Άγνωστο «δαχτυλίδι» ακτινοβολίας τύλιξε τη Γη, Van Allen Probes reveal a new radiation belt around Earth

Πενήντα και πλέον χρόνια τώρα οι επιστήμονες ήξεραν ότι οι ζώνες ακτινοβολίας Βαν Άλεν είναι δυο: η ανακάλυψη μιας τρίτης ανατρέπει τα δεδομένα.

Τα επτά δισεκατομμύρια των κατοίκων της Γης δεν αντιλήφθηκαν το παραμικρό, όμως τον περασμένο Σεπτέμβριο ο πλανήτης είχε «τυλιχθεί» επί τέσσερις εβδομάδες από μια πολύ ισχυρή ακτινοβολία από φορτισμένα σωματίδια. Ερευνητικά σκάφη της NASA αποκάλυψαν την παροδική ύπαρξη γύρω από τη Γη μιας τρίτης ζώνης ακτινοβολίας Βαν Άλεν, την οποία οι επιστήμονες αγνοούσαν παντελώς. Μετά την πρώτη έκπληξη οι ειδικοί αδημονούν να μελετήσουν περαιτέρω το φαινόμενο, το οποίο μπορεί να είναι επικίνδυνο για τους δορυφόρους, τις επανδρωμένες διαστημικές αποστολές αλλά και τα επίγεια ηλεκτρονικά συστήματα.

Οι ζώνες Βαν Άλεν

Two giant swaths of radiation, known as the Van Allen Belts, surrounding Earth were discovered in 1958. In 2012, observations from the Van Allen Probes showed that a third belt can sometimes appear. The radiation is shown here in yellow, with green representing the spaces between the belts. Credit: NASA/Van Allen Probes/Goddard Space Flight Center

Οι ζώνες ακτινοβολίας Βαν Άλεν ανακαλύφθηκαν το 1958 από τον Τζέιμς Βαν Άλεν, από τον οποίο και πήραν το όνομά τους. Πρόκειται για δυο δαχτυλίδια που σχηματίζονται από σωματίδια υψηλής ενέργειας – τα «ηλεκτρόνια-δολοφόνους», όπως αποκαλούνται – τα οποία παγιδεύονται στο μαγνητικό πεδίο της Γης.

Η εσωτερική ζώνη, η οποία βρίσκεται πιο κοντά στον πλανήτη μας, είναι σχετικά σταθερή. Η εξωτερική ζώνη, η οποία αρχίζει να εκτείνεται από ένα υψόμετρο 13.000 ως 40.000 χλμ από την επιφάνεια της Γης, είναι εξαιρετικά ασταθής και παρουσιάζει τεράστιες διακυμάνσεις. Μέσα σε μερικές ώρες, ή και λεπτά, τα ηλεκτρόνια που την αποτελούν μπορούν να αγγίξουν την ταχύτητα του φωτός ενώ το μέγεθός της μπορεί να γίνει εκατονταπλάσιο.

Αν και η ύπαρξή τους είναι γνωστή εδώ και δεκαετίες, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πολλά για αυτές τις ζώνες ακτινοβολίας, πέραν του ότι μπορούν να προκαλέσουν βλάβες σε δορυφόρους και διαστημόπλοια ή και στα ηλεκτρονικά συστήματα εδώ στη Γη. Στις 30 Αυγούστου του 2012 η NASA εκτόξευσε τα δυο ερευνητικά σκάφη Van Allen με στόχο την άντληση περισσότερων πληροφοριών σχετικά με αυτές.

Η μεγάλη έκπληξη

Στις 2 Σεπτεμβρίου, μόλις μερικές ημέρες μετά την εκτόξευσή τους, οι δορυφόροι Van Allen έκαναν την έκπληξη. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Μπόλντερ, οι οποίοι έχουν αναπτύξει τα όργανα που φέρουν τα ερευνητικά σκάφη, είδαν να σχηματίζεται μπροστά στα μάτια τους μια τρίτη ζώνη ακτινοβολίας σε μια διαδικασία που δεν προβλέπεται από καμία θεωρία.

«Ήταν τόσο παράξενο που πίστεψα ότι κάτι δεν πάει καλά στα όργανα» ανέφερε στο σχετικό δελτίο Τύπου του πανεπιστημίου ο Νταν Μπέικερ, επικεφαλής ερευνητής του προγράμματος και κύριος συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Science». «Είδαμε όμως ταυτόσημα δεδομένα και στο δεύτερο σκάφος. Δεν μπορούσαμε παρά να συμπεράνουμε ότι ήταν αλήθεια».

Ενώ τα αρχικά δεδομένα έδειχναν τις δυο ζώνες Βαν Άλεν ακριβώς όπως θα έπρεπε να είναι με βάση τις θεωρίες, τη δεύτερη μέρα του Σεπτεμβρίου η εξωτερική ζώνη άρχισε να γίνεται πολύ συμπαγής (σχηματίζοντας ένα «δαχτυλίδι αποθήκευσης» όπως το ονόμασαν οι ερευνητές) ενώ ένα τρίτο, πιο αραιό, δαχτυλίδι από ηλεκτρόνια σχηματίστηκε στην εξωτερική πλευρά της.

Image Caption: On Aug. 31, 2012, a giant prominence on the sun erupted, sending out particles and a shock wave that traveled near Earth. This event may have been one of the causes of a third radiation belt that appeared around Earth a few days later, a phenomenon that was observed for the very first time by the newly-launched Van Allen Probes. This image of the prominence before it erupted was captured by NASA's Solar Dynamics Observatory (SDO). Credit: NASA/SDO/AIA/Goddard Space Flight Center.

Το εξωτερικό δαχτυλίδι άρχισε να διασπάται την τρίτη εβδομάδα ώσπου τελικά, την 1η Οκτωβρίου, ένα ισχυρό διαπλανητικό ωστικό κύμα προερχόμενο μάλλον από τον Ήλιο διέλυσε παντελώς τα υπολείμματά του και μαζί και το «δαχτυλίδι αποθήκευσης» μέσα σε μια ώρα. Στη συνέχεια σχηματίστηκαν ξανά οι δυο «αναμενόμενες» ζώνες ακτινοβολίας, οι οποίες και παρέμειναν τους επόμενους μήνες.

Επανεξέταση των θεωριών

Η ανακάλυψη οπωσδήποτε οδηγεί τους ειδικούς στο συμπέρασμα ότι θα πρέπει να επανεξετάσουν τις θεωρίες τους, προς το παρόν όμως πολλές παράμετροι είναι άγνωστες, με πρώτη και κυριότερη τη συχνότητα εμφάνισης της τρίτης ζώνης. «Δεν έχουμε ιδέα πόσο συχνά συμβαίνει κάτι τέτοιο» ανέφερε ο δρ Μπέικερ. «Μπορεί να συμβαίνει αρκετά συχνά, δεν είχαμε όμως τα κατάλληλα εργαλεία για να το δούμε».

Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν επίσης από πού προέρχονται τα ηλεκτρόνια που σχηματίζουν το «δαχτυλίδι αποθήκευσης» ούτε ποια αιτία προκαλεί την επιτάχυνση των φορτισμένων σωματιδίων, αν και θεωρούν ότι αυτή θα πρέπει να έχει σχέση με την ηλιακή δραστηριότητα και την αλληλεπίδρασή της με το μαγνητικό πεδίο της Γης.

Τα επόμενα δεδομένα των δορυφόρων Van Allen αναμένονται επομένως με ιδιαίτερο ενδιαφέρον, όχι μόνο από την ερευνητική ομάδα, αλλά και από τους θεωρητικούς που ασχολούνται με το μαγνητικό πεδίο της Γης και τον διαστημικό καιρό. «Η ανακάλυψη μaς φέρνει πραγματικά αντιμέτωπους με ένα πολύ σημαντικό ερώτημα και πολλά μεγάλα αινίγματα» δήλωσε στο περιοδικό «New Scientist» ο Γιούρι Σπριτς του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες ο οποίος δεν μετείχε στην ερευνητική ομάδα αλλά ετοιμάζει μια μελέτη επί του θέματος.

Όπως ανέφερε ο ειδικός, τον περασμένο Σεπτέμβριο δεν σημειώθηκαν σε δορυφόρους δυσλειτουργίες πους θα μπορούσαν να συνδεθούν με το φαινόμενο.