Studiare il Sole per proteggere la Terra e gli astronauti

La Terra, con la sua atmosfera e il suo campo magnetico, ci protegge dalle insidie dello spazio: meteoriti, radiazioni cosmiche, vento solare. Le difese sono forti, ma non insormontabili, ogni tanto qualcosa fa breccia, ma spesso colpisce zone inabitate. Non sempre. I danni possono essere più o meno ingenti, soprattutto possono essere limitati se previsti per tempo. La NASA lancerà nei prossimi 5 anni una nuova missione per lo studio del meteo spaziale, che si aggiunge ad altre già in corso, per capire meglio come e quando si generano flussi intensi di vento solare e prevedere il loro impatto sulla Terra.

I pericoli dal Sole

Il vento solare è costituito da particelle cariche espulse dal Sole in grossa quantità a causa di fenomeni magnetici già sommariamente studiati, ma che necessitano sempre di continui approfondimenti. Durante il periodo di massima attività, il Sole può espellere ingenti quantità di materia in un singolo evento (CME, coronal mass ejection – espulsione di massa coronale) generando una raffica di plasma che si allontana in direzione radiale a velocità generalmente compresa tra 300 e 800 km/s. Gli effetti visibili sulla Terra si manifestano solo ad alte latitudini, dove il campo magnetico terrestre è più debole, e lo fanno in modo spettacolare. Le particelle di plasma interagiscono con gli atomi della ionosfera terrestre, eccitandoli e aumentando il loro stato energetico; quando liberano l’energia acquisita, emettono fotoni in svariate lunghezze d’onda. Traducendo dalla fisica all’arte, questo fenomeno dipinge il cielo con colori vivaci.

Madre natura dietro tutte le cose colorate nasconde dei pericoli sconosciuti, ed è anche questo il caso. Non ci sono grossi pericoli per la vita e la salute umana all’interno della magnetosfera terrestre, ma da quando l’uomo si affida alla tecnologia, ci sono rischi per la società che ha costruito, che può essere vittima di gravi interruzioni dei servizi. Il primo evento di tempesta solare registrato e con conseguenze risale al 1859 ed è stato scoperto da un astronomo inglese, Carrington. L’evento di Carrington fu di una intensità mai registrata sulla Terra, né precedentemente né successivamente, e permise all’astronomo di osservare un CME semplicemente proiettando tramite un piccolo telescopio rifrattore l’immagine del Sole su un vetro dipinto di bianco. Ricalcò le macchie da quella proiezione e tramandò fino ai giorni nostri quella che effettivamente è la prima immagine di un evento CME. L’aurora polare generata da quell’evento fu visibile fino a bassissime latitudini, osservate anche da Roma, dal Giappone, dal Messico fino addirittura alla Colombia, quasi all’equatore, sfruttando l’anomalia del Sud Atlantico. A quei tempi i danni furono circoscritti solo ai telegrafi che cessarono di funzionare.

Se l’evento CME del 1859 accadesse ai giorni nostri, le conseguenze sarebbero catastrofiche, specialmente se l’impatto dovesse arrivare fino alle basse latitudini: computer, cellulari, internet, elettricità, ospedali, banche, tutto fa affidamento sulla tecnologia, tutto subirebbe un disservizio più o meno marcato. I danni economici per la società sarebbero mostruosi, dell’ordine del migliaio di miliardi di euro, portando una crisi globale da cui l’umanità non si potrebbe riprendere se non dopo una decina d’anni. Un evento di portata minore occorse nel 1989, quando la tecnologia aveva già preso piede su scala globale, causando danni solo alle nazioni ad alte latitudini. In Canada si registrò un blackout di una decina d’ore, i computer della borsa di Toronto andarono in tilt, le radio ad alta frequenza usate da un contingente militare delle Nazioni Unite cessarono di funzionare proprio nel bel mezzo di un operazione in Namibia.

Fuori dalla magnetosfera terrestre le difese sono nulle, spesso i satelliti vengono messi in safe mode durante un probabile impatto con un flusso di particelle cariche, sia che venga dal sole, sia da altrove, ad esempio quando devono attraversare le fasce di Van Allen, e comunque tutte le parti sensibili devono essere chiuse in una gabbia di Faraday. Ma per i futuri astronauti che voleranno oltre l’orbita bassa terrestre, questo potrà essere un problema. Magari non per la prima missione con equipaggio di breve durata del programma Artemis nel 2024, ma per un soggiorno di lunga durata il problema deve essere analizzato e valutato. Predire un CME potrebbe fare la differenza tra una missione di successo e un fallimento fatale.

Gli studi della NASA

Oltre alle sonde spaziali già operative per lo studio del Sole, tra cui Stereo-A, SDO e Parker Solar Probe (che proprio domenica scorsa, 1º settembre, ha raggiunto il record di oggetto artificiale più vicino al Sole da sempre, solo 24 milioni di km dalla superficie), la NASA ha stanziato un finanziamento di 400.000 dollari per la programmazione dettagliata di 3 missioni nei prossimi 9 mesi, al termine dei quali ne selezionerà una sola per essere finanziata in toto, entro un massimo di 55 milioni di dollari. Le tre missioni sono EUVST, AETHER e EZIE.

Extreme Ultraviolet High-Throughput Spectroscopic Telescope (EUVST) è una missione di opportunità, da lanciare insieme al satellite Solar-C della JAXA nel 2025, il più grande telescopio solare che sia mai stato mandato nello spazio, con un diametro di circa un metro e mezzo. Lo scopo è di visualizzare su più lunghezze d’onda contemporaneamente come si comporta la corona solare durante un’eruzione che provoca un evento CME. EUVST servirà a capire l’interazione tra il campo magnetico e il plasma nell’atmosfera solare.

Aeronomy at Earth: Tools for Heliophysics Exploration and Research (AETHER) è costituita da uno strumento da mandare sulla Stazione Spaziale Internazionale entro il 2024. L’obiettivo questa volta è la ionosfera terrestre e capire come si comporta durante una tempesta solare. La missione comprende un piccolo dispositivo da installare all’esterno della ISS coadiuvato con strumenti da Terra per osservare contemporaneamente un fenomeno dallo spazio e dalla superficie.

Electrojet Zeeman Imaging Explorer (EZIE) comprende una piccola costellazione di 3 nanosatelliti per l’osservazione di un fenomeno ancora poco conosciuto, electrojet, che si verifica tra i 100 e 150 km di quota, sopra l’equatore e sopra le calotte polari. Sono delle correnti formate da elettroni in movimento nella ionosfera. EZIE avrà il compito di capire come si formano e come si evolvono questi fenomeni. La missione verrà lanciata non dopo il 2024.

Fonte: NASA