STEVE: 2 ipotesi per spiegare il fenomeno notturno

Steve (Strong Thermal Emission Velocity Enhancement) è un tipo di fenomeno luminoso diverso dall’aurora, ma che è stato scoperto grazie ai fotografi amatoriali dell’aurora

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STEVE

Quando i fotografi amatoriali dell’aurora boreale notarono un tipo di luce nel cielo che nessuno aveva segnalato, la maggior parte di essi pensò di aver trovato un nuovo tipo di aurora; eppure una spiegazione alternativa lo attribuisce a cause così diverse che gli scienziati responsabili lo vedono come qualcosa di separato, non un sottotipo di ciò che già conosciamo.

STEVE

Dopo la scoperta, il fenomeno fu chiamato Steve per evitare il rischio di dargli un nome che si sarebbe rivelato erroneo, come era accaduto in precedenza con i cosiddetti Archi Aurorali Stabili, che alla fine non sono risultate essere delle Aurore.

Gli STEVE hanno un aspetto diverso dalle aurore, con un caratteristico arco color malva piuttosto che una gamma di colori tremolanti, ciononostante entrambi seguono le tempeste solari, portando i fisici a supporre che abbiano origini comuni in particelle cariche provenienti dal Sole che si schiantano nell’atmosfera superiore.

Tuttavia, Claire Gasque, una studentessa laureata presso l’Università della California, Berkeley, non è arrivata a studiare gli STEVE da un background nella ricerca sull’aurora, al contrario stava facendo il suo dottorato di ricerca su come i vulcani influenzano la ionosfera quando ha sentito parlare di questi fenomeni durante una conferenza.

Gasque venne a conoscenza di un’ipotesi secondo la quale gli STEVE sarebbero causati da campi elettrici paralleli al campo magnetico terrestre, e ciò spiegherebbe perché loro, e la “staccionata verde” apparentemente correlata, si verificano più lontano dai poli rispetto alle vere aurore.



Tuttavia, Gasque ha affermato in una dichiarazione:

“Ciò sconvolgerebbe la nostra modellizzazione di ciò che crea la luce e l’energia nell’aurora in alcuni casi”.

aggiungendo poi, insieme agli altri coautori:

“Collettivamente, ciò suggerisce che la staccionata potrebbe rappresentare un esempio di una classe di emissioni simili a quelle dell’aurora generate localmente da campi elettrici paralleli, non da precipitazioni di particelle magnetosferiche, sebbene le fonti di questi campi possano differire”.

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I campi elettrici e magnetici di solito corrono ad angolo retto tra loro, quindi l’idea che corrano paralleli sembra un fallimento. Tuttavia, Gasque ha dimostrato teoricamente che campi elettrici moderati paralleli al campo magnetico terrestre dovrebbero poter esistere ad altitudini di circa 110 chilometri (70 miglia) quando gli atomi neutri agiscono come isolanti.

Se così fosse, questi ecciterebbero le molecole sparse di ossigeno e azoto presenti a quell’altezza, e produrrebbero uno spettro di luce simile a quello osservato per le staccionate verdi.

“Se guardi lo spettro della staccionata, è molto più verde di quanto ti aspetteresti. E non c’è niente del blu che proviene dalla ionizzazione dell’azoto”

ha detto Gasque, la qual eha in seguito aggiunto:

“Ciò che ci dice è che esiste solo uno specifico intervallo energetico di elettroni che possono creare quei colori, e non possono provenire dallo spazio fino all’atmosfera, perché quelle particelle hanno troppa energia.”.

STEVE: il misterioso fenomeno luminoso che non è un’aurora

Le aurore sono uno degli spettacoli più affascinanti e suggestivi che la natura ci offre, queste luminosità colorate che appaiono nel cielo notturno sono causate dall’interazione tra le particelle cariche provenienti dal Sole e il campo magnetico terrestre.

Tuttavia, esiste un altro tipo di fenomeno luminoso che non è un’aurora, ma che è stato scoperto grazie ai fotografi amatoriali dell’aurora, ovvero il protagonista di questo articolo, un acronimo che sta per Strong Thermal Emission Velocity Enhancement.

Questo fenomeno è un arco di luce viola che si estende da est a ovest, accompagnato da una “staccionata verde” formata da strisce verticali di luce verde. Questo fenomeno si verifica più a sud rispetto alle aurore, e dura da pochi minuti a un’ora. Osservato per la prima volta nel 2016 da un gruppo di appassionati di aurore che lo hanno chiamato così in omaggio al film d’animazione “L’era glaciale”, in seguito gli scienziati hanno adottato lo stesso nome, ma dandogli un significato scientifico.

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Qual è l’origine di STEVE e come si può studiare?

La domanda che si pongono gli scienziati è: come si forma? Inizialmente, si pensava che fosse un nuovo tipo di aurora, ma alcune evidenze suggeriscono che non sia così, infatti ha un aspetto diverso dalle aurore, con un colore malva uniforme invece di una gamma di colori variabili.

Non di meno, non è causato dalle particelle cariche che precipitano dall’alto verso il basso, ma da un flusso di elettroni che scorre da ovest a est a una velocità molto elevata. Questo flusso genera un campo elettrico parallelo al campo magnetico terrestre, che a sua volta eccita le molecole di ossigeno e azoto presenti nell’atmosfera inferiore, producendo la sua luce iconica.

Per capire meglio la natura e la dinamica di STEVE, gli scienziati hanno bisogno di più dati e osservazioni. Un modo per farlo è usare dei razzi sonda che possano misurare i campi elettrici e magnetici, la temperatura e la densità degli elettroni, e lo spettro della luce emessa da STEVE.

Questi razzi dovrebbero essere lanciati in coincidenza con la sua apparizione, il che richiede una buona coordinazione tra i ricercatori e i fotografi amatoriali. Un altro modo è usare dei satelliti che possano monitorarlo da una prospettiva globale, e confrontare i dati con quelli ottenuti dai razzi e dalle stazioni a terra.

Studiare STEVE non è solo una questione di curiosità scientifica, ma anche di potenziale impatto sulla società. Questo in quanto il fenomeno è un indicatore di processi fisici che avvengono nell’alta atmosfera, che a loro volta possono influenzare il clima, le comunicazioni, la navigazione e la sicurezza.

Inoltre, è un esempio di come la collaborazione tra scienziati e cittadini possa portare a nuove scoperte e a una maggiore comprensione del nostro pianeta. Infine, STEVE è una fonte di ispirazione e di meraviglia per chiunque abbia la fortuna di osservarlo.

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Tuttavia, non tutti gli scienziati sono convinti che sia causato da un campo elettrico parallelo al campo magnetico terrestre, con alcuni che sostengono che sia ancora un tipo di aurora, ma con caratteristiche particolari.

Per esempio, una ricerca pubblicata su Geophysical Research Letters propone che STEVE sia causato da particelle cariche che si muovono lungo le linee del campo magnetico terrestre, ma a una quota inferiore rispetto alle aurore. Queste particelle sarebbero in grado di produrre la luce viola e la staccionata verde di STEVE, senza bisogno di un campo elettrico parallelo.

Questa ipotesi si basa sull’analisi dei dati raccolti da un satellite della NASA, chiamato THEMIS, che ha osservato STEVE nel 2008. I dati mostrano che STEVE era associato a una corrente elettrica che scorreva lungo il campo magnetico terrestre, e che la temperatura e la densità degli elettroni erano compatibili con la produzione della luce di STEVE.

Come testare le ipotesi

Un gruppo di ricercatori del Berkeley Space Sciences Laboratory ha proposto un esperimento che potrebbe dimostrare se il campo elettrico parallelo esiste o no.

L’idea è di lanciare un razzo dall’Alaska per attraversare un’aurora boreale potenziata, un’aurora normale con caratteristiche che ricordano la staccionata che si trova al suo interno.

Il razzo testerebbe se il campo elettrico parallelo è reale e, in tal caso, quanto è forte. Ulteriori razzi volerebbero ancora più in alto per osservare le vere aurore a fini comparativi, così osservare direttamente STEVE richiederebbe di tenere un razzo in stand-by per un tempo molto lungo, in attesa del momento giusto per il lancio, ma gli autori sperano che prima o poi accada anche questo.

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“È davvero fantastico. È uno dei più grandi misteri della fisica spaziale in questo momento.”

ha detto Claire Gasque

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