Riconnessione magnetica: vedere per credere

Brillamenti solari, tempeste magnetiche, espulsioni di massa coronale: tutti questi fenomeni – così come le conseguenze che essi hanno sul nostro pianeta – si possono ricondurre al processo di riconnessione magnetica. Da anni gli astrofisici cercano di capire come avvenga questo fenomeno, così potente da accelerare una particella fino alla velocità della luce e di scatenare violente tempeste magnetiche. Oggi, grazie alla missione Magnetospheric Multiscale (MMS) della NASA, i fisici dell’università del Maryland hanno finalmente potuto osservare dal vivo che cosa accade quando il campo magnetico solare si scontra con quello terrestre: le immagini restituite da MMS permettono di ricostruire il fenomeno con una precisione mai raggiunta prima d’ora.

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Una delle più spettacolari eruzioni solari, colta dalla sonda Skylab il 19 dicembre 1973 (Foto: Wikimedia Commons).

La magnetosfera: uno scudo invisibile per la Terra

La regione di spazio influenzata dal campo geomagnetico prende il nome di magnetosfera ed è uno dei punti di maggiore interesse per gli astrofisici: la magnetosfera agisce come uno scudo invisibile, in grado di schermare il potente campo magnetico del Sole e di deviare la traiettoria delle particelle cariche del vento solare. Senza di essa, difficilmente sul nostro pianeta si sarebbero potute sviluppare le condizioni ideali per la vita.

Per avere un’idea dell’importanza del campo geomagnetico, basti pensare a tutti gli inconvenienti che si verificano quando l’attività solare aumenta di intensità. Un esempio recente risale al 2003: tra il 28 e il 29 ottobre si verificarono alcuni violenti brillamenti solari e esplusioni di massa coronale (CME), che hanno proiettato verso la il nostro pianeta uno tsunami di radiazioni. In occasione di quelle che oggi sono ricordate come Halloween solar storms (tempeste solari di Halloween), in molte zone del Nord America si ebbero imponenti aurore polari, visibili fino in Texas. Il fenomeno fu però accompagnato anche da molti inconvenienti, come l’inattivazione dei satelliti in orbita, interferenze nelle comunicazioni radio e nei GPS e il rischio, per gli aerei in volo, di essere esposti a radiazioni superiori alla norma.

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Rappresentazione delle linee di campo della magnetosfera terrestre (Immagine: Wikimedia Commons).

Che cos’è la riconnessione magnetica?

Dietro tutti questi “misfatti” c’è lo zampino della riconnessione magnetica, il fenomeno fisico che si manifesta nel plasma spaziale quando le linee di due campi magnetici opposti (quello solare e quello terrestre) si spezzano e si ricompongono le une con le altre. Pur essendo nota da tempo, nessuno è mai riuscito a osservare la riconnessione al di fuori delle simulazioni di laboratorio. Tuttavia, grazie alle immagini delle sonde MMS, gli scienziati dell’Università del Maryland hanno ora colto in flagrante la riconnessione magnetica: è un risultato storico, che spiega per la prima volta come, nella magnetosfera, l’energia magnetica si possa convertire nell’energia cinetica di particelle cariche.
Grazie ai dati raccolti dalla quattro sonde MMS, lanciate dalla NASA nel marzo 2015, è stata finalmente dimostrata la demagnetizzazione e l’accelerazione degli elettroni nei punti in cui il campo magnetico terrestre entra in contatto con quello solare.

Gli scienziati hanno inoltre misurato l’intensità del campo elettrico che si è genera per dissipazione del campo magnetico e hanno identificato le particelle cariche che si formano in corrispondenza dei punti di riconnessione magnetica.

In questo video della NASA (in inglese) potete trovare una panoramica sulla missione MMS e sul fenomeno della riconnessione magnetica:

 

Aggiornamenti meteo dallo spazio

Ora che la riconnessione magnetica è stata dimostrata e osservata dal vivo, la vera sfida è capire come essa avvenga. Come possono le linee di campo interrompersi, riconnettersi e liberare quantità enormi di energia? Il fenomeno avviene in modo ordinato o turbolento? Inoltre, i risultati ottenuti fino ad ora riguardano solo la zona di magnetosfera compresa tra il Sole e la Terra. Ma il campo magnetico del nostro pianeta si estende, con una forma completamente diversa, anche sul lato della Terra opposto al Sole: quali caratteristiche fisiche ha in questa zona il campo geomagnetico?

Rispondere a queste domande permetterà agli astrofisici di comprendere meglio anche i fenomeni magnetici alla base dello space weather (brillamenti, tempeste magnetiche ecc.) e della loro periodicità.

Immagine box e banner: Wikimedia Commons

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