I temporali visti dall’alto: rilevate dal satellite emissioni di raggi gamma associate ai fulmini

Il cacciatore di tempeste situato nel laboratorio europeo Columbus, sulla Stazione Spaziale Internazionale, sta monitorando continuamente i temporali che si innescano sul nostro pianeta, mentre vola a 400 km di altezza.

I piloti hanno riferito di aver visto spettacoli di luce nell’atmosfera superiore e gli scienziati hanno coniato nomi come “folletti rossi”, “blue jets” e “elfi”. Ora l’Atmosphere–Space Interactions Monitor (ASIM) sta rivelando dettagli sugli eventi sfuggenti che si verificano quando un fulmine colpisce la Terra e si estende verso l’alto nello spazio.

“ASIM sta lavorando oltre le aspettative e i risultati in arrivo sono affascinanti”, afferma Torsten Neubert, scienziato capo di ASIM, “abbiamo così tante nuove intuizioni sui fulmini dalle cime delle nuvole che sembrano più comuni di quanto pensiamo e che possono influenzare il clima della Terra“.

Scariche di fotoni ad alta energia

I lampi di raggi gamma terrestri sono scariche di fotoni ad alta energia che si propagano nello spazio. Gli scienziati sapevano della loro esistenza, ma lo strumento ‘MXGS’ su ASIM sta guardando la Terra dalla Stazione Spaziale Internazionale ed esegue la scansione del globo per individuare da dove provengono i raggi gamma, il primo strumento ad alta energia per generare immagini del nostro pianeta in raggi gamma.

“I lampi di raggi gamma terrestri sono come avere un enorme acceleratore di particelle proprio sopra la nostra testa”, afferma Nikolai Østgaard dell’Università di Bergen in Norvegia, “dobbiamo sapere di più sul fenomeno”.

Il team ASIM ha pubblicato la prima immagine della Terra in raggi gamma mai realizzata all’inizio di quest’anno e durante i primi dieci mesi di funzionamento sono stati registrati 217 flash, ASIM ha individuato la loro posizione di origine per circa 30 di loro.

The image shows the first-ever constructed image of a terrestrial gamma-ray flash based on data recorded on 18 June 2018.
The area of interest is on the right, which corresponds to a thunderstorm occurring over Borneo at the time. The more red-white the colour, the brighter the gamma-ray flux. Copyright: University of Valencia

Una migliore capacità di rilevamento

Poiché ASIM ha una migliore capacità di rilevamento per i lampi di raggi gamma terrestri, sta rivelando più dettagli che mai, oltre a mostrare da dove provengono. Gli scienziati possono quindi raggruppare i dati di altri veicoli spaziali e stazioni meteorologiche terrestri per completare il panorama.

Una tempesta vicino a Melbourne, in Australia, ha rivelato una grande quantità di informazioni in quanto è possibile confrontare i dati delle stazioni terrestri su velocità del vento, temperature, intensità dei raggi gamma e immagini ottiche.

Il cacciatore di tempesta spaziale ha un’altra suite di strumenti che scansionano la Terra alla ricerca di eventi ottici nell’atmosfera superiore come gli “elfi”, il risultato di onde elettromagnetiche da fulmini che si espandono verso l’alto e colpiscono la ionosfera e creano anelli di luce. Gli strumenti “MMIA” scattano ininterrottamente 720 immagini del nostro pianeta al minuto e memorizzano l’interessante sequenza di attività al di sopra dei temporali per l’analisi.

ASIM ha rilevato 15 “elfi” innescati durante i temporali che hanno creato anche lampi di raggi gamma terrestri. I fenomeni potrebbero essere correlati?

Raggi gamma prima dei fulmini

Poiché ASIM monitora i raggi gamma e dispone di rilevatori ottici con frequenza estremamente elevata – 100.000 volte al secondo – le due suite di strumenti stanno rivelando informazioni sorprendenti sulla sequenza degli eventi.

“Sono stati analizzati quasi cento temporali in cui si sono verificati i raggi gamma terrestri”, afferma Torsten, “e sembra che le esplosioni di raggi gamma vengano create prima dei fulmini”.

“Sapevamo vagamente che queste cose accadono, proprio come sai che una luce è stata accesa anche quando hai gli occhi chiusi”, afferma Victor Reglero dell’Università di Valencia, “con ASIM stiamo aprendo gli occhi e possiamo effettivamente vedere dove e come si stanno verificando gli eventi.

I dati che ASIM sta generando sono ora disponibili per il download e possono essere consultati sul sito Web ASIM Science Data Center e un articolo su questa ricerca è stato pubblicato recentemente rivista Science.

 

 

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