Οι κεραυνοί στα σύννεφα, μόλις λίγα μίλια πάνω από το έδαφος, καθαρίζουν μια ασφαλή ζώνη στις ζώνες ακτινοβολίας χιλιάδες μίλια πάνω από τη Γη, σύμφωνα με ερευνητές που χρηματοδοτούνται από τη NASA. Το απροσδόκητο αποτέλεσμα επιλύει μια σαραντάχρονη συζήτηση σχετικά με το πώς σχηματίζεται η ασφαλής ζώνη και φωτίζει πώς η περιοχή καθαρίζεται αφού γεμίσει με ακτινοβολία κατά τη διάρκεια μαγνητικών καταιγίδων.
Η ασφαλής ζώνη, που ονομάζεται υποδοχή ζώνης Van Allen, είναι ένα πιθανό καταφύγιο που προσφέρει μειωμένες δόσεις ακτινοβολίας για δορυφόρους που απαιτούν τροχιές Μέσης Γης (MEO). Η έρευνα μπορεί τελικά να εφαρμοστεί για την αφαίρεση των ζωνών ακτινοβολίας γύρω από τη Γη και άλλους κόσμους, μειώνοντας τους κινδύνους του διαστημικού περιβάλλοντος.
«Οι δορυφόροι του Παγκόσμιου Συστήματος εντοπισμού θέσης πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων ξεπερνούν την άκρη της ασφαλούς ζώνης», είπε ο Δρ Τζέιμς Γκριν του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA, Greenbelt, Md. Είναι ο κύριος συγγραφέας της εργασίας σχετικά με την έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Journal of Geophysical Research. «Χωρίς το καθαριστικό αποτέλεσμα από τον κεραυνό, θα υπήρχε μόνο μια μεγάλη ζώνη ακτινοβολίας, χωρίς εύκολα προσβάσιμο μέρος για να τοποθετηθούν δορυφόροι», είπε.
Εάν οι ζώνες ακτινοβολίας Van Allen ήταν ορατές από το διάστημα, θα έμοιαζαν με ένα ζευγάρι ντόνατς γύρω από τη Γη, το ένα μέσα στο άλλο, με τον πλανήτη στην τρύπα του πιο εσωτερικού. Η υποδοχή της ζώνης Van Allen θα εμφανιζόταν ως χώρος μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού ντόνατ. Οι ζώνες αποτελούνται από ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια υψηλής ταχύτητας (ηλεκτρόνια και ατομικοί πυρήνες) παγιδευμένα στο μαγνητικό πεδίο της Γης. Το μαγνητικό πεδίο της Γης έχει αόρατες γραμμές μαγνητικής δύναμης που αναδύονται από τη Νότια πολική περιοχή, έξω στο διάστημα και πίσω στη βόρεια πολική περιοχή. Επειδή τα σωματίδια της ζώνης ακτινοβολίας είναι ηλεκτρικά φορτισμένα, ανταποκρίνονται στις μαγνητικές δυνάμεις. Τα σωματίδια περιστρέφονται γύρω από τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου της Γης, αναπηδώντας από πόλο σε πόλο όπου συγκεντρώνεται το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη.
Οι επιστήμονες συζήτησαν δύο θεωρίες για να εξηγήσουν πώς εκκαθαρίστηκε η ασφαλής ζώνη. Η εξέχουσα θεωρία έλεγε ότι τα ραδιοκύματα από το διάστημα, που δημιουργούνται από αναταράξεις στη ζώνη, το καθάρισαν. Μια εναλλακτική θεωρία, που επιβεβαιώθηκε από αυτή την έρευνα, δήλωσε ότι τα ραδιοκύματα που παράγονται από κεραυνούς ήταν υπεύθυνα. «Μας συναρπάσει η ανακάλυψη στοιχείων που υποστήριζαν σθεναρά τη θεωρία των κεραυνών, γιατί συνήθως σκεφτόμαστε πώς το διαστημικό περιβάλλον επηρεάζει τη Γη και όχι το αντίστροφο», είπε ο Green.
Η λάμψη που βλέπουμε από τον κεραυνό είναι μόνο μέρος της συνολικής ακτινοβολίας που παράγει. Ο κεραυνός παράγει επίσης ραδιοκύματα. Με τον ίδιο τρόπο που το ορατό φως κάμπτεται από ένα πρίσμα, αυτά τα ραδιοκύματα κάμπτονται από ηλεκτρικά φορτισμένο αέριο που παγιδεύεται στο μαγνητικό πεδίο της Γης. Αυτό κάνει τα κύματα να ρέουν έξω στο διάστημα κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου της Γης.
Σύμφωνα με τη θεωρία των κεραυνών, τα ραδιοκύματα καθαρίζουν την ασφαλή ζώνη αλληλεπιδρώντας με τα σωματίδια της ζώνης ακτινοβολίας, αφαιρώντας λίγη από την ενέργειά τους και αλλάζοντας την κατεύθυνσή τους. Αυτό χαμηλώνει το σημείο καθρέφτη, το μέρος πάνω από τις πολικές περιοχές όπου τα σωματίδια αναπηδούν. Τελικά, το σημείο καθρέφτη γίνεται τόσο χαμηλό. βρίσκεται στην ατμόσφαιρα της Γης. Όταν συμβεί αυτό, τα σωματίδια της ζώνης ακτινοβολίας δεν μπορούν πλέον να αναπηδήσουν πίσω στο διάστημα, επειδή συγκρούονται με τα σωματίδια της ατμόσφαιρας και διαχέουν την ενέργειά τους.
Για να επιβεβαιώσει τη θεωρία, η ομάδα χρησιμοποίησε έναν παγκόσμιο χάρτη δραστηριότητας κεραυνών που φτιάχτηκε με το διαστημόπλοιο Micro Lab 1. Χρησιμοποίησαν δεδομένα ραδιοκυμάτων από το Radio Plasma Imager στο Imager for Magnetopause στο διαστημόπλοιο Aurora Global Exploration (IMAGE), σε συνδυασμό με αρχειακά δεδομένα από το διαστημόπλοιο Dynamics Explorer. Το IMAGE και το Dynamics Explorer έδειξαν ότι η δραστηριότητα των ραδιοκυμάτων στην ασφαλή ζώνη ακολουθούσε στενά τα επίγεια μοτίβα κεραυνών που παρατηρήθηκαν από το Micro Lab 1.
Σύμφωνα με την ομάδα, δεν θα υπήρχε συσχέτιση εάν τα ραδιοκύματα προέρχονταν από το διάστημα αντί από τη Γη. Κατέληξαν στο συμπέρασμα όταν οι μαγνητικές καταιγίδες, που προκαλούνται από τη βίαιη ηλιακή δραστηριότητα, διοχετεύουν μια νέα παροχή σωματιδίων υψηλής ταχύτητας στην ασφαλή ζώνη, και οι κεραυνοί τα απομακρύνουν σε λίγες μέρες.
Οι μηχανικοί μπορεί τελικά να σχεδιάσουν διαστημόπλοια για να παράγουν ραδιοκύματα στη σωστή συχνότητα και θέση για να καθαρίσουν τις ζώνες ακτινοβολίας γύρω από άλλους πλανήτες. Αυτό θα μπορούσε να είναι χρήσιμο για την ανθρώπινη εξερεύνηση ενδιαφέροντων σωμάτων όπως το φεγγάρι του Δία, Ευρώπη, το οποίο περιφέρεται εντός της ζώνης έντονης ακτινοβολίας του γιγάντιου πλανήτη.
Η ερευνητική ομάδα περιελάμβανε τους Δρ. Scott Boardsen, Leonard Garcia, William Taylor και Shing Fung από τον Goddard. και ο Δρ. Bodo Reinisch, Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης, Lowell. Για εικόνες και πληροφορίες σχετικά με αυτήν την έρευνα στον Ιστό, επισκεφθείτε: http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/image_lightning.html
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων της NASA
