non puoi vederli, ma sciami di elettroni ronzano nell'ambiente magnetico, la magnetosfera, intorno alla Terra. Gli elettroni si muovono a spirale e si tuffano intorno al pianeta in una complessa danza dettata dai campi magnetici ed elettrici. Quando penetrano nella magnetosfera abbastanza vicino alla Terra, gli elettroni ad alta energia possono danneggiare i satelliti in orbita e innescare le aurore. Scienziati con Magnetospheric Multiscale della NASA, o MMS, missione studiare la dinamica degli elettroni per comprenderne meglio il comportamento. Un nuovo studio, pubblicato in Giornale di ricerca geofisica ha rivelato un nuovo bizzarro tipo di movimento esibito da questi elettroni.
Gli elettroni in un forte campo magnetico di solito mostrano un comportamento semplice:fanno girare strette spirali lungo il campo magnetico. In una regione di campo più debole, dove la direzione del campo magnetico si inverte, gli elettroni si muovono liberamente, rimbalzando e scodinzolando avanti e indietro in un tipo di movimento chiamato movimento di Speiser. I nuovi risultati dell'MMS mostrano per la prima volta cosa succede in un campo di forza intermedio. Quindi questi elettroni danzano un ibrido, movimento tortuoso:spirale e rimbalzo prima di essere espulso dalla regione. Questo movimento toglie parte dell'energia del campo e svolge un ruolo chiave nella riconnessione magnetica, un processo dinamico, che può rilasciare in modo esplosivo grandi quantità di energia magnetica immagazzinata.
"L'MMS ci sta mostrando l'affascinante realtà della riconnessione magnetica che sta accadendo là fuori, " ha detto Li-Jen Chen, autore principale dello studio e scienziato MMS presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.
Mentre l'MMS volava intorno alla Terra, è passato attraverso un'area di un campo magnetico di intensità moderata dove le correnti elettriche corrono nella stessa direzione del campo magnetico. Tali aree sono note come campi guida intermedi. Mentre all'interno della regione, gli strumenti registravano una curiosa interazione di elettroni con il foglio di corrente, lo strato sottile attraverso il quale viaggia la corrente. Quando le particelle in arrivo hanno incontrato la regione, hanno iniziato a girare a spirale lungo il campo guida, come fanno in un forte campo magnetico, ma in spirali più grandi. Le osservazioni MMS hanno anche visto le firme delle particelle che guadagnano energia dal campo elettrico. In poco tempo, le particelle accelerate sono sfuggite al foglio corrente, formando getti ad alta velocità. Nel processo, hanno portato via parte dell'energia del campo, facendolo indebolire gradualmente.
L'ambiente del campo magnetico in cui sono stati osservati i movimenti degli elettroni è stato creato unicamente dalla riconnessione magnetica, che ha fatto sì che il foglio corrente fosse strettamente confinato da campi magnetici raggruppati. I nuovi risultati aiutano gli scienziati a comprendere meglio il ruolo degli elettroni nella riconnessione e in che modo i campi magnetici perdono energia.
L'MMS misura i campi elettrici e magnetici che attraversa, e conta gli elettroni e gli ioni per misurare le loro energie e direzioni di movimento. Con quattro veicoli spaziali che volano in un compatto, formazione piramidale, L'MMS è in grado di vedere i campi e le particelle in tre dimensioni e osservare la dinamica delle particelle su piccola scala, in un modo mai raggiunto prima.
"La risoluzione temporale dell'MMS è cento volte più veloce delle missioni precedenti, " ha detto Tom Moore, scienziato senior del progetto per l'MMS presso il Goddard Space Flight Center della NASA. "Ciò significa che possiamo finalmente vedere cosa sta succedendo in strati così ristretti e saremo in grado di prevedere meglio quanto velocemente si verifica la riconnessione in varie circostanze".
Comprendere la velocità di riconnessione è essenziale per prevedere l'intensità del rilascio di energia esplosiva. La riconnessione è un importante processo di rilascio di energia in tutto l'universo e si pensa sia responsabile di alcune onde d'urto e raggi cosmici. Eruzioni solari sul sole, che può innescare il tempo spaziale, sono causati anche dalla riconnessione magnetica.
Con due anni alle spalle, L'MMS ha rivelato fenomeni nuovi e sorprendenti vicino alla Terra. Queste scoperte ci consentono di comprendere meglio l'ambiente spaziale dinamico della Terra e come influenza i nostri satelliti e la nostra tecnologia.
L'MMS si sta ora dirigendo verso una nuova orbita che lo porterà attraverso aree di riconnessione magnetica sul lato della Terra più lontano dal sole. In questa regione, il campo guida è tipicamente più debole, quindi l'MMS può vedere più di questi tipi di dinamiche elettroniche.
