qualcosa di strano mentre monitoravano l’attività delle particelle cariche catturate dal campo magnetico terrestre: queste pericolose particelle emesse dal Sole venivano tenute a bada da una qualche barriera o bolla di radiazioni a bassa frequenza.

Dopo una serie di indagini i ricercatori hanno scoperto che questa barriera nelle ultime decadi ha allontanato le cinture di Van Allen dalla Terra, e ora i limiti inferiori dei flussi di radiazioni sono in realtà più lontani da noi rispetto agli anni ’60. Che cosa è cambiato?

Le trasmissioni, chiamate comunicazioni radio a frequenza molto bassa (VLF), sono diventate molto più comuni.

Ora rispetto agli anni ’60, e il team della NASA ha confermato che queste radio frequenze possono influenzare la posizione e il movimento di certe particelle cariche presenti nello spazio.

Trasmissioni VLF all’origine della barriera elettromagnetica

VLF è l’acronimo di Very low frequency (frequenza molto bassa) è il nome che convenzionalmente è stato assegnato alle radiofrequenze comprese tra 3 e 30 kHz, cui corrispondono lunghezze d’onda tra i 100 e 10 chilometri. In altre parole, grazie alle  VLF, ora abbiamo meteorologia spaziale antropica (o prodotta dall’uomo).

“Un certo numero di esperimenti e osservazioni hanno scoperto che, nelle giuste condizioni, i segnali di comunicazione radio nella gamma di frequenze VLF possono in effetti influenzare le proprietà della radiazione ambientale ad alta energia intorno alla Terra”, ha spiegato Phil Erickson componente del team della NASA del MIT Haystack Observatory, Massachusetts, nel 2017.

Molti di noi ignorano i segnali VLF ma queste trasmissioni sono fondamentali in molte operazioni ingegneristiche, scientifiche e militari. Le loro frequenze (comprese tra 3 e 30 kilohertz), sono troppo deboli per trasportare trasmissioni audio, ma sono perfette per trasmettere messaggi in codice su lunghe distanze o nelle profondità marine.

Uno degli usi più comuni dei segnali VLF è quello di comunicare con i sottomarini nelle acque profonde, ma poiché le loro grandi lunghezze d’onda possono diffrangere attorno a grandi ostacoli come le catene montuose, vengono utilizzati anche per mantenere le trasmissioni su terreni difficili.

Le trasmissioni VLF non sono state lanciate intenzionalmente nello spazio, il loro utilizzo era pensato per la superficie terrestre, ma si è scoperto che sono giunte nello spazio che circonda il nostro pianeta e sono rimaste abbastanza a lungo da creare una gigantesca bolla protettiva.

Quando le sonde che studiano la fascia di Van Allen hanno confrontato la posizione della bolla VLF con i confini delle fasce di radiazione che avvolgono la Terra, hanno trovato quella che inizialmente sembrava una coincidenza interessante: “L’estensione della bolla VLF corrisponde quasi esattamente al bordo interno della cintura di radiazione di Van Allen”, ha detto la NASA. Ma una volta che gli scienziati si sono resi conto che i segnali VLF possono effettivamente influenzare il movimento delle particelle cariche all’interno di queste fasce di radiazioni, hanno capito che la nostra involontaria barriera artificiale le ha progressivamente respinte.

Test nucleari sperimentali dello scorso secolo

Dan Baker, componente del team della NASA e del Laboratorio di fisica atmosferica e spaziale dell’Università del Colorado, ha definito questa bolla una “barriera impenetrabile” per le particelle cariche in arrivo dal Sole.

Sebbene la nostra bolla protettiva creata dalle trasmissioni VLF sia probabilmente la migliore influenza che noi esseri umani abbiamo esercitato sullo spazio che circonda il nostro pianeta, non è certamente l’unica: abbiamo lasciato il nostro segno nello spazio a partire dal 19° secolo, e in particolare negli ultimi 50 anni, quando le esplosioni nucleari erano molto frequenti.

“Le esplosioni nucleari hanno creato fasce di radiazioni artificiali vicino alla Terra che hanno provocato gravi danni a diversi satelliti”, ha spiegato il team della NASA che ha concluso:  “Altri impatti antropogenici sull’ambiente spaziale includono esperimenti di rilascio chimico, riscaldamento delle onde ad alta frequenza della ionosfera e l’interazione delle onde VLF con le fasce di radiazione”.

Il compianto astronomo Carl Sagan una volta, voleva trovare indicazioni inequivocabili sulla presenza della vita sulla Terra osservando il nostro pianeta dallo spazio: oggi si scopre che ce ne sono tantissime se si sa dove guardare.

Le Fasce di Van Allen

Come abbiamo riportato sopra, La fascia di Van Allen è una zona toroidale all’interno della magnetosfera terrestre, in cui si accumulano particelle cariche (plasma) che in genere derivano dal vento solare. La fascia si forma poiché queste particelle vengono trattenute dal campo magnetico terrestre per effetto della forza di Lorentz. Quando queste particelle si urtano tra loro, perdono energia cinetica sotto forma di radiazione che raggiunge i 30 keV.

Struttura

Dal punto di vista strutturale, la fascia di Van Allen consiste in realtà di due fasce che circondano il nostro pianeta, una interna e una esterna. Quella interna è molto stabile ed è costituita da plasma di elettroni e di ioni positivi ad alta energia, mentre quella esterna è costituita da soli elettroni ad alta energia ed è caratterizzata da un comportamento molto più dinamico, in particolare in risposta alle tempeste solari.

A conferma della dinamicità della fascia esterna nel 2012, le sonde gemelle della NASA Radiation Belt Storm Probes (RBPS) hanno rilevato una transitoria terza fascia più esterna in una fase di compressione verso l’interno delle prime due.

L’atmosfera terrestre limita inferiormente l’estensione delle fasce a un’altitudine di 200–1000 km; il loro confine superiore non arriva oltre 40.000 km, che corrispondono a circa 8 raggi terrestri, di distanza dalla superficie terrestre. Le fasce si trovano in un’area che si estende per circa 65 gradi a Nord e a Sud dell’equatore celeste. Quando particelle cariche di origine solare (vento solare) colpiscono l’alta atmosfera in corrispondenza delle alte latitudini lungo le linee di forza del campo magnetico terrestre, queste interagiscono con la sottostante ionosfera dando luogo a una fluorescenza nota come aurora polare.

Origini

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Illustrazione esplicativa del flusso elettronico nella polarità terrestre, l’immagine mostra volutamente una Terra più appiattita per rendere più comprensibile il concetto

Si ritiene comunemente che le fasce di Van Allen siano il risultato della collisione del vento solare con il campo magnetico terrestre. Infatti le particelle cariche del vento solare entrando nel campo magnetico terrestre vengono deviate per effetto della forza di Lorentz. Le particelle elettrocariche vengono quindi respinte dalle regioni dove il campo magnetico è più intenso, ovvero quelle polari, e continuano a oscillare in direzione nord-sud nelle zone tropicali ed equatoriali, spiraleggiando intorno alle linee di forza del campo magnetico

La separazione fra la fascia interna e quella esterna è causata dalla presenza di onde radio a bassa frequenza che respingono le eventuali particelle che potrebbero venirsi a trovare in questa regione. Tempeste magnetiche particolarmente intense possono spingere delle particelle cariche in questa zona, ma entro pochi giorni l’equilibrio viene ristabilito. Si pensava inizialmente che queste onde radio fossero generate da turbolenze presenti nelle fasce stesse, ma un recente studio ad opera di James L. Green, del Goddard Space Flight Center della NASA, ha evidenziato un legame con le misure dell’intensità e della distribuzione dei fulmini effettuate dal satellite Micro Lab 1.

In passato l’Unione Sovietica accusò gli Stati Uniti di aver dato origine alla fascia di van Allen interna a seguito di test nucleari effettuati nel Nevada; allo stesso modo l’URSS stessa è stata accusata dagli statunitensi di aver generato la fascia esterna. Non è chiaro come gli effetti degli esperimenti nucleari avrebbero potuto superare l’atmosfera e raggiungere l’altitudine che caratterizza le fasce di radiazioni; certamente non è stata osservata alcuna diminuzione apprezzabile della loro intensità da quando i test nucleari nell’atmosfera sono stati banditi per trattato.

Influenze sul volo spaziale

I pannelli fotovoltaici, i circuiti integrati e i sensori possono rimanere danneggiati da intensi livelli di radiazione. Nel 1962 un’esplosione nucleare ad alta quota, la cosiddetta prova Starfish Prime, provocò un temporaneo aumento di energia nella regione, causando malfunzionamenti in numerosi satelliti.

Per questo motivo, quando si progetta l’orbita di un satellite artificiale, si tenta il più possibile di evitare di fargli attraversare le fasce di Van Allen. Può anche accadere che le componenti elettroniche delle sonde risultino danneggiate da forti tempeste magnetiche.

La miniaturizzazione e la digitalizzazione dei circuiti logici ed elettronici hanno reso i satelliti più vulnerabili all’influsso delle radiazioni poiché la carica degli ioni impattanti può essere addirittura maggiore di quella contenuta nel circuito. Attualmente i sistemi elettronici dei satelliti vengono resi più resistenti alle radiazioni per durare più a lungo. Per esempio i sensori del telescopio spaziale Hubble vengono sovente spenti quando l’apparecchio attraversa regioni di radiazione intensa, come l’Anomalia del Sud Atlantico.

I fautori dell’ipotesi di complotto secondo cui lo sbarco sulla Luna della NASA non è mai avvenuto, una delle prove della menzogna risiederebbe proprio nell’esistenza delle fasce di VAn Allen, a loro dire non percorribili da mezzi spaziali con uomini a bordo perché, secondo loro, gli astronauti morirebbero a causa dell’esposizione alle radiazioni.

Questa cosiddetta prova si basa su una mezza verità. Infatti le fasce di Van Allen sono certamente radioattive e possono danneggiare i componenti elettronici non schermati dei satelliti e colpire anche l’uomo ma, come si sa, il danno da radiazioni va in accumulo ed è necessario un certo tempo di esposizione perché possa effettivamente avvenire.

Le missioni Apollo furono inviate verso la Luna utilizzando una rotta polare per attraversare la zona dove le fasce sono più sottili, inoltre, l’alta velocità delle casule Apollo (11.200 m/s) ha ridotto al minimo il tempo durante il quale gli astronauti sono rimasti esposti alle radiazioni elettromagnetiche da cui erano schermati, oltre che dalla struttura stessa della capsula Apollo, anche dalle spesse tute spaziali che indossavano.

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