Пробиена е наводно непробојната радијациска бариера околу Земјата

Радијациската бариера околу Земјата, за која научниците со години веруваа дека е непробојна, сепак може да попушти при екстремни сончеви бури. Откритието покажува дека сателитите и астронаутите можат да бидат изложени на опасно зрачење и во делови од вселената што досега се сметаа за заштитени.

Земјата е опкружена со таканаречените Ван Аленови појаси – две области во облик на крофна, исполнети со протони и електрони со голема енергија, кои ги заробува магнетното поле на нашата планета.

Во надворешниот појас преовладуваат електрони што добиваат енергија под влијание на Сонцето, додека голем дел од протоните во внатрешниот појас потекнуваат од честички што настануваат кога космичките зраци ќе удрат во Земјината атмосфера.

Повеќе од една деценија се сметаше дека внатрешниот појас претставува непробојна пречка за исклучително брзите и опасни електрони, познати како „електрони убијци“, и не им дозволува да се приближат премногу до Земјата.

Но за време на силната сончева бура во мај 2024 година, еден јапонски сателит забележал дека електроните токму во оваа област добиваат огромна енергија, иако научниците веруваа дека тоа таму не е можно, вели Саенс алерт.

„Покажуваме дека оваа бариера може да биде пробиена при екстремни вселенски временски услови“, пишува тимот предводен од физичарот Јошизуми Мијоши од Универзитетот во Нагоја, во истражувањето објавено во списанието Геофизикал рисрч летерс.

Таканаречените „електрони убијци“ претставуваат сериозна опасност во вселената околу Земјата. Под влијание на електромагнетните бранови, особено за време на геомагнетни бури, овие честички можат да достигнат брзина речиси еднаква на брзината на светлината.

Имаат толку голема енергија што можат да поминат низ заштитните обвивки на сателитите, да ја оштетат нивната електроника и да им го скратат работниот век. Претставуваат опасност и за астронаутите поради зголемената изложеност на зрачење.

Во 2014 година, набљудувањата на сондите Ван Ален на НАСА открија необично јасна граница на оддалеченост од околу три Земјини радиуси од центарот на планетата. Најенергичните електрони ретко ја преминуваа таа граница кон Земјата.

Научниците ја нарекоа „непробојна бариера“. Сметаа дека електромагнетните бранови во областа со ладна плазма околу Земјата ги исфрлаат електроните од нивните вообичаени патеки и ги насочуваат кон атмосферата, спречувајќи ги да навлезат подлабоко.

Но уште во 2018 година се појавија сомнежи дека станува збор за вистинска бариера. Истражувачите претпоставија дека електроните можат да навлезат подлабоко под влијание на промените во Земјиното магнетно поле, но геомагнетните бури обично стивнуваат пред тоа да се случи.

Во 2024 година, една анализа на податоци собрани меѓу 1996 и 2006 година покажа дека електромагнетните бранови создадени од молњите можат да ги насочат опасните електрони од внатрешниот радијациски појас кон Земјината атмосфера.

Тоа беше дополнителен доказ дека и во областа што наводно ја штити непробојната бариера веќе постојат високоенергетски електрони.

А потоа, во мај 2024 година, се случи една од најсилните сончеви бури.

Низа силни ерупции на Сонцето исфрлија милијарди тони наелектризирана плазма, која со огромна брзина се разлета низ Сончевиот Систем.

На Земјата тоа предизвика геомагнетна бура од категоријата Г5, највисоката на скалата за вакви бури. Нејзините ефекти беа забележани дури и на дното на океанот.

Бурата драстично го намали количеството ладна плазма во областа околу Земјата наречена плазмасфера. Така се создадоа услови за засилување на посебен вид електромагнетни бранови, познати како „хорски бранови“.

„Кога ќе се претворат во звук, звучат како птичја песна“, објаснува Мијоши.

Но наместо да ги растераат електроните, овие бранови им дале огромна дополнителна енергија, и тоа токму во внатрешноста на наводно непробојната бариера.

Клучните докази ги обезбеди јапонскиот сателит Арасе, кој ги следи радијациските појаси од 2017 година.

Додека бурата стивнувала, сателитот забележал нагло зголемување на количеството исклучително брзи електрони во внатрешноста на бариерата. Кај електроните со енергија од околу три мегаелектронволти, нивниот проток се зголемил повеќе од 5.000 пати во споредба со периодот пред бурата.

Особено важен бил редоследот на промените.

Прво се зголемил бројот на електроните со помала енергија. Околу 12 часа подоцна се појавиле електрони со поголема енергија, а по приближно еден ден нагло пораснал и бројот на оние со енергија поголема од три мегаелектронволти.

Тоа покажува дека електроните не биле само потиснати кон Земјата од подалечните делови на вселената, туку добивале дополнителна енергија на самото место, во областа што дотогаш се сметаше за заштитена.

Научниците открија и зголемена концентрација на електрони во близина на границата на бариерата. Таквиот распоред укажува дека честичките прво добивале енергија таму, а потоа се ширеле во двете насоки.

Според истражувачите, токму намалувањето на ладната плазма создало услови електроните да се однесуваат на начин што вообичаено се забележува само многу подалеку од Земјата.

Последиците траеле со месеци. Сателитот Арасе бележел постепено намалување на количеството високоенергетски електрони сè до октомври 2024 година, кога нова сончева бура го погоди просторот околу Земјата.

„Ова откритие покажува колку е важно да разбереме и да можеме да предвидиме како се однесуваат електроните со голема енергија при екстремни вселенски временски услови“, вели Мијоши.

„Таквото знаење е важно за процена на опасностите од зрачењето за вселенските летала и за подобрување на идните прогнози за вселенските временски услови.“

Откритието ја менува досегашната претстава за заштитата што ја обезбедуваат радијациските појаси. Дури и областите што се сметаа за непробојни можат да станат опасни при силни сончеви бури, а тоа значи дека процените за безбедноста на сателитите и астронаутите ќе мора да ги земат предвид и ваквите екстремни услови.