Τον Σεπτέμβριο του 2012, οι επιστήμονες με τους ανιχνευτές Van Allen που εκτοξεύτηκαν πρόσφατα πήραν άδεια να ενεργοποιήσουν ένα από τα όργανά τους μετά από μόλις τρεις ημέρες στο διάστημα αντί να περιμένουν εβδομάδες, όπως είχε προγραμματιστεί. Ήθελαν να ενεργοποιήσουν το Σχετικιστικό Τηλεσκόπιο Πρωτονίων Ηλεκτρονίων (REPT) έτσι ώστε οι παρατηρήσεις του να επικαλύπτονται με μια άλλη αποστολή που ονομάζεται SAMPEX (Solar, Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer), η οποία σύντομα επρόκειτο να εκτοπιστεί από την τροχιά και να εισέλθει ξανά στην ατμόσφαιρα της Γης.
Τώρα, είναι πολύ χαρούμενοι που το έκαναν, καθώς συνέβη κάτι που κανείς δεν είχε ξαναδεί. Μια προηγουμένως άγνωστη τρίτη ζώνη ακτινοβολίας σχηματίστηκε στις ζώνες ακτινοβολίας Van Allen που περικυκλώνουν τη Γη. Ο επιστήμονας παρακολούθησε –με δυσπιστία– ενώ τα δεδομένα τους έδειχναν ότι η επιπλέον ζώνη σχηματίζεται και στη συνέχεια εξαφανίζεται ξαφνικά, σαν να είχε κοπεί με μαχαίρι. Δεν έχουν δει ακόμη επανάληψη τρίτης ζώνης.
«Πρώτα πιστεύαμε ότι τα όργανά μας δεν λειτουργούσαν σωστά», είπε ο Dan Baker, μέλος της ομάδας Van Allen Probes από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Boulder, «αλλά γρήγορα συνειδητοποιήσαμε ότι βλέπαμε ένα πραγματικό φαινόμενο».
Αυτό που συνέβη είναι ότι λίγο πριν ενεργοποιηθεί το REPT, η ηλιακή δραστηριότητα στον Ήλιο είχε στείλει ενέργεια προς τη Γη που προκάλεσε τη διόγκωση των ζωνών ακτινοβολίας. Τα ενεργητικά σωματίδια στη συνέχεια εγκαταστάθηκαν σε μια νέα διαμόρφωση, δείχνοντας μια επιπλέον, τρίτη ζώνη που εκτείνεται στο διάστημα.
«Μέχρι την πέμπτη ημέρα που ξεκίνησε το REPT, μπορούσαμε να σχεδιάσουμε τις παρατηρήσεις μας και να παρακολουθήσουμε το σχηματισμό μιας τρίτης ζώνης ακτινοβολίας», λέει ο Shri Kanekal, ο αναπληρωτής επιστήμονας της αποστολής για την αποστολή. «Η τρίτη ζώνη παρέμεινε υπέροχα, μέρα με τη μέρα, βδομάδα με την εβδομάδα, για τέσσερις εβδομάδες».
Αυτό το γράφημα δείχνει ενεργειακά δεδομένα ηλεκτρονίων που συγκεντρώθηκαν από τα όργανα του Σχετικιστικού Τηλεσκοπίου Ηλεκτρονίου-Πρωτονίου (REPT), στους δίδυμους δορυφόρους Van Allen Probes σε έκκεντρες τροχιές γύρω από τη Γη, από την 1η Σεπτεμβρίου 2012 έως τις 4 Οκτωβρίου 2012 (οριζόντιος άξονας). Δείχνει τρία διακριτά ενεργειακά κανάλια (μετρούμενα σε megaelectro volt ή MeV). Η τρίτη περιοχή ζώνης (με κίτρινο) και η δεύτερη σχισμή (με πράσινο) επισημαίνονται και υπάρχουν έως ότου μια στεφανιαία εκτόξευση μάζας (CME) τις καταστρέψει την 1η Οκτωβρίου. Ο κατακόρυφος άξονας σε καθεμία είναι L*, ουσιαστικά η απόσταση στη Γη ακτίνες στις οποίες μια γραμμή μαγνητικού πεδίου διασχίζει το μαγνητικό ισημερινό επίπεδο. Πίστωση: LASP
Από την ανακάλυψή τους το 1958, γνωρίζουμε ότι η ζώνη ακτινοβολίας Van Allen αποτελείται από δύο στρώματα σε σχήμα ντόνατς ενεργητικών φορτισμένων σωματιδίων γύρω από τον πλανήτη Γη, που συγκρατούνται στη θέση τους από το μαγνητικό του πεδίο.
Οι επιστήμονες ενσωματώνουν τώρα αυτό που είδαν σε νέα μοντέλα των ζωνών ακτινοβολίας - μια περιοχή που μερικές φορές μπορεί να διογκωθεί δραματικά ως απάντηση στην εισερχόμενη ενέργεια από τον Ήλιο, να προσκρούει σε δορυφόρους και διαστημόπλοια ή να αποτελεί πιθανή απειλή για την ανθρώπινη πτήση στο διάστημα.
Οι ζώνες είναι συνήθως μεταξύ 200 και 60.000 χιλιομέτρων πάνω από τη Γη. το νέο δαχτυλίδι ήταν πολύ πιο έξω.
Εκτοξεύτηκαν στις 30 Αυγούστου 2012 ως η αποστολή Radiation Belt Storm Probes, οι δίδυμοι ανιχνευτές μετονομάστηκαν προς τιμήν του αστροφυσικού James Van Allen που ανακάλυψε τις ζώνες. Οι παρατηρήσεις των ζωνών έδειξαν ότι είναι δυναμικές και μυστηριώδεις. Ωστόσο, αυτός ο τύπος δυναμικής δομής τριών ζωνών δεν παρατηρήθηκε ποτέ, ούτε καν θεωρήθηκε θεωρητικά.
Μια στεφανιαία εκτόξευση μάζας (CME) από τον Ήλιο στις 31 Αυγούστου 2012, το γεγονός που προκάλεσε το σχηματισμό ενός τρίτου δακτυλίου στις ζώνες ακτινοβολίας Van Allen. Πίστωση: NASA
Η σουίτα οργάνων Energetic Particle, Composition, and Thermal Plasma (ECT) στους ανιχνευτές σχεδιάστηκε για να βοηθήσει στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι πληθυσμοί ηλεκτρονίων κινούνται με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός και διεισδύουν ιόντα στο διάστημα ή αλλάζουν ως απόκριση σε μεταβλητές εισροές ενέργειας από τον ήλιο.
Ήδη, αυτό που έχει μάθει η ομάδα είναι να ξαναγράφει τα σχολικά βιβλία για όσα είναι γνωστά για τις ζώνες Van Allen.
«Αυτά τα γεγονότα που καταγράψαμε είναι εξαιρετικά και μας επιτρέπουν ήδη να τελειοποιήσουμε και να επιβεβαιώσουμε τις θεωρίες μας για τη δυναμική της ζώνης με τρόπο που θα οδηγήσει σε προβλεψιμότητα της συμπεριφοράς τους», δήλωσε ο αστροφυσικός Χάρλαν Σπενς, κύριος ερευνητής για το ECT, «που είναι σημαντικό για την κατανόηση του διαστημικού καιρού και τελικά για την ασφάλεια των αστροναυτών και των διαστημικών σκαφών που λειτουργούν σε μια τόσο επικίνδυνη περιοχή του γεωδιαστήματος».
Σε μια ενημέρωση τύπου σήμερα, η ομάδα ρωτήθηκε γιατί αυτό το τρίτο δαχτυλίδι δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ πριν.
«Δεν είχαμε ποτέ ξανά την ικανότητα να δούμε κάτι τέτοιο», είπε ο Nicky Fox, αναπληρωτής επιστήμονας του έργου Van Allen Probes. «Το γεγονός ότι είχαμε μια τόσο εκπληκτική ανακάλυψη μέσα σε λίγες μέρες από την ενεργοποίησή τους δείχνει ότι έχουμε ακόμα μυστήρια να ανακαλύψουμε και να εξηγήσουμε. Αυτό που έδειξαν οι ανιχνευτές Van Allen είναι ότι οι εξελίξεις στην τεχνολογία και την ανίχνευση που έγιναν από τη NASA είχαν ήδη σχεδόν άμεσο αντίκτυπο στη βασική επιστήμη».
Ο Μπέικερ πρόσθεσε: «Όπως είπε κάποτε ο φιλόσοφος Γιόγκι Μπέρα, μπορείτε να παρατηρήσετε πολλά απλά κοιτάζοντας. Αυτό δείχνει ότι όταν ανοίγετε νέα μάτια στο Σύμπαν, μπορείτε πάντα να βρείτε νέα πράγματα».
Η ομάδα θα προσπαθήσει να καταλάβει τι σημαίνει ο τρίτος δακτύλιος για τους αστροναύτες και τους δορυφόρους, παρόλο που ο νέος δακτύλιος είναι πιο μακριά, οι περιοχές στην τροχιά της Γης συνδέονται μαγνητικά με τη νέα περιοχή που σχηματίστηκε.
«Το να γνωρίζουμε περισσότερα για αυτό και να κατανοήσουμε περισσότερα για τη ζώνη είναι σημαντικό για να έχουμε καλύτερα μοντέλα και να μπορούμε να προβλέψουμε τη διάρκεια ζωής των διαστημικών σκαφών», είπε ο Fox.
«Οι δακτύλιοι, οι δορυφόροι, ο διαστημικός σταθμός επηρεάζονται από τον καιρό του διαστήματος», δήλωσε η Mona Kessel, επιστήμονας του προγράμματος Van Allen Probes. «Δεν καταλαβαίνουμε πλήρως τι έχουμε δει, αλλά το διαμορφώνουμε και προσπαθούμε να τα συνδυάσουμε όλα μαζί, οπότε μείνετε συντονισμένοι».
Η ομάδα δημοσίευσε μια εργασία στο περιοδικό Science.
Για περισσότερες πληροφορίες: NASA , U Πανεπιστήμιο του Νιου Χάμσαϊρ
