Un team guidato dall'Università del Colorado Boulder ha scoperto il meccanismo alla base dell'improvvisa comparsa di un "termostato naturale" nell'alta atmosfera terrestre che raffredda drammaticamente l'aria dopo che è stata riscaldata dalla violenta attività solare.

Gli scienziati sanno che i brillamenti solari e le espulsioni di massa coronale (CME), che rilasciano plasma elettricamente carico dal sole, possono danneggiare i satelliti, causare interruzioni di corrente sulla Terra e interrompere il servizio GPS. I CME sono abbastanza potenti da inviare miliardi di tonnellate di particelle solari che urlano verso la Terra a più di 1 milione di miglia all'ora, ha affermato il professor Delores Knipp della CU Boulder del Dipartimento di scienze dell'ingegneria aerospaziale.

Ora, Knipp e il suo team hanno stabilito che quando CME così potenti si staccano dal sole e si avvicinano alla Terra, creano onde d'urto proprio come gli aerei supersonici creano boom sonici. Mentre le onde d'urto delle CME riversano energia nell'atmosfera superiore della Terra, gonfiandolo e riscaldandolo, causano anche la formazione dell'ossido nitrico chimico in tracce, che poi rapidamente si raffredda e lo restringe, lei disse.

"La novità è che abbiamo determinato le circostanze in cui l'atmosfera superiore entra in questa modalità quasi di sovraraffreddamento a seguito di un riscaldamento significativo, " disse Knipp, anche membro del Colorado Center for Astrodynamics Research di CU Boulder. "È un po' come avere un termostato bloccato:è davvero un caso in cui la natura si controlla".

Knipp ha tenuto una presentazione alla riunione autunnale 2016 dell'American Geophysical Union che si terrà a San Francisco dal 12 al 16 dicembre. La presentazione era legata a un articolo imminente che dovrebbe essere pubblicato sulla rivista Meteo spaziale .

Le tempeste solari possono causare un drastico cambiamento nelle temperature dell'alta atmosfera, compresa la ionosfera, che va da circa 30 miglia di altitudine a circa 600 miglia di altezza, il confine dello spazio. Mentre il materiale CME che colpisce l'atmosfera terrestre può causare picchi di temperatura fino a 750 gradi Fahrenheit, l'ossido nitrico creato dall'infusione di energia può successivamente raffreddarlo di circa 930 F, disse Knipp.

La chiave per risolvere il mistero è arrivata quando Knipp stava esaminando i dati satellitari di una forte tempesta solare che ha colpito la Terra nel 1967. "Ho trovato un grafico sepolto in profondità in un manoscritto dimenticato da tempo, " ha detto. "Finalmente mi ha suggerito ciò che stava realmente accadendo".

Poiché l'atmosfera superiore si espande durante le CME, i satelliti in orbita terrestre bassa sono costretti a muoversi attraverso ulteriori particelle gassose, inducendoli a sperimentare più resistenza. Il trascinamento satellitare, una grande preoccupazione del governo e delle aziende aerospaziali, provoca decadimenti nelle orbite dei veicoli spaziali, che successivamente bruciano nell'atmosfera.

Come parte del nuovo studio, Knipp e i suoi colleghi hanno confrontato due set di dati satellitari di 15 anni. Uno proveniva dal Sounding of the Atmosphere utilizzando lo strumento Broadband Emission Radiometry (SABRE) in sella al satellite TIMED della NASA. L'altro proveniva dai dati raccolti dai satelliti del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti.

"Abbiamo scoperto che il materiale più veloce che fluiva dal sole stava innescando queste onde d'urto, provocando il sollevamento e il riscaldamento dell'atmosfera, " ha detto. "Ma è diventato molto chiaro che queste onde d'urto erano alla radice della creazione dell'ossido nitrico, che ha fatto sì che l'atmosfera perdesse energia e si raffreddasse."

SABRE ha raccolto dati sull'ossido nitrico nell'atmosfera sin dal suo lancio nel 2001, sulla scia di un altro satellite per la misurazione dell'ossido nitrico noto come Student Nitric Oxide Explorer (SNOE). Lanciato nel 1998, SNOE ha coinvolto più di 100 studenti CU Boulder, principalmente studenti universitari, nella sua progettazione e costruzione. Una volta in orbita, SNOE è stato controllato dagli studenti del campus 24 ore al giorno per quasi sei anni.

Le tempeste geomagnetiche hanno avuto gravi impatti sulla Terra. Una tempesta del 1989 causata da un CME ha provocato il crollo del sistema di trasmissione dell'elettricità di Hydro-Quebec, causando la perdita del potere a sei milioni di canadesi. Nel 1859 una tempesta solare chiamata Carrington Event produsse aurore dal Polo Nord all'America Centrale e interruppe le comunicazioni telegrafiche, persino l'accensione di incendi negli uffici del telegrafo che hanno causato diversi morti.