Dalla terra, la danza dell'aurora boreale, o aurora boreale, può sembrare pacifico. Ma quei fogli scintillanti di luci colorate sono il prodotto di violente collisioni tra l'atmosfera terrestre e le particelle del Sole.

Le bellissime luci sono solo il prodotto visibile di queste collisioni:l'energia cinetica e termica rilasciata, invisibile ad occhio nudo, non sono meno importanti. Comprendere il contributo che l'aurora apporta alla quantità totale di energia che entra ed esce dal sistema geospaziale terrestre, chiamato forzatura aurorale, è uno dei principali obiettivi dell'esperimento del razzo spaziale aurorale finanziato dalla NASA. o AZZURRO. Più impariamo sulle aurore, più comprendiamo i processi fondamentali che guidano lo spazio vicino alla Terra, una regione che fa sempre più parte del dominio umano, casa non solo degli astronauti, ma anche delle comunicazioni e dei segnali GPS che possono influenzare quotidianamente quelli di noi a terra.

AZURE è la prima di otto missioni di razzi sonda lanciate nei prossimi due anni nell'ambito di una collaborazione internazionale di scienziati nota come The Grand Challenge Initiative - Cusp. Queste missioni partiranno dalle gamme di razzi Andøya e Svalbard in Norvegia per studiare i processi che si verificano all'interno della cuspide polare terrestre, dove le linee del campo magnetico del pianeta si piegano nell'atmosfera e consentono alle particelle provenienti dallo spazio di mescolarsi con quelle di origine terrestre, e nelle vicinanze aurorale ovale, su cui AZURE si concentrerà.

AZURE studierà il flusso di particelle nella ionosfera, lo strato elettricamente carico dell'atmosfera che funge da interfaccia della Terra con lo spazio, concentrandosi in particolare sulle regioni E e F. La regione E, così chiamata dai primi pionieri della radio che scoprirono che la regione era caricata elettricamente, e così potrebbe riflettere le onde radio:giace tra le 56 e le 93 miglia sopra la superficie terrestre. La regione F risiede appena sopra di essa, tra 93 e 310 miglia di altitudine.

Le regioni E e F contengono elettroni liberi che sono stati espulsi dai loro atomi dall'input energizzante dei raggi solari, un processo chiamato fotoionizzazione. Dopo il tramonto, senza l'apporto energizzante del Sole per tenerli separati, gli elettroni si ricombinano con gli ioni caricati positivamente che hanno lasciato, abbassando la densità elettronica complessiva delle regioni. Il ciclo giornaliero di ionizzazione e ricombinazione rende le regioni E ed F particolarmente turbolente e complesse.

AZURE si concentrerà specificamente sulla misurazione dei venti verticali in queste regioni, che creano un tumultuoso brodo di particelle che ridistribuisce l'energia, quantità di moto e costituenti chimici dell'atmosfera.

Le misurazioni del vento esistenti da strumenti a terra mostrano prove di una struttura significativa su scale tra 6 miglia e 60 miglia di larghezza sia nelle derive di particelle cariche che nei venti neutri. Ma così lontano, le misurazioni scientifiche in situ dei venti sono state limitate a un piccolo insieme di altitudini, e già quelle misurazioni non corrispondono a ciò che avremmo previsto.

Per comprendere meglio le forze in gioco, all'inizio di marzo il team AZURE lancerà due razzi sonda quasi contemporaneamente dal Centro spaziale di Andøya in Norvegia. In attesa di lanciare fino a quando le condizioni sono giuste, i razzi voleranno nello spazio, effettuare misurazioni della densità atmosferica e della temperatura con strumenti sui razzi e dispiegare traccianti visibili, trimetilalluminio (TMA) e una miscela di bario/stronzio, che ionizza se esposto alla luce solare.

Queste miscele creano nuvole colorate che consentono ai ricercatori di tracciare il flusso di particelle neutre e cariche, rispettivamente. I traccianti verranno rilasciati ad altitudini comprese tra 71 e 155 miglia e non rappresenteranno alcun pericolo per i residenti nella regione.

Tracciando il movimento di queste nuvole colorate tramite la fotografia a terra e triangolando la loro posizione momento per momento in tre dimensioni, AZURE fornirà dati preziosi sul flusso verticale e orizzontale di particelle in due regioni chiave della ionosfera su un intervallo di diverse altitudini.

Tali misurazioni sono fondamentali se vogliamo comprendere veramente gli effetti dell'aurora misteriosa ma bellissima. I risultati saranno la chiave per una migliore comprensione degli effetti della forzatura aurorale sull'atmosfera, compreso come e dove si deposita l'energia aurorale.