Μυστηριώδης ζώνη ακτινοβολίας τύλιξε παροδικά τη Γη

Two giant swaths of radiation, known as the Van Allen Belts, surrounding Earth were discovered in 1958. In 2012, observations from the Van Allen Probes showed that a third belt can sometimes appear. The radiation is shown here in yellow, with green representing the spaces between the belts. Credit: NASA/Van Allen Probes/Goddard Space Flight Center

Τα επτά δισεκατομμύρια των κατοίκων της Γης δεν αντιλήφθηκαν το παραμικρό, όμως τον περασμένο Σεπτέμβριο ο πλανήτης είχε «τυλιχτεί» επί τέσσερις εβδομάδες από ένα πέπλο πολύ ισχυρών φορτισμένων σωματιδίων. Ερευνητικά σκάφη της NASA αποκάλυψαν την παροδική ύπαρξη γύρω από τη Γη μιας τρίτης ζώνης ακτινοβολίας Βαν λεν, την οποία οι επιστήμονες αγνοούσαν παντελώς.
Μετά την πρώτη έκπληξη οι ειδικοί αδημονούν να μελετήσουν περαιτέρω το φαινόμενο, το οποίο μπορεί να είναι επικίνδυνο για τους δορυφόρους, τις επανδρωμένες διαστημικές αποστολές αλλά και τα επίγεια ηλεκτρονικά συστήματα.Οι ζώνες ακτινοβολίας Βαν Άλλεν ανακαλύφθηκαν το 1958 από τον Τζέιμς Βαν Άλλεν, από τον οποίο και πήραν το όνομά τους. Πρόκειται για δυο δαχτυλίδια που σχηματίζονται από σωματίδια υψηλής ενέργειας –τα «ηλεκτρόνια-δολοφόνους», όπως τα αποκαλούν – τα οποία παγιδεύονται στο μαγνητικό πεδίο της Γης μαζί με πρωτόνια.
Η εσωτερική ζώνη, η οποία βρίσκεται πιο κοντά στον πλανήτη μας, είναι σχετικά σταθερή. Η εξωτερική ζώνη, η οποία αρχίζει να εκτείνεται από ένα υψόμετρο 13.000 ως 40.000 χλμ από την επιφάνεια της Γης, είναι εξαιρετικά ασταθής και παρουσιάζει τεράστιες διακυμάνσεις. Μέσα σε μερικές ώρες, ή και λεπτά, τα ηλεκτρόνια που την αποτελούν μπορούν να αγγίξουν την ταχύτητα του φωτός ενώ το μέγεθός της μπορεί να γίνει εκατονταπλάσιο.
Αν και η ύπαρξή τους είναι γνωστή εδώ και δεκαετίες, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πολλά για αυτές τις ζώνες ακτινοβολίας, πέραν του ότι μπορούν να προκαλέσουν βλάβες σε δορυφόρους και διαστημόπλοια ή και στα ηλεκτρονικά συστήματα εδώ στη Γη. Στις 30 Αυγούστου του 2012 η NASA εκτόξευσε τα δυο ερευνητικά σκάφη Van Allen με στόχο την άντληση περισσότερων πληροφοριών σχετικά με αυτές.

How do you like my shiny new belt? (Image: D. N. Baker et al.)

Η μεγάλη έκπληξη

Στις 2 Σεπτεμβρίου, μόλις μερικές ημέρες μετά την εκτόξευσή τους, οι δορυφόροι Van Allen έκαναν την έκπληξη. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Μπόλντερ, οι οποίο έχουν αναπτύξει τα όργανα που φέρουν τα ερευνητικά σκάφη, είδαν να σχηματίζεται μπροστά στα μάτια τους μια τρίτη ζώνη ακτινοβολίας σε μια διαδικασία που δεν προβλέπεται από καμία θεωρία.

«Ήταν τόσο παράξενο που πίστεψα ότι κάτι δεν πάει καλά στα όργανα» ανέφερε στο σχετικό δελτίο Τύπου του πανεπιστημίου ο Νταν Μπέικερ, επικεφαλής ερευνητής του προγράμματος και κύριος συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Science». «Είδαμε όμως ταυτόσημα δεδομένα και στο δεύτερο σκάφος. Δεν μπορούσαμε παρά να συμπεράνουμε ότι ήταν αλήθεια».

Ενώ τα αρχικά δεδομένα έδειχναν τις δυο ζώνες Βαν Άλλεν ακριβώς όπως θα έπρεπε να είναι με βάση τις θεωρίες, τη δεύτερη μέρα του Σεπτεμβρίου η εξωτερική ζώνη άρχισε να γίνεται πολύ συμπαγής (σχηματίζοντας ένα «δαχτυλίδι αποθήκευσης» όπως το ονόμασαν οι ερευνητές) ενώ ένα τρίτο, πιο αραιό, δαχτυλίδι από ηλεκτρόνια σχηματίστηκε στην εξωτερική πλευρά της. Το εξωτερικό δαχτυλίδι άρχισε να διασπάται την τρίτη εβδομάδα ώσπου τελικά, την 1η Οκτωβρίου, ένα ισχυρό διαπλανητικό ωστικό κύμα προερχόμενο μάλλον από τον Ήλιο διέλυσε παντελώς τα υπολείμματά του και μαζί και το «δαχτυλίδι αποθήκευσης» μέσα σε μια ώρα. Στη συνέχεια σχηματίστηκαν ξανά οι δυο «αναμενόμενες» ζώνες ακτινοβολίας, οι οποίες και παρέμειναν τους επόμενους μήνες.

This graph shows energetic electron data gathered by the Relativistic Electron-Proton Telescope (REPT) instruments, on the twin Van Allen Probes satellites in eccentric orbits around the Earth, from Sept. 1, 2012 to Oct. 4, 2012 (horizontal axis). It shows three discrete energy channels (measured in megaelectron volts, or MeV). The third belt region (in yellow) and second slot (in green) are highlighted, and exist up until a coronal mass ejection (CME) destroys them on Oct. 1. The vertical axis in each is L*, effectively the distance in Earth radii at which a magnetic field line crosses the magnetic equatorial plane. Credit: LASP

Επανεξέταση των θεωριών

Η ανακάλυψη οπωσδήποτε οδηγεί τους ειδικούς στο συμπέρασμα ότι θα πρέπει να επανεξετάσουν τις θεωρίες τους, προς το παρόν όμως πολλές παράμετροι είναι άγνωστοι, με πρώτο και κυριότερο τη συχνότητα της εμφάνισης της τρίτης ζώνης. «Δεν έχουμε ιδέα πόσο συχνά συμβαίνει κάτι τέτοιο» ανέφερε ο δρ Μπέικερ. «Μπορεί να συμβαίνει αρκετά συχνά, δεν είχαμε όμως τα κατάλληλα εργαλεία για να το δούμε».

Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν επίσης από πού προέρχονται τα ηλεκτρόνια που σχηματίζουν το «δαχτυλίδι αποθήκευσης» ούτε ποια αιτία προκαλεί την επιτάχυνση των φορτισμένων σωματιδίων, αν και θεωρούν ότι αυτή θα πρέπει να έχει σχέση με την ηλιακή δραστηριότητα και την αλληλεπίδρασή της με το μαγνητικό πεδίο της Γης.
Τα επόμενα δεδομένα των δορυφόρων Van Allen αναμένονται επομένως με ιδιαίτερο ενδιαφέρον, όχι μόνο από την ερευνητική ομάδα, αλλά και από τους θεωρητικούς που ασχολούνται με το μαγνητικό πεδίο της Γης και τον διαστημικό καιρό. «Η ανακάλυψη μάς φέρνει πραγματικά αντιμέτωπους με ένα πολύ σημαντικό ερώτημα και πολλά σημαντικά αινίγματα» δήλωσε στο περιοδικό «New Scientist» ο Γιούρι Σπριτς του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες ο οποίος δεν μετείχε στην ερευνητική ομάδα αλλά ετοιμάζει μια μελέτη επί του θέματος.
Όπως ανέφερε ο ειδικός, τον περασμένο Σεπτέμβριο δεν σημειώθηκαν σε δορυφόρους δυσλειτουργίες πους θα μπορούσαν να συνδεθούν με το φαινόμενο.

Πηγή: Newsroom ΔΟΛ
 http://www.newscientist.com/article/dn23223-mystery-ring-of-radiation-briefly-encircled-earth.html

Journal reference: Science, DOI: 10.1126/science.1233518
 http://www.universetoday.com/100372/surprising-third-radiation-belt-found-around-earth/