Per quanto allettante possa essere pensare allo spazio come vuoto, nulla potrebbe essere più lontano dalla verità. In effetti, le interazioni tra forze invisibili creano continuamente ogni tipo di clima nello spazio oltre la nostra atmosfera, dalle radiazioni prodotte dal sole alle tempeste magnetiche. Ora per la prima volta, gli scienziati della NASA hanno assistito alle forze fondamentali che scatenano una delle forme più misteriose (e distruttive) di fenomeni spaziali che hanno incontrato.
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Gli scienziati ritengono che, per la maggior parte, il campo magnetico terrestre ci ripari da cose come radiazioni e venti solari, che altrimenti porterebbero via un'atmosfera non protetta. Poiché si muove nella direzione opposta al campo magnetico del Sole, di solito si respingono. Tuttavia, una volta ogni tanto le frazioni delle due magnetosfere si riallineano e si collegheranno brevemente. Sebbene questi collegamenti abbiano vita breve, creano potenti esplosioni di energia, Maddie Stone riferisce per Gizmodo .
"Quando i due campi magnetici si collegano, ciò consente all'energia solare di fluire direttamente nella magnetosfera", afferma Jim Burch, vice presidente della scienza e ingegneria spaziale presso il Southwest Research Institute, a Loren Grush per The Verge . "Mette in moto l'intero campo."
Quando si verificano queste connessioni, esplosioni di particelle altamente energizzate dal sole scorrono direttamente dalla nostra stella nel campo magnetico terrestre. Il risultato può variare da reti elettriche abbattute e satelliti disabilitati all'attivazione di aurore e tempeste geomagnetiche nell'atmosfera terrestre. Ma mentre gli scienziati hanno assistito agli effetti della riconnessione magnetica per decenni, il fenomeno è estremamente difficile da studiare in laboratorio perché si verifica molto rapidamente e su una scala minuscola, riferisce Daniel Clery per la rivista Science . Allo stesso tempo, i tentativi passati di intravedere questi eventi con i satelliti non hanno funzionato perché i dispositivi non erano abbastanza veloci.
"Dalle precedenti misurazioni dei satelliti, sappiamo che i campi magnetici si comportano come una fionda, facendo accelerare i protoni", ha detto Burch in una nota. "Il mistero secolare è cosa fanno gli elettroni e come si collegano i due campi magnetici. Le misurazioni satellitari degli elettroni sono state troppo lente di un fattore 100 per campionare la regione di riconnessione magnetica."
Per cercare di assistere a una riconnessione magnetica in azione, Burch e i suoi colleghi hanno lavorato con la NASA per sviluppare quattro veicoli spaziali che sono stati inviati in orbita attorno alla Terra. Chiamato la missione Magnetospheric Multiscale (MMS), il veicolo spaziale contiene strumenti sensibili in grado di misurare il movimento di elettroni ioni e distorsioni nel campo magnetico terrestre causate dal fenomeno, riferisce Cleary. Non dovettero attendere molto: i satelliti furono lanciati in orbita a marzo 2015 e registrarono una riconnessione magnetica nell'ottobre successivo.
Effettuando misurazioni del fenomeno ogni 30 millisecondi, gli scienziati sono stati in grado di imparare molto su come i trasferimenti di energia durante la riconnessione. Hanno anche capito che l'energia generata durante la riconnessione magnetica è il risultato del sovraccarico di elettroni durante il trasferimento di energia, riporta Stone.
"Questa è una visione preziosa", dice Amitava Bhattacharjee, un astrofisico dell'Università di Princeton che non era coinvolto nello studio, dice a Grush. "Sta testando la teoria del passato e sta sicuramente portando alla luce che alcune caratteristiche erano in realtà previste dalla teoria."
Con questi nuovi dati, i ricercatori sperano che la riconnessione magnetica farà luce sul clima spaziale, sulle stelle con forti campi magnetici e persino sugli ambienti magnetici all'interno dei reattori nucleari terrestri, scrive Stone. Un giorno, gli scienziati potrebbero persino essere in grado di prevedere quando si verificherà la riconnessione magnetica.
"Se capisci la fisica di fondo che guida il tempo spaziale", dice Burch a Grush. "Mi aspetto che tu possa fare un lavoro migliore nel prevedere le tempeste."
