Lo stesso fenomeno che causa le aurore, le magiche cortine di luce verde spesso visibili dalle regioni polari della Terra, provoca l'esaurimento dello strato di ozono mesosferico. Questo esaurimento potrebbe avere un significato per il cambiamento climatico globale e quindi, capire questo fenomeno è importante.

Ora, un gruppo di scienziati guidati dal Prof. Yoshizumi Miyoshi dell'Università di Nagoya, Giappone, ha osservato, analizzato, e ha fornito una visione più approfondita di questo fenomeno. I risultati sono pubblicati su Nature's Rapporti scientifici .

Nella magnetosfera terrestre, la regione del campo magnetico intorno alla Terra, gli elettroni del sole rimangono intrappolati. Le interazioni tra gli elettroni e le onde di plasma possono far uscire gli elettroni intrappolati ed entrare nell'atmosfera superiore della Terra (termosfera). Questo fenomeno, chiamata precipitazione elettronica, è responsabile delle aurore. Ma, studi recenti mostrano che questo è anche responsabile dell'esaurimento locale dello strato di ozono nella mesosfera (inferiore alla termosfera) e può avere un certo impatto sul nostro clima.

Cosa c'è di più, questo impoverimento dell'ozono nella mesosfera potrebbe verificarsi specificamente durante le aurore. E mentre gli scienziati hanno studiato la precipitazione degli elettroni in relazione alle aurore, nessuno è stato in grado di chiarire a sufficienza come provoca l'esaurimento dell'ozono mesosferico.

Il prof. Miyoshi e il team hanno colto l'occasione per cambiare questa narrazione durante una moderata tempesta geomagnetica sulla penisola scandinava nel 2017. Hanno mirato le loro osservazioni alle "aurore pulsanti" (PsA), una specie di debole aurora. Le loro osservazioni sono state possibili attraverso esperimenti coordinati con il radar European Incoherent Scatter (EISCAT) (ad un'altitudine compresa tra 60 e 120 km dove si verifica il PsA), la navicella spaziale giapponese Arase, e la rete di telecamere all-sky.

I dati di Arase hanno mostrato che gli elettroni intrappolati nella magnetosfera terrestre hanno un'ampia gamma di energia. Indicava anche la presenza di onde corali, un tipo di onda elettromagnetica al plasma, in quella regione di spazio. Le simulazioni al computer hanno quindi mostrato che Arase aveva osservato onde di plasma che causavano precipitazioni di questi elettroni in un ampio intervallo di energia, che è coerente con le osservazioni EISCAT nella termosfera terrestre.

L'analisi dei dati EISCAT ha mostrato che gli elettroni di un'ampia gamma di energia, da pochi keV (chiloelettronvolt) a MeV (megaelettronvolt), precipitare per causare PsA. Questi elettroni trasportano energia sufficiente per penetrare nella nostra atmosfera a meno di 100 km, fino a ~60 km di altitudine, dove si trova l'ozono mesosferico. Infatti, simulazioni al computer utilizzando i dati EISCAT hanno mostrato che questi elettroni riducono immediatamente l'ozono locale nella mesosfera (di oltre il 10%) quando lo colpiscono.

Il prof. Miyoshi spiega, "I PSA si verificano quasi quotidianamente, sono distribuiti su vaste aree, e durare per ore. Perciò, la riduzione dell'ozono dovuta a questi eventi potrebbe essere significativa." Parlando del maggiore significato di questi risultati, Il prof. Miyoshi continua:"Questo è solo un caso di studio. Sono necessari ulteriori studi statistici per confermare quanta distruzione dell'ozono si verifica nell'atmosfera centrale a causa della precipitazione degli elettroni. Dopo tutto, l'impatto di questo fenomeno sul clima potrebbe potenzialmente avere un impatto sulla vita moderna".