La più grande tempesta solare degli ultimi due decenni ha colpito la Terra nel maggio 2024. Per diversi giorni, ondate su ondate di particelle cariche ad alta energia provenienti dal Sole hanno scosso il pianeta. Brillanti aurore hanno inghiottito i cieli e alcune comunicazioni GPS sono state temporaneamente interrotte. Con l’aiuto di un piccolo satellite della NASA resuscitato per caso, gli scienziati hanno scoperto che questa tempesta ha anche creato due nuove fasce temporanee di particelle energetiche che circondano la Terra. Le scoperte sono importanti per comprendere come le future tempeste solari potrebbero avere un impatto sulla nostra tecnologia.
Le nuove cinture si sono formate tra altre due che circondano permanentemente la Terra, chiamate cinture di Van Allen. A forma di anelli concentrici molto al di sopra dell’equatore terrestre, queste cinture permanenti sono composte da un mix di elettroni e protoni ad alta energia che sono intrappolati in posizione dal campo magnetico terrestre. Le particelle energetiche in queste cinture possono danneggiare i veicoli spaziali e mettere in pericolo gli astronauti che le attraversano, quindi comprendere le loro dinamiche è fondamentale per un volo spaziale sicuro. La scoperta delle nuove fasce, resa possibile dal satellite Colorado Inner Radiation Belt Experiment (CIRBE) della NASA e pubblicata il 6 febbraio 2025 sul Journal of Geophysical Research: Space Physics , è particolarmente importante per proteggere i veicoli spaziali lanciati in orbite geostazionarie, poiché attraversano le fasce di Van Allen più volte prima di raggiungere la loro orbita finale.
Nuove cinture stupiscono gli scienziati
Le cinture temporanee sono state rilevate in precedenza in seguito a grandi tempeste solari. Ma mentre le cinture precedenti erano composte principalmente da elettroni, la più interna delle due nuove cinture includeva anche protoni energetici. Questa composizione unica è probabilmente dovuta alla forza e alla composizione della tempesta solare.
“Quando abbiamo confrontato i dati prima e dopo la tempesta, ho detto, ‘Wow, questa è una cosa davvero nuova’”, ha detto l’autore principale del documento Xinlin Li, professore presso il Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) e il Department of Aerospace Engineering Sciences presso l’Università del Colorado Boulder. “È davvero sbalorditivo”. Le nuove cinture sembrano anche essere durate molto più a lungo delle cinture precedenti. Mentre le cinture temporanee precedenti duravano circa quattro settimane, la nuova cintura composta principalmente da elettroni è durata più di tre mesi. L’altra cintura, che include anche protoni, è durata molto più a lungo della cintura degli elettroni perché si trova in una regione più stabile ed è meno soggetta ai processi fisici che possono far uscire le particelle dall’orbita. Probabilmente è ancora lì oggi.
“Si tratta di elettroni e protoni ad alta energia che hanno trovato la loro strada nell’ambiente magnetico interno della Terra“, ha affermato David Sibeck, ex scienziato di missione per le sonde Van Allen della NASA e ricercatore scientifico presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, che non è stato coinvolto nel nuovo studio. “Alcuni potrebbero rimanere in questo posto per molto tempo”. Quanto a lungo queste cinture rimangano in giro dipende dalle tempeste solari di passaggio. Le grandi tempeste possono fornire l’energia per far uscire le particelle in queste cinture dalle loro orbite e farle precipitare a spirale nello spazio o sulla Terra. Una di queste tempeste alla fine di giugno ha ridotto significativamente le dimensioni della nuova cintura di elettroni e un’altra ad agosto ha quasi cancellato il resto di quella cintura di elettroni, sebbene una piccola popolazione di elettroni ad alta energia abbia resistito.
CubeSat torna in vita per fare la scoperta:
La nuova scoperta è stata fatta dal satellite CIRBE della NASA, un CubeSat grande quanto una scatola da scarpe che ha orbitato attorno ai poli magnetici del pianeta in un’orbita terrestre bassa da aprile 2023 a ottobre 2024. Il CIRBE ospitava uno strumento chiamato Relativistic Electron Proton Telescope integrated little experiment-2 (REPTile-2), una versione miniaturizzata e aggiornata di uno strumento che volava a bordo delle sonde Van Allen della NASA , che hanno fatto la prima scoperta di una cintura di elettroni temporanea nel 2013. Dopo un anno nello spazio, il CubeSat ha sperimentato un’anomalia e inaspettatamente è diventato silenzioso il 15 aprile 2024. Gli scienziati sono rimasti delusi dal fatto di essersi persi la tempesta solare di maggio, ma hanno potuto contare su altri veicoli spaziali per fornire alcuni dati preliminari sulla cintura di elettroni. Fortunatamente, il 15 giugno, il veicolo spaziale è tornato in vita e ha ripreso a effettuare misurazioni. I dati hanno fornito informazioni ad alta risoluzione che non potevano essere raccolte da nessun altro strumento e hanno permesso agli scienziati di comprendere l’entità delle nuove cinture.
“Una volta riprese le misurazioni, siamo stati in grado di vedere la nuova cintura di elettroni, che non era visibile nei dati di altre sonde spaziali”, ha affermato Li. Avere il CubeSat in orbita per misurare l’effetto della tempesta solare è stato agrodolce, ha detto Li. Mentre ha fornito l’opportunità di misurare gli effetti di un evento così grande, la tempesta ha anche aumentato la resistenza atmosferica sul CubeSat, che ha causato una riduzione prematura della sua orbita. Di conseguenza, il CubeSat è uscito dall’orbita nell’ottobre 2024. Tuttavia, i dati della navicella spaziale ne fanno valere la pena.
“Siamo molto orgogliosi che il nostro piccolissimo CubeSat abbia fatto una simile scoperta”, ha affermato Li. CIRBE è stato progettato e costruito da LASP presso l’Università del Colorado Boulder ed è stato lanciato tramite la CubeSat Launch Initiative (CSLI) della NASA. La missione è sponsorizzata dal programma Heliophysics Flight Opportunities for Research & Technology (H-FORT) della NASA.
Di Mara Johnson-Groh
Goddard Space Flight Center della NASA, Greenbelt, Md.
