Οι μπάλες στο κοσμικό φλιπεράκι μεταξύ Γης και Διαστήματος

Οι κεραυνοί που πέφτουν στη Γη θα μπορούσαν να κάνουν τα υπέρθερμα «φονικά ηλεκτρόνια» να πέφτουν βροχή γύρω από τον πλανήτη μας, σύμφωνα με νέα έρευνα επιστημόνων του University of Colorado Boulder. Λόγω αυτού του αποτελέσματος, η ομάδα προτείνει ότι ο διαστημικός καιρός και η Γη παίζουν ένα «κοσμικό φλιπεράκι».

Η ανακάλυψη έγινε σχεδόν τυχαία, ενώ η ομάδα μελετούσε δορυφορικά δεδομένα που έδειχναν ότι τα υψηλής ενέργειας και υψηλής ταχύτητας «καυτά» ηλεκτρόνια θα μπορούσαν να εκτονωθούν από την εσωτερική ζώνη ακτινοβολίας, μια περιοχή φορτισμένων σωματιδίων που τυλίγεται γύρω από τον πλανήτη μας και συγκρατείται στη θέση της από την προστατευτική μαγνητική φούσκα της Γης, γνωστή ως μαγνητόσφαιρα.

Η έρευνα αυτή θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να προστατεύσουν δορυφόρους και άλλα όργανα που βρίσκονται σε τροχιά από ζημιές και να βοηθήσει στην προστασία των αστροναυτών από δυνητικά θανατηφόρες ακτινοβολίες σε μελλοντικές διαστημικές αποστολές. Υποδηλώνει επίσης ότι ο καιρός στο Διάστημα και ο καιρός στη Γη είναι πιο αλληλένδετοι από ό,τι υποπτευόταν προηγουμένως.

«Αυτά τα σωματίδια έχουν χαρακτηριστεί ως ”φονικά ηλεκτρόνια“. Μπορούν να διαπεράσουν το μέταλλο στους δορυφόρους, να χτυπήσουν πλακέτες κυκλωμάτων και μπορούν να είναι καρκινογόνα αν έρθουν σε επαφή με έναν άνθρωπο στο Διάστημα», ανέφερε σε δήλωσή του ο επικεφαλής της ομάδας και ερευνητής του University of Colorado Boulder, Max Feinland.

Γύρω από τη Γη είναι τυλιγμένες δύο ζώνες παγιδευμένων σωματιδίων υψηλής ενέργειας, που συγκρατούνται στη θέση τους από τη μαγνητόσφαιρα. Αυτές είναι γνωστές ως ζώνες ακτινοβολίας Van Allen. Τα «φονικά ηλεκτρόνια» διατρέχουν αυτές τις ζώνες σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, μεταφέροντας μαζί τους μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Τα σωματίδια αυτά όχι μόνο μπορούν να διαπεράσουν τη θωράκιση των δορυφόρων, αλλά μπορούν επίσης να προκαλέσουν μικροσκοπικά κεραυνικά πλήγματα που μπορούν να προκαλέσουν ζημιές ή ακόμη και να καταστρέψουν ζωτικά και ευαίσθητα εξαρτήματα των διαστημικών σκαφών.

Η εσωτερική περιοχή των ζωνών θεωρείται ότι ξεκινά σε ύψος περίπου 950 χιλιομέτρων πάνω από τη Γη, ενώ το εξωτερικό στρώμα θεωρείται ότι ξεκινά σε ύψος περίπου 19.000 χιλιομέτρων. Οι ζώνες Van Allen χρησιμεύουν ως ένα χαλαρό φράγμα μεταξύ της ατμόσφαιρας της Γης και του διαστημικού της περιβάλλοντος. Είναι επίσης δυναμικές, ικανές να κινούνται και να αλλάζουν. Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και αρκετό καιρό ότι φορτισμένα σωματίδια μπορούν να πέσουν από την εξωτερική ζώνη ακτινοβολίας προς τη Γη. Έχουν επίσης ανιχνευθεί σωματίδια χαμηλής ενέργειας ή «ψυχρά» σωματίδια που πέφτουν από την πιο σταθερή εσωτερική ζώνη ακτινοβολίας.

Αυτή είναι η πρώτη ένδειξη ότι φορτισμένα σωματίδια υψηλής ενέργειας μπορούν επίσης να «πέσουν βροχή» από την εσωτερική ζώνη, η οποία είχε θεωρηθεί πιο σταθερή. Είναι επίσης ο πρώτος υπαινιγμός ότι αυτή η «βροχή ηλεκτρονίων» μπορεί να προκληθεί από κεραυνούς.

«Ο διαστημικός καιρός καθορίζεται πραγματικά τόσο από πάνω όσο και από κάτω», δήλωσε στην ανακοίνωση η Lauren Blum του Εργαστηρίου Ατμοσφαιρικής και Διαστημικής Φυσικής (LASP) στο CU Boulder. «Συνήθως, η εσωτερική ζώνη θεωρείται κάπως βαρετή. Είναι σταθερή. Είναι πάντα εκεί».

Η ομάδα θεωρεί ότι όταν εμφανίζονται κεραυνοί στον ουρανό πάνω από τη Γη, εκτοξεύονται ραδιοκύματα προς το Διάστημα. Εάν αυτά τα ραδιοκύματα χτυπήσουν ηλεκτρόνια στις ζώνες ακτινοβολίας γύρω από τον πλανήτη μας, μπορούν να μετακινήσουν ελεύθερα ηλεκτρόνια, προκαλώντας «βροχή ηλεκτρονίων».

Κατά την ανάλυση δεδομένων από τον παροπλισμένο πλέον δορυφόρο SAMPEX (Solar, Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer) της NASA, ο Feinland είδε «συστάδες» ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας να κινούνται μέσω της εσωτερικής ζώνης ακτινοβολίας της Γης. Μετέφερε αυτές τις παρατηρήσεις στην Blum, η οποία του είπε: «Δεν είναι εκεί που υποτίθεται ότι θα έπρεπε να βρίσκονται».

Ερευνώντας το θέμα αυτό περαιτέρω, το δίδυμο εντόπισε 45 κύματα ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας στις εσωτερικές ζώνες ακτινοβολίας που συνέβησαν κατά τη δεκαετία μεταξύ 1996 και 2006. Στη συνέχεια, ο Feinland συνέκρινε αυτά τα δεδομένα με τα αρχεία των κεραυνών πάνω από τη Βόρεια Αμερική. Αυτό που προέκυψε ήταν μια συσχέτιση μεταξύ των κεραυνικών πληγμάτων και των αιχμών των ηλεκτρονίων, οι οποίοι εμφανίζονταν περίπου ένα δευτερόλεπτο μετά το χτύπημα του κεραυνού στο έδαφος.

Η ομάδα πιστεύει ότι όταν ο κεραυνός χτυπάει, αρχίζει ένα ξέφρενο παιχνίδι φλίπερ που αφορά όλη τη Γη. Τα ραδιοκύματα που ενεργοποιούνται κυματίζουν προς τα πάνω προς το Διάστημα, χτυπώντας ηλεκτρόνια στην εσωτερική ζώνη ακτινοβολίας.

Αυτό λειτουργεί σαν ένα multiball σε αυτό το μεταφορικό παιχνίδι φλίπερ, ρίχνοντας ηλεκτρόνια που στη συνέχεια αναπηδούν χαοτικά μεταξύ του βόρειου και του νότιου ημισφαιρίου της Γης. Αυτή η φάση της διαδικασίας διαρκεί μόλις 0,2 δευτερόλεπτα. Μερικά από τα ηλεκτρόνια που μετακινούνται ξέφρενα μεταξύ του βόρειου και του νότιου ημισφαιρίου του πλανήτη μας, στη συνέχεια πέφτουν στην ατμόσφαιρα μας.

Οι Blum, Feinland και οι συνεργάτες τους δεν γνωρίζουν προς το παρόν πόσο συχνά συμβαίνουν αυτές οι εξάρσεις της «βροχής φονικών ηλεκτρονίων». Μια θεωρία είναι ότι είναι πιο συχνές σε περιόδους που ο Ήλιος είναι ιδιαίτερα ενεργός και εκτοξεύει περισσότερα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας προς τη Γη για να τα αρπάξει η μαγνητόσφαιρα και να αναπληρώσει τις ζώνες Van Allen.

[via]