Le maestose aurore viste sulla Terra, conosciute come l'aurora boreale e l'aurora australe, sono fonte di fascino da secoli. Tra il 10 e il 12 maggio 2024, l'evento di aurora più potente degli ultimi 21 anni ci ha ricordato la straordinaria bellezza di questi spettacoli di luce celesti.
Recentemente, i fisici spaziali del Dipartimento di Scienze della Terra dell'Università di Hong Kong (HKU), tra cui il professor Binzheng Zhang, il professor Zhonghua Yao e il dottor Junjie Chen, insieme ai loro collaboratori internazionali, hanno pubblicato un articolo su Nature Astronomy che esplora le leggi fondamentali che governano le diverse aurore osservate sui pianeti, come la Terra, Giove e Saturno.
Questo lavoro fornisce nuove intuizioni sulle interazioni tra i campi magnetici planetari e il vento solare, aggiornando il quadro da manuale delle magnetosfere planetarie giganti. Le loro scoperte possono migliorare le previsioni meteorologiche spaziali, guidare la futura esplorazione planetaria e ispirare ulteriori studi comparativi sugli ambienti magnetosferici.
Terra, Saturno e Giove generano tutti il proprio campo magnetico simile a un dipolo, risultando in una geometria magnetica a forma di imbuto che porta gli elettroni energetici dello spazio a precipitare nelle regioni polari e causare emissioni aurorali polari.
Eppure i tre pianeti differiscono sotto molti aspetti, tra cui la forza magnetica, la velocità di rotazione, le condizioni del vento solare, le attività lunari, ecc. Non è chiaro come queste diverse condizioni siano collegate alle diverse strutture aurorali che sono state osservate su quei pianeti per decenni.
Utilizzando calcoli magnetoidrodinamici tridimensionali, che modellano la dinamica accoppiata di fluidi elettricamente conduttori e campi elettromagnetici, il gruppo di ricerca ha valutato l'importanza relativa di queste condizioni nel controllo della principale morfologia aurorale di un pianeta.
Combinando le condizioni del vento solare e della rotazione planetaria, hanno definito un nuovo parametro che controlla la struttura aurorale principale, che per la prima volta spiega bene le diverse strutture aurorali osservate sulla Terra, Saturno e Giove.
L'interazione dei venti stellari con i campi magnetici planetari è un processo fondamentale nell'universo. La ricerca può essere applicata per comprendere gli ambienti spaziali di Urano, Nettuno e persino degli esopianeti.
"Il nostro studio ha rivelato la complessa interazione tra il vento solare e la rotazione planetaria, fornendo una comprensione più profonda delle aurore su diversi pianeti. Questi risultati non solo miglioreranno la nostra conoscenza delle aurore nel nostro sistema solare, ma potenzialmente si estenderanno anche allo studio delle aurore in sistemi esoplanetari", ha affermato il professor Binzheng Zhang, ricercatore principale e primo autore del progetto.
"Abbiamo appreso che le aurore sulla Terra e su Giove sono diverse dal 1979. È una grande sorpresa che possano essere spiegate con un quadro unificato", ha aggiunto il professor Denis Grodent, direttore dell'istituto STAR dell'Università di Liegi e co-autore. autore del progetto.
Facendo avanzare la nostra comprensione fondamentale di come i campi magnetici planetari interagiscono con il vento solare per guidare le manifestazioni aurorali, questa ricerca ha importanti applicazioni pratiche per il monitoraggio, la previsione e l'esplorazione degli ambienti magnetici del sistema solare.
Questo studio rappresenta anche una pietra miliare significativa nella comprensione dei modelli aurorali sui pianeti che approfondiscono la nostra conoscenza dei diversi ambienti spaziali planetari, aprendo la strada alla ricerca futura sugli affascinanti spettacoli di luce celesti che continuano a catturare la nostra immaginazione.
