cinture di radiazione terrestre, due regioni a forma di ciambella di particelle cariche che circondano il nostro pianeta, sono stati scoperti più di 50 anni fa, ma il loro comportamento non è ancora completamente compreso. Ora, nuove osservazioni della missione Van Allen Probes della NASA mostrano che il più veloce, la maggior parte degli elettroni energetici nella fascia interna di radiazione non sono presenti per la maggior parte del tempo come si pensava in precedenza. I risultati sono presentati in un documento in Giornale di ricerca geofisica e mostrano che in genere non c'è tanta radiazione nella cintura interna come precedentemente ipotizzato:buone notizie per i veicoli spaziali che volano nella regione.

Le passate missioni spaziali non sono state in grado di distinguere gli elettroni dai protoni ad alta energia nella fascia interna di radiazione. Ma usando uno strumento speciale, lo spettrometro magnetico di elettroni e ioni—MagEIS—sulle sonde di Van Allen, gli scienziati hanno potuto esaminare le particelle separatamente per la prima volta. Quello che hanno trovato è stato sorprendente:di solito non c'è nessuno di questi elettroni superveloci, noti come elettroni relativistici, nella cintura interna, contrariamente a quanto si aspettavano gli scienziati.

"Sappiamo da molto tempo che ci sono questi protoni davvero energetici lì dentro, che possono contaminare le misurazioni, ma non abbiamo mai avuto un buon modo per rimuoverli dalle misurazioni fino ad ora, " ha detto Seth Claudepierre, autore principale e scienziato Van Allen Probes presso la Aerospace Corporation di El Segundo, California.

Delle due cinture di radiazioni, gli scienziati hanno capito da tempo che la cintura esterna fosse quella turbolenta. Durante intense tempeste geomagnetiche, quando le particelle cariche del sole sfrecciano attraverso il sistema solare, la cintura di radiazione esterna pulsa drammaticamente, cresce e si restringe in risposta alla pressione delle particelle solari e del campo magnetico. Nel frattempo, la cintura interna mantiene una posizione stabile sopra la superficie terrestre. I nuovi risultati, però, mostrano che la composizione della cintura interna non è così costante come avevano ipotizzato gli scienziati.

ordinariamente, la fascia interna è composta da protoni ad alta energia ed elettroni a bassa energia. Però, dopo una tempesta geomagnetica molto forte nel giugno 2015, gli elettroni relativistici sono stati spinti in profondità nella cintura interna.

I risultati erano visibili grazie al modo in cui MagEIS è stato progettato. Lo strumento crea il proprio campo magnetico interno, che gli consente di ordinare le particelle in base alla loro carica ed energia. Separando gli elettroni dai protoni, gli scienziati potevano capire quali particelle stavano contribuendo alla popolazione di particelle nella cintura interna.

"Quando elaboriamo con attenzione i dati e rimuoviamo la contaminazione, possiamo vedere cose che non siamo mai stati in grado di vedere prima, " ha detto Claudepierre. "Questi risultati stanno cambiando totalmente il modo in cui pensiamo alla fascia di radiazioni a queste energie."

Data la rarità delle tempeste, che può iniettare elettroni relativistici nella cintura interna, gli scienziati ora capiscono che in genere ci sono livelli più bassi di radiazioni, un risultato che ha implicazioni per i veicoli spaziali che volano nella regione. Sapere esattamente quanta radiazione è presente può consentire a scienziati e ingegneri di progettare satelliti più leggeri ed economici su misura per resistere ai livelli di radiazioni meno intensi che incontreranno.

Oltre a fornire una nuova prospettiva sul design dei veicoli spaziali, i risultati aprono un nuovo regno per gli scienziati da studiare in seguito.

"Questo apre la possibilità di fare scienza che prima non era possibile, " disse Shri Kanekal, Van Allen Probes vice scienziato di missione presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, non coinvolti nello studio. "Per esempio, ora possiamo indagare in quali circostanze questi elettroni penetrano nella regione interna e vedere se tempeste geomagnetiche più intense danno elettroni più intensi o più energetici".