Fulgerul poate trimite „electroni ucigași” în spațiu cu o viteză apropiată de cea a luminii

Furtunile cu fulgere sunt unele dintre cele mai spectaculoase, sălbatice și dramatice evenimente pe care le are lumea noastră de oferit – dar efectele nu sunt îndreptate doar spre suprafața Pământului.

Conform unor noi cercetări, furtunile cu fulgere pot smulge electroni „ucigași” de mare energie din centura de radiații a planetei și îi pot arunca în toate direcțiile. Aceasta este o nouă legătură între meteorologia terestră și „vremea” din spațiul din jurul nostru și ne-ar putea ajuta să ne protejăm mai bine echipamentele spațiale și oamenii pe care îi trimitem pe orbită.

• De ce ne curge nasul de la mâncarea picantă?
• Sunt alimentele fermentate bune pentru intestine sau doar delicioase?

„Aceste particule sunt cele înfricoșătoare sau ceea ce unii oameni numesc electroni ucigași”, spune inginerul aerospațial Max Feinland de la Universitatea din Colorado, Boulder. „Ele pot penetra metalul de pe sateliți, pot lovi plăcile de circuit și pot fi cancerigene dacă lovesc o persoană în spațiu”.

Centurile de radiații Van Allen care înconjoară planeta noastră ca o gogoașă uriașă sunt un produs al câmpului magnetic al Pământului, care captează particulele încărcate de vântul care suflă constant dinspre Soare. Centura interioară se întinde între 640 și 9.600 de kilometri altitudine, iar centura exterioară între aproximativ 13.500 și 58.000 de kilometri.

Această capcană este bună pentru planeta noastră; ne protejează de vântul solar și de particulele încărcate cu care am fi loviți altfel. Dar particulele pot scăpa.

Unele dintre cele mai spectaculoase evenimente pe care le are lumea noastră

Electronii așa-numiți „ucigași” sunt cei care au atât de multă energie încât se deplasează cu o viteză apropiată de cea a luminii, sau viteza relativistă.

Deoarece au o energie atât de mare, ecranarea nu îi poate ține la distanță; ei pot penetra sateliții (și există o mulțime de sateliți pe orbita terestră joasă în zilele noastre), transportând o sarcină care riscă să deterioreze componentele electronice din interior și să scurteze durata de viață a tehnologiei. Electronii ucigași necontrolați nu sunt buni nici pentru sănătatea umană, putând expune astronauții la doze periculoase de radiații cosmice.

Trebuie remarcat faptul că și în tratarea cancerului folosim electroni de mare viteză. Cu toate acestea, în general, aceste particule rapide nu fac ca nimic legat de oameni să se simtă bine în calea lor.

Există procese care pot accelera electronii de la niveluri de energie mai liniștite, inclusiv furtunile solare generate de erupțiile și ejecțiile de masă coronală care sunt atât de frecvente la vârful ciclului de activitate solară, scrie ScienceAlert.

Cercetătorii au descoperit legătura cu fulgerele prin analizarea datelor satelitare care păreau să arate aglomerări de electroni cu energie înaltă care se deplasau prin centura de radiații interioară. Aceasta a fost o surpriză: centura internă de radiații a fost considerată în mod tradițional destul de stabilă și plictisitoare.

Procese care pot accelera electronii

Dar când Feinland a studiat mai atent înregistrările de arhivă, a descoperit 45 de valuri de electroni de înaltă energie între 1996 și 2006. Iar unele dintre aceste supratensiuni ar putea fi legate de fulgerele din atmosfera Pământului, care au avut loc la mai puțin de o secundă după înregistrarea fulgerului.

Se știe că fulgerele generează unde electromagnetice cunoscute sub numele de unde whistler, care apar în gama de frecvențe radio joase a spectrului. Cercetările anterioare sugerează că undele șuierătoare care trec prin plasma instabilă a centurii de radiații pot determina electronii să se ciocnească, electronii cu energie mai mică transferând energie electronilor cu energie mai mare într-o reacție în lanț care poate produce în cele din urmă electroni ucigași.

Cercetătorii cred că observațiile lor reflectă un mecanism similar, undele de fluier produc valuri de electroni ucigași care sar între poli înainte de a se liniști.

Nu este clar cât de des se produce acest fenomen și ce condiții specifice sunt necesare pentru a-l declanșa. Este posibil ca activitatea solară să joace un rol, iar cercetările anterioare sugerează că densitatea plasmei și activitatea undelor sunt, de asemenea, factori importanți în generarea de electroni relativistici. Va fi nevoie de ceva mai multă muncă pentru a descoperi diferiții factori care intervin în cazul electronilor ucigași produși de fulgere.

Cercetarea a fost publicată în Nature Communications.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cel mai rapid microscop din lume poate vedea cum se mișcă electronii

Cristalul bizar în care electronii nu se pot mișca

Un sistem de grafen, în care electronii îngheață, a fost descoperit de oamenii de știință

Descoperirea cercetătorilor care dă peste cap legile fizicii: electronii curg precum un lichid prin grafen, materialul revoluţionar al secolului nostru