Un ingrediente fondamentale per le aurore esiste molto più in alto nello spazio di quanto si pensasse in precedenza, secondo una nuova ricerca sulla rivista Rapporti scientifici . Gli abbaglianti spettacoli di luce nei cieli notturni polari richiedono un acceleratore elettrico per spingere le particelle cariche verso il basso attraverso l'atmosfera. Scienziati dell'Università di Nagoya e colleghi in Giappone, Taiwan e gli Stati Uniti hanno scoperto che esiste oltre 30, 000 chilometri sopra la superficie terrestre, offrendo informazioni non solo sulla Terra, ma anche altri pianeti.

La storia della formazione dell'aurora inizia con il plasma supersonico lanciato dal sole nello spazio ad alta velocità, particelle cariche. Quando queste particelle cariche si avvicinano alla Terra, sono deviati e incanalati in flussi lungo le linee del campo magnetico del pianeta, eventualmente scorrendo verso i poli.

"La maggior parte degli elettroni nella magnetosfera non raggiunge la parte dell'atmosfera superiore chiamata ionosfera, perché sono respinti dal campo magnetico terrestre, " spiega Shun Imajo dell'Istituto per la ricerca ambientale spazio-terra dell'Università di Nagoya, primo autore dello studio.

Ma alcune particelle ricevono una spinta di energia, accelerandoli nell'atmosfera superiore della Terra dove si scontrano ed eccitano atomi di ossigeno e azoto ad un'altitudine di circa 100 chilometri. Quando questi atomi si rilassano dal loro stato di eccitazione, emettono le luci aurorali. Ancora, molti dettagli su questo processo rimangono un mistero.

"Non conosciamo tutti i dettagli di come viene generato il campo elettrico che accelera gli elettroni nella ionosfera o anche quanto sia alto sopra la Terra, "dice Imajo.

Gli scienziati avevano ipotizzato che l'accelerazione degli elettroni fosse avvenuta ad altitudini comprese tra 1, 000 e 20, 000 chilometri sopra la Terra. Questa nuova ricerca ha rivelato che la regione di accelerazione si estende oltre 30, 000 chilometri.

"Il nostro studio mostra che il campo elettrico che accelera le particelle aurorali può esistere a qualsiasi altezza lungo una linea di campo magnetico e non è limitato alla regione di transizione tra la ionosfera e la magnetosfera a diverse migliaia di chilometri, " dice Imajo. "Questo suggerisce che sono in gioco meccanismi magnetosferici sconosciuti."

Il team ha raggiunto questa scoperta esaminando i dati provenienti da imager terrestri negli Stati Uniti e in Canada e dal rivelatore di elettroni su Arase, un satellite giapponese che studia una fascia di radiazioni nella magnetosfera interna della Terra. I dati sono stati presi dal 15 settembre 2017 quando Arase aveva circa 30 anni, 000 chilometri di altitudine e situato all'interno di un sottile arco aurorale attivo per diversi minuti. Il team è stato in grado di misurare i movimenti verso l'alto e verso il basso di elettroni e protoni, alla fine la scoperta della regione di accelerazione degli elettroni è iniziata sopra il satellite e si è estesa al di sotto di esso.

Per indagare ulteriormente su questa cosiddetta regione di accelerazione ad altissima quota, il team poi mira ad analizzare i dati da più eventi di aurora, confrontare le osservazioni ad alta e a bassa quota, e condurre simulazioni numeriche del potenziale elettrico.

"Capire come si forma questo campo elettrico colmerà le lacune per comprendere l'emissione dell'aurora e il trasporto di elettroni sulla Terra e su altri pianeti, compresi Giove e Saturno, "dice Imajo.