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Individuata la ‘culla’ dei getti di plasma terrestri

Monitorando attraverso la Magnetospheric Multiscale Mission (Mms) di Nasa i getti di plasma che si sviluppano quando il vento solare collide con il campo magnetico terrestre, una recente ricerca del Kth Royal Institute of Technology di Stoccolma ha individuato il loro meccanismo d’innesco: il dinamismo energetico di onde e particelle tra i confini della magnetoguaina, la ‘guarnizione’ magnetica terrestre lungo cui si sviluppa la contronda magnetica che attutisce il bombardamento solare.

Pubblicato su Nature Communications, il lavoro fornisce nuove importanti informazioni su un fenomeno poco compreso, i getti di plasma, in grado di permettere alle particelle solari di eludere e penetrare la prima linea di difesa planetaria.

Una tempesta che a velocità supersonica sbatte contro la nave su cui la Terra si muove nello spazio. Può essere rappresentata così la costante interazione tra il vento solare, il flusso sferzante di particelle cariche che provengono dal Sole, e il campo magnetico terrestre, lo ‘scudo’ con cui il nostro Pianeta si protegge dal bombardamento solare.
La contronda generata da questo scudo si chiama bow shock – letteralmente, ‘onda d’urto di prua’.

Un precedente lavoro, sempre basato sulla missione Mms, ha scoperto che la collisione tra vento solare e contronda causa una turbolenza nel campo magnetico terrestre in grado di generare diversi piccoli campi magnetici che, con forte dinamismo, si spezzano e si riconnettono. In questo mosaico mutevole, l’energia magnetica viene convertita in getti di plasma, costituiti da elettroni ad alta velocità.
Alcune spiegazioni, tuttavia prive di prove, vedrebbero nella discontinuità della tempesta solare, o nella sua interazione con le inclinazioni con cui si sviluppa la contronda magnetica terrestre, l’origine specifica dei getti.

Il recente lavoro, al contrario, ha identificato un nuovo meccanismo d’innesco, mostrandone per la prima volta le prove.

Davanti all’‘onda d’urto di prua’, si trova una zona di transizione nota come magnetoguaina, una ‘guarnizione’ che si colloca tra il bordo esterno della magnetosfera più a contatto con il vento solare e, appunto, la contronda generata dal campo magnetico terrestre. La magnetoguaina costituisce, quindi, la prima linea di difesa del pianeta.

Secondo la nuova ricerca, è l’interazione dinamica di onde e particelle tra i due confini di questa ‘guarnizione’ magnetica l’evento specifico a generare i flussi ad alta velocità, ossia i getti di plasma.
Tale dinamicità procurerebbe ai getti una pressione dinamica, ossia derivante dalla sua energia cinetica, maggiore di quella del vento solare stesso.

«La maggior parte della ricerca negli ultimi decenni si è concentrata sui cambiamenti su larga scala causati da fenomeni su macroscala collegati all’attività solare – afferma l’autore principale Savvas Raptis – Tuttavia man mano che scopriamo sempre più fenomeni su piccola scala, vediamo che ambienti come lo shock di prua della Terra e fenomeni associati come i getti magnetosferici giocano un ruolo molto importante».

Il processo di generazione così identificato potrebbe essere ora applicabile anche a sistemi planetari e astrofisici in cui, a differenza della Terra, nel plasma non si sviluppa alcuna contronda in risposta al vento solare.

 

Immagine in evidenza: illustrazione dei quattro veicoli spaziali Mms in orbita nel campo magnetico terrestre (crediti: Nasa)

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