Vasti anelli di particelle caricate elettricamente circondano la Terra e altri pianeti. Ora, un team di scienziati ha completato la ricerca sulle onde che viaggiano attraverso questo magnetico, ambiente caricato elettricamente, nota come magnetosfera, approfondire la conoscenza della regione e la sua interazione con il nostro pianeta, e aprendo nuovi modi per studiare altri pianeti nella galassia.

Gli scienziati, guidato da Eun-Hwa Kim, fisico presso il Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE), esaminato un tipo di onda che viaggia attraverso la magnetosfera. Queste onde, chiamate onde elettromagnetiche di ciclotrone ionico (EMIC), rivelare la temperatura e la densità delle particelle di plasma all'interno della magnetosfera, tra le altre qualità.

"Le onde sono una specie di segnale dal plasma, " ha detto Kim, autore principale di un articolo che riportava i risultati in Fisica spaziale JGR . "Perciò, le onde EMIC possono essere utilizzate come strumenti diagnostici per rivelare alcune delle caratteristiche del plasma".

Kim e i ricercatori della Andrews University nel Michigan e della Kyung Hee University in Corea del Sud hanno concentrato la loro ricerca sulla conversione della modalità, il modo in cui si formano alcune onde EMIC. Durante questo processo, altre onde che si comprimono lungo la direzione in cui viaggiano dallo spazio si scontrano con la magnetosfera terrestre e innescano la formazione di onde EMIC, che poi si allontanano con un particolare angolo e polarizzazione, la direzione in cui tutte le onde luminose vibrano.

Utilizzando computer PPPL, gli scienziati hanno eseguito simulazioni che dimostrano che queste onde EMIC convertite in modalità possono propagarsi attraverso la magnetosfera lungo le linee del campo magnetico con un angolo normale inferiore a 90 gradi, rispetto al confine della regione con lo spazio. La conoscenza di tali caratteristiche consente ai fisici di identificare le onde EMIC e raccogliere informazioni sulla magnetosfera con informazioni iniziali limitate.

Una migliore comprensione della magnetosfera potrebbe fornire informazioni dettagliate su come la Terra e altri pianeti interagiscono con il loro ambiente spaziale. Ad esempio, le onde potrebbero consentire agli scienziati di determinare la densità di elementi come l'elio e l'ossigeno nella magnetosfera, oltre a saperne di più sul flusso di particelle cariche dal sole che produce l'aurora boreale.

Inoltre, gli ingegneri utilizzano onde simili alle onde EMIC per favorire il riscaldamento del plasma in dispositivi di fusione magnetica a forma di ciambella noti come tokamak. Così, studiare il comportamento delle onde nella magnetosfera potrebbe approfondire la conoscenza della creazione di energia di fusione, che si verifica quando le particelle di plasma si scontrano per formare particelle più pesanti. Scienziati di tutto il mondo cercano di replicare la fusione sulla Terra per una fornitura virtualmente inesauribile di energia per generare elettricità.

La conoscenza delle onde EMIC potrebbe quindi fornire vantaggi di ampia portata. "Siamo davvero ansiosi di capire la magnetosfera e come media l'effetto che il tempo spaziale ha sul nostro pianeta, " ha detto Kim. "Poter utilizzare le onde EMIC come diagnostica sarebbe molto utile".