Αόρατη «ασπίδα» αγκαλιάζει τη Γη. Invisible shield found thousands of miles above Earth blocks 'killer electrons'

Αόρατο πέπλο που περιβάλλει τον πλανήτη μας στα 11.500 χλμ. τον προστατεύει από τα «ηλεκτρόνια-δολοφόνους». An invisible shield has been discovered some 7,200 miles above Earth that blocks so-called 'killer electrons,' which whip around the planet at near-light speed and have been known to threaten astronauts, fry satellites and degrade space systems during intense solar storms. Credit: Andy Kale, University of Alberta

Tα επικίνδυνα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στα εξωτερικά όρια των ζωνών Βαν Αλεν μπλοκάρει μια αόρατη  «ασπίδα» που περιβάλλει τη Γη, υποστηρίζουν αμερικανοί επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Μπόλντερ και από το Τεχνολογικό Ινσιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT).

Σύμφωνα με τους ειδικούς, το αόρατο πέπλο της Γης δεν επιτρέπει στα επικίνδυνα σωματίδια να απειλήσουν τη ζωή των αστροναυτών που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη μας ή να προκαλέσουν βλάβες σε δορυφόρους ή άλλα διαστημικά συστήματα.

Όπως εξηγούν οι ερευνητές με δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση «Nature», τα ηλεκτρόνια «φρενάρονται» σε υψόμετρο που αγγίζει τα 11.500 χλμ. από την επιφάνεια της Γης. «Είναι σαν να πέφτουν πάνω σε έναν γυάλινο διαστημικό τοίχο. Μοιάζει λίγο με τις ασπίδες πεδίων του Σταρ Τρεκ, οι οποίες χάριζαν προστασία ενάντια στα εξωγήινα όπλα – βλέπουμε δηλαδή μια αόρατη ασπίδα η οποία μπλοκάρει τα συγκεκριμένα ηλεκτρόνια. Πρόκειται για ένα εξαιρετικά μυστηριώδες φαινόμενο» αναφέρουν χαρακτηριστικά.

Τα νέα ευρήματα

The Earth has its own "Star Trek"-like force shield protecting it from potentially dangerous radiation, scientists discover. Shield like a "glass wall" in space holds back radiation that could damage satellites or put astronauts at risk, they report. The scientists, writing in the journal Nature, say they believe the waves protect us by deflecting incoming high-energy electrons, pushing them to collide with neutral gas atoms in the upper atmosphere and eventually disappear. Photo: NASA

Μελετώντας μια σειρά από πιθανά σενάρια, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το «φρενάρισμα» δεν οφείλεται στο γήινο μαγνητικό πεδίο, αλλά στα ηλεκτρομαγνητικά κύματα χαμηλής συχνότητας που αναπτύσσονται στην πλασμόφαιρα - ένα στρώμα με πυκνό και χαμηλής ενέργειας πλάσμα.

H κίνηση φορτισμένων σωματιδίων γύρω από τη Γη. This animated gif shows how particles move through Earth’s radiation belts, the large donuts around Earth. The sphere in the middle shows a cloud of colder material called the plasmasphere. New research shows that the plasmasphere helps keep fast electrons from the radiation belts away from Earth. Image Credit: NASA/Goddard/Scientific Visualization Studio

Τα συγκεκριμένα κύματα φαίνεται να προστατεύουν τον πλανήτη μας από τα ταχέως κινούμενα ηλεκτρόνια, αφού τα εκτρέπουν από την πορεία τους. Έτσι, τα σωματίδια συγκρούονται με ουδέτερα άτομα αερίων στα ανώτερα όρια της ατμόσφαιρας, με αποτέλεσμα να απορροφώνται.

Οι ζώνες Βαν Άλεν

This image shows a color-coded geographic representation of ultra-relativistic electron fluxes, based on orbital tracks of the Van Allen Probe B spacecraft projected onto the geographical equatorial plane. As the spacecraft precesses in its elliptical orbit around the Earth, it forms a “spirograph” pattern in the Earth-centered coordinate system. Inside of this radial distance is an almost complete absence of electrons, forming the “slot” region. The superimposed circle shows a sharp, distinctive inner boundary for ultra-relativistic electrons, and how generally symmetric this boundary is around Earth. Credit: Courtesy of the reasearchers/Haystack Observatory

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. Τον Μάρτιο του 2013, τα ερευνητικά σκάφη αποκάλυψαν την παροδική ύπαρξη γύρω από τη Γη μιας τρίτης ζώνης ακτινοβολίας Βαν Άλεν, την οποία οι επιστήμονες αγνοούσαν παντελώς.

«Πιστεύω ότι το κλειδί είναι να συνεχίσουμε να παρατηρούμε λεπτομερώς τη συγκεκριμένη περιοχή, γεγονός που μπορεί να γίνει με τη βοήθεια του εκλεπτυσμένου εξοπλισμού που διαθέτουν τα ερευνητικά σκάφη Van Allen» αναφέρει ο επικεφαλής του Εργαστηρίου Ατμοσφαιρικής και Διαστημικής Φυσικής του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Μπόλντερ, δρ Ντάνιελ Μπέικερ.