La pioggia di elettroni che rimbalza sulla magnetosfera terrestre, comunemente noto come l'aurora boreale, è stato osservato direttamente per la prima volta da un team internazionale di scienziati. Mentre la causa di queste aurore colorate è stata a lungo ipotizzata, i ricercatori non avevano mai osservato direttamente il meccanismo sottostante fino ad ora. I risultati sono stati pubblicati in Natura .

Lo spettacolo dell'aurora boreale è uno spettacolo fantastico ampiamente considerato una delle grandi meraviglie naturali del mondo. Tra una varietà di aurore, sono comuni macchie aurorali pulsanti che compaiono all'alba, ma i meccanismi fisici che guidano questa pulsazione aurorale non sono mai stati verificati attraverso l'osservazione.

Con un nuovo satellite che trasporta strumenti di misurazione avanzati, i ricercatori hanno ora identificato che questo fenomeno è causato dall'interazione difficile da rilevare tra gli elettroni e le onde del plasma. Questa interazione avviene nella magnetosfera terrestre, la regione che circonda la Terra in cui il comportamento delle particelle elettriche è solitamente governato dal campo magnetico del pianeta.

"Le sottotempeste aurorali sono causate dalla riconfigurazione globale nella magnetosfera, che rilascia energia eolica solare immagazzinata, " scrive Satoshi Kasahara, professore associato presso l'Università di Tokyo in Giappone, l'autore principale dell'articolo. "Sono caratterizzati da aurore che si illuminano dal tramonto a mezzanotte, seguiti da violenti moti di distinti archi aurorali che alla fine si disgregano, ed emergono come diffuse, macchie aurorali pulsanti all'alba."

La riconfigurazione globale spesso spinge un tipo specifico di onda plasma chiamata onde chorus a far piovere elettroni nell'atmosfera superiore. Questo stabilizza il sistema, ed emette una luce colorata mentre gli elettroni cadono. Però, gli scienziati si sono chiesti se le onde del coro fossero abbastanza potenti da eccitare gli elettroni al punto da creare aurore.

"Per la prima volta, abbiamo osservato direttamente la dispersione di elettroni da parte di onde cori che generano la precipitazione di particelle nell'atmosfera terrestre, " Dice Kasahara. "Il flusso di elettroni precipitante era sufficientemente intenso da generare un'aurora pulsante".

Gli scienziati non potevano vedere questa prova diretta della dispersione degli elettroni prima perché i tipici sensori di elettroni non sono in grado di distinguere gli elettroni precipitanti dagli altri. Kasahara e il suo team hanno progettato un sensore di elettroni specializzato che ha rilevato le interazioni precise degli elettroni aurorali guidati dalle onde di coro. Il sensore era a bordo del satellite Exploration of Energization and Radiation in Geospace (ERG), noto anche come astronave Arase, lanciato dalla Japan Aerospace Exploration Agency.

Gli scienziati intendono proseguire ulteriormente questa linea di ricerca. "Analizzando i dati raccolti dal veicolo spaziale ERG in modo più completo, riveleremo la variabilità e ulteriori dettagli della fisica del plasma e dei conseguenti fenomeni atmosferici, come le aurore, " dice Kasahara.