Le simulazioni al computer spiegano come gli elettroni con energie ad ampio raggio piovano nell'atmosfera superiore e media della Terra durante un fenomeno noto come aurora pulsante. Le scoperte, pubblicato sulla rivista Lettere di ricerca geofisica , suggeriscono che gli elettroni di energia superiore risultanti da questo processo potrebbero causare la distruzione della parte dell'ozono nella mesosfera, circa 60 chilometri sopra la superficie terrestre. Lo studio è stato una collaborazione tra scienziati in Giappone, anche all'Università di Nagoya, e colleghi negli Stati Uniti, anche dalla NASA.

Le luci del nord e del sud di cui le persone sono in genere consapevoli, chiamate aurora boreale e australis, sembrano tende colorate di rosso, verdi, e viola che si diffondono nei cieli notturni. Ma c'è un altro tipo di aurora che si vede meno frequentemente. L'aurora pulsante assomiglia più a indistinti fili di nuvole che strimpellano nel cielo.

Gli scienziati hanno sviluppato solo di recente le tecnologie che consentono loro di capire come si forma l'aurora pulsante. Ora, un gruppo di ricerca internazionale, guidato da Yoshizumi Miyoshi dell'Istituto per la ricerca ambientale spazio-terra dell'Università di Nagoya, ha sviluppato una teoria per spiegare le precipitazioni di elettroni ad ampia energia delle aurore pulsanti e ha condotto simulazioni al computer che convalidano la loro teoria.

Le loro scoperte suggeriscono che gli elettroni sia a bassa che ad alta energia provengono simultaneamente da interazioni tra onde di coro ed elettroni nella magnetosfera terrestre.

Le onde chorus sono onde di plasma generate vicino all'equatore magnetico. Una volta formato, viaggiano verso nord e verso sud, interagiscono con gli elettroni della magnetosfera terrestre. Questa interazione energizza gli elettroni, disperdendoli nell'alta atmosfera, dove rilasciano l'energia luminosa che appare come un'aurora pulsante.

Gli elettroni che risultano da queste interazioni vanno da quelli a bassa energia, di poche centinaia di kiloelettronvolt, a quelli ad altissima energia, di diverse migliaia di kiloelettronvolt, o 'megaelettron' volt.

Miyoshi e il suo team suggeriscono che gli elettroni ad alta energia delle aurore pulsanti sono elettroni "relativistici", altrimenti noti come elettroni killer, a causa dei danni che possono causare quando penetrano i satelliti.

"La nostra teoria indica che i cosiddetti elettroni killer che precipitano nell'atmosfera centrale sono associati all'aurora pulsante, e potrebbe essere coinvolto nella distruzione dell'ozono, "dice Miyoshi.

Il team prevede di testare la loro teoria studiando le misurazioni effettuate durante una missione spaziale chiamata "perdita attraverso pulsazioni aurorali microburst" (LAMP), il cui lancio è previsto per dicembre 2021. LAMP è una collaborazione tra NASA, la Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Università di Nagoya, e altre istituzioni. Gli esperimenti LAMP potranno osservare gli elettroni killer associati all'aurora pulsante.

La carta, "Microburst di elettroni relativistici come coda ad alta energia di elettroni pulsanti dell'aurora, " è stato pubblicato online in Lettere di ricerca geofisica il 13 ottobre, 2020.