È noto che la Terra ed altri pianeti siano circondati da una fascia di spazio piena di particelle caricate elettricamente che costituiscono il campo magnetico del pianeta. un gruppo ha completato un nuovo studio su quest’area chiamata magnetosfera, approfondendo la conoscenza della regione e la sua interazione con il nostro pianeta, aprendo anche alla possibilità di studiare altri pianeti.
Il gruppo di scienziati, guidati da Eun-Hwa Kim, fisico del Princeton Plasma (PPPL), del Dipartimento di Energia degli Stati Uniti (DOE), hanno esaminato un tipo di onda che viaggia attraverso la magnetosfera. Queste onde, chiamate onde ciclotrone di ioni elettromagnetici (EMIC), possono rivelare, tra le altre cose, la temperatura e la densità delle particelle di plasma all’interno della magnetosfera.
“Le onde sono una sorta di segnale dal plasma“, ha spiegato Kim, autore principale di un documento che riportava i risultati in JGR Space Physics. “Pertanto, le onde EMIC possono essere utilizzate come strumenti diagnostici per rivelare alcune delle caratteristiche del plasma“.
Kim e i ricercatori della Andrews University in Michigan e della Kyung Hee University in Corea del Sud hanno focalizzato la loro ricerca sulla conversione di modalità , il modo in cui si formano alcune onde EMIC. Durante questo processo, altre onde che si comprimono lungo la direzione in cui viaggiano dallo spazio esterno si scontrano con la magnetosfera terrestre e innescano la formazione di onde EMIC, che si attenuano con un particolare angolo e polarizzazione – la direzione in cui tutte le onde luminose vibrano.
Usando i computer del PPPL, gli scienziati hanno eseguito simulazioni dimostrando che le onde EMIC convertite possono propagarsi attraverso la magnetosfera lungo le linee del campo magnetico con un angolo normale inferiore a 90 gradi, in relazione al confine della regione con lo spazio. Conoscere tali caratteristiche consente ai fisici di identificare le onde EMIC e raccogliere informazioni sulla magnetosfera.
Una migliore comprensione della magnetosfera potrebbe fornire informazioni dettagliate su come la Terra e gli altri pianeti interagiscono con lo spazio che li circonda. Ad esempio, le onde potrebbero consentire agli scienziati di determinare la densità di elementi come l’elio e l’ossigeno nella magnetosfera, oltre a saperne di più sul flusso di particelle cariche portate dal vento solare che producono l’aurora boreale.
Inoltre, gli ingegneri utilizzano onde simili alle onde EMIC per favorire il riscaldamento del plasma nei dispositivi per la fusione magnetica a forma di ciambella, noti come tokamak.
Studiando il comportamento di queste onde nella magnetosfera si potrebbe approfondire la conoscenza necessaria alla creazione dell’energia di fusione, che si verifica quando le particelle del plasma si scontrano per formare particelle più pesanti. Gli scienziati di tutto il mondo cercano di replicare la fusione che avviene nelle stelle per ottenere la produzione di di energia praticamente inesauribile.
La conoscenza delle onde EMIC potrebbe quindi fornire benefici ad ampio raggio. “Siamo davvero ansiosi di capire la magnetosfera e il modo in cui media gli effetti climatici sull’atmosfera del nostro pianeta“, ha detto Kim. “Essere in grado di utilizzare le onde EMIC per la diagnostica sarebbe molto utile“.
