Il sole ha eruttato durante il fine settimana, scagliando radiazioni elettromagnetiche verso la Terra, illuminando persino i cieli con spettacolari aurore boreali. Per la prima volta, l'improbabile duo di meteorologia spaziale dell'ESA, SMOS e Swarm, ha monitorato la violenta tempesta solare, che ha deformato il campo magnetico terrestre.
La meteorologia spaziale – la radiazione elettromagnetica e le particelle emesse dal Sole sotto forma di eruzioni solari ed espulsioni di massa coronale (CME) – può sia abbagliare che distruggere. Può provocare aurore maestose, ma può anche distruggere i satelliti, le comunicazioni e persino le reti elettriche.
All'inizio di sabato 23 marzo 2024, il sole ha rilasciato un forte brillamento solare X1.1, il tipo più potente possibile, da una regione particolarmente attiva che punta direttamente verso la Terra.
La notizia di un'espulsione di massa coronale (CME) associata, diretta verso di noi, ha messo in allerta sia i cacciatori di aurore che gli scienziati della meteorologia spaziale.
Per gli scienziati di Swarm che monitorano il campo magnetico terrestre, è stata l'occasione perfetta per mettere a frutto i nuovi dati in tempo quasi reale della costellazione di tre satelliti.
Ogni satellite Swarm trasporta un magnetometro per misurare la forza del campo magnetico terrestre. Questo campo magnetico cambia costantemente e risponde in modo particolarmente forte agli eventi meteorologici spaziali.
La CME è arrivata molto prima del previsto, provocando una tempesta geomagnetica che ha raggiunto livelli gravi nel pomeriggio di domenica 24 marzo.
Quando i dati divennero rapidamente disponibili, Swarm Alpha fu il primo dei satelliti in orbita terrestre bassa a misurare i cambiamenti nel campo magnetico terrestre, come riportato da Eelco Doornbos del Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI).
Swarm Bravo fornì presto un'altra prospettiva, mostrando grandi cambiamenti nel campo magnetico terrestre che raggiunse latitudini più basse durante il suo picco.
Sebbene la tempesta sia stata di durata relativamente breve, il disturbo al campo magnetico terrestre è stato incredibilmente forte e gli impatti sono ancora in fase di analisi.
Secondo l'ufficio meteorologico spaziale dell'ESA, la regione attiva del sole responsabile ha rilasciato da allora ulteriori brillamenti di classe M, non così forti, e c'è una probabilità del 40% che si verifichi un ulteriore brillamento di classe X nei prossimi giorni. /P>
Sorprendentemente, il satellite Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) dell'ESA è stato tra i primi a catturare il lampo radio solare associato al brillamento solare.
Lo strumento principale di SMOS è un radiometro interferometro noto come Miras, che normalmente rileva le onde radio in "banda L" emesse dalla Terra. Ciò ci consente di misurare parametri geofisici come l'umidità del suolo, la salinità della superficie del mare e lo spessore del ghiaccio marino.
A causa della sua posizione in orbita, tuttavia, l'antenna di SMOS ha anche il sole nel suo campo visivo e i brillamenti solari rilasciano anche onde radio.
Per l'osservazione della Terra, questi segnali vengono rimossi come rumore. Ma gli scienziati della meteorologia spaziale avevano altre idee. Grazie al monitoraggio del sole in tempo quasi reale quasi 24 ore su 24, SMOS è in grado di rilevare gli effetti dei brillamenti solari sul sistema globale di navigazione satellitare (GNSS), nonché sui radar di volo e sulle comunicazioni in banda L.
Avere queste informazioni quasi in tempo reale è molto utile. A seguito di un brillamento solare particolarmente forte nel dicembre 2023, diversi satelliti hanno perso il contatto GPS con le stazioni terrestri in Sud America. SMOS è riuscito a circoscrivere la causa, collegandola all'evento solare.
"Dopo 14 anni, SMOS ha ancora molti altri assi nella manica", afferma Klaus Scipal, Mission Manager di SMOS. "La sua versatilità, come quella di tutti gli Earth Explorers, è estremamente impressionante e il suo continuo potenziale per il monitoraggio della meteorologia spaziale è davvero molto entusiasmante."
Quando una CME colpisce la magnetosfera terrestre, possiamo vederne gli effetti come aurore che illuminano i cieli polari. I satelliti Swarm, nel frattempo, registrano la deformazione del campo magnetico terrestre. Tendiamo a vedere un campo magnetico molto più forte in alto sopra i poli e un significativo indebolimento all'equatore.
Anche se il brillamento solare del 23 marzo, e la tempesta solare associata del 24 marzo, è stato forte, non sempre si verifica una grande tempesta geomagnetica sulla Terra.
Non tutte le grandi eruzioni solari sono associate a una CME significativa, non tutte le CME colpiranno direttamente la Terra e, anche quando lo fanno, gli effetti variano.
Ciò che i satelliti Swarm rilevano dipende da molti fattori, come l'energia, l'orientamento del campo magnetico solare e il numero di particelle cariche che entrano nell'atmosfera terrestre attraverso i poli.
È qualcosa su cui abbiamo ancora molto da imparare e perché questa nuova coppia di meteorologia spaziale è utile per gli scienziati che lavorano per capire cosa succede tra il Sole e la Terra.
"È fantastico che ora possiamo vedere, quasi in tempo reale, le informazioni combinate di SMOS e Swarm", afferma Anja Strømme, responsabile della missione di Swarm. "È emozionante, soprattutto durante la parte più attiva del ciclo solare, vedere cosa potremmo scoprire grazie a queste osservazioni complementari."
Gli esploratori della Terra mostrano la loro versatilità
Le missioni SMOS e Swarm fanno parte della famiglia Earth Explorer dell'ESA. Questi satelliti sono laboratori volanti che testano nuove tecnologie rivoluzionarie per l'osservazione della Terra.
Entrambe le missioni sono durate ben oltre il loro mandato iniziale, e i dati continuano a rivelarsi parte integrante della vita quotidiana. I dati SMOS, ad esempio, vengono utilizzati nelle previsioni degli uragani, mentre i dati Swarm aiutano il tuo smartphone a individuare il nord.
Quest'ultimo progresso segna un'altra impressionante e tempestiva aggiunta al portafoglio di entrambe le missioni.
Il sole, che attraversa picchi e depressioni di attività, sta attualmente raggiungendo il suo “massimo solare” nel 2025. Ciò significa che probabilmente vedremo eruzioni solari più forti e periodi più regolari di meteorologia spaziale nei mesi a venire.
Con SMOS che rileva direttamente ciò che accade sul Sole, avvisando in anticipo in caso di interruzione del GNSS, e Swarm che fornisce dati complementari su ciò che accade più vicino a casa, abbiamo una nuova prospettiva unica sugli effetti del clima spaziale sulla Terra.
"La meteorologia spaziale potrebbe avere origine al di fuori del nostro pianeta, ma le interruzioni della navigazione e dell'energia elettrica mostrano che può avere effetti potenzialmente pericolosi qui sulla Terra", afferma Simonetta Cheli, direttrice dei programmi di osservazione della Terra dell'ESA.
"È quindi emozionante vedere due delle nostre missioni Earth Explorer combinarsi per monitorare gli eventi solari e comprendere meglio come influenzano il nostro pianeta. Ciò dimostra ancora una volta la versatilità e l'eccellenza dei programmi europei di osservazione della Terra."
Restare vigili
Il monitoraggio della meteorologia spaziale è un'attività chiave del programma di sicurezza spaziale dell'ESA, che sarà presto rafforzato dalla missione Vigil dell'ESA.
Vigil, il cui lancio è previsto per il 2031, monitorerà il lato del sole, individuando aree di attività solare potenzialmente pericolosa prima che ruotino verso la Terra.
Vigil fornisce i primi dati operativi 24 ore su 24, 7 giorni su 7 dallo spazio profondo da parte dell'ESA, aumentando il preavviso dei principali effetti meteorologici spaziali da 12-18 ore fino a quattro o cinque giorni in anticipo. Ci consentirà di essere molto più preparati per eventi solari pericolosi, comprese tempeste geomagnetiche potenzialmente distruttive.
Ci fornirà anche molte più informazioni su ciò che potrebbe accadere sul nostro cammino.
Potrebbe essere necessario attendere un po' prima che arrivino i risultati. Dato che Vigil si sta posizionando a 150 milioni di km dietro la Terra, ci vorranno 26 mesi dopo il lancio prima che i dati inizino ad arrivare.
Ma quando ciò accadrà, insieme alle informazioni raccolte da Swarm e SMOS, saremo più attrezzati che mai per comprendere gli effetti della meteorologia spaziale sul sistema terrestre.
Fornito dall'Agenzia spaziale europea
