W świecie nauki rzadko zdarza się, aby pojedyncze wydarzenie wywołało tak duże zainteresowanie i kontrowersje jednocześnie. Jednak najnowsze odkrycie naukowców z Irkuckiego Instytutu Fizyki Słoneczno-Ziemskiej SB RAS w Rosji może zmienić nasze postrzeganie wpływu działalności człowieka na jonosferę Ziemi. Po raz pierwszy w historii badań kosmicznych zaobserwowano powstanie niezwykłej dziury plazmowej w jonosferze, będącej bezpośrednim skutkiem eksplozji statku kosmicznego Starship, należącego do firmy SpaceX Elona Muska.

Wydarzenie, które doprowadziło do tego niezwykłego zjawiska, miało miejsce w listopadzie 2023 roku, podczas drugiego lotu testowego superciężkiego statku kosmicznego Starship. Rakieta o masie 5 tysięcy ton wystartowała zgodnie z planem, jednak po około 2 minutach i 40 sekundach lotu doszło do oddzielenia się pierwszego stopnia, który następnie eksplodował na wysokości 90 kilometrów. Główny moduł kontynuował wznoszenie się do wysokości 149 kilometrów, zanim został unieszkodliwiony przez autonomiczny system bezpieczeństwa.

To, co nastąpiło po eksplozji, zaskoczyło nawet doświadczonych naukowców. Jak wyjaśnia doktor Jurij Jasiukiewicz, czołowy badacz w ISTP SB RAS, wystrzelenie i eksplozja rakiety spowodowały nieoczekiwaną reakcję w jonosferze. Statek kosmiczny, poruszając się z prędkością naddźwiękową, utworzył atmosferyczne fale uderzeniowe w kształcie stożka, przypominające fale powstające za szybko poruszającą się łodzią. Jednak to, co najbardziej zaskoczyło naukowców, to fakt, że fale te rozchodziły się w kierunku północnym, co jest zjawiskiem niespotykanym podczas standardowych startów rakiet.

Najbardziej interesującym efektem eksplozji było powstanie tzw. dziury plazmowej w jonosferze. Jest to stan, w którym naładowane elektrony znikają z określonego obszaru jonosfery. Zazwyczaj takie dziury powstają w wyniku procesów chemicznych zachodzących w jonosferze w interakcji z paliwem silnikowym. Jednak w tym przypadku mamy do czynienia z pierwszym udokumentowanym przypadkiem niechemicznej dziury plazmowej, powstałej w wyniku eksplozji spowodowanej przez człowieka.

Znaczenie tego odkrycia trudno przecenić. Jak podkreśla doktor Jasiukiewicz, takie katastrofalne zdarzenia, jak eksplozja statku kosmicznego, pozwalają naukowcom obserwować efekty, których podczas słabszych zdarzeń sprzęt nie jest w stanie wykryć. Analiza danych z tego wydarzenia pozwala lepiej zrozumieć strukturę jonosfery oraz naturę zjawisk w niej zachodzących, w tym interakcje między naładowanymi cząstkami a cząstkami neutralnymi oraz powstawanie nietypowych fal.

To odkrycie może mieć daleko idące implikacje dla naszego rozumienia przestrzeni okołoziemskiej. Jonosfera, będąca górną warstwą atmosfery o wysokim stężeniu wolnych jonów i elektronów, pełni kluczową rolę w wielu ziemskich procesach, w tym w komunikacji radiowej i nawigacji satelitarnej. Lepsze zrozumienie jej struktury i dynamiki może przyczynić się do udoskonalenia tych technologii oraz poprawy naszej zdolności do przewidywania i reagowania na zjawiska kosmiczne.

Jednocześnie odkrycie to rodzi pytania o potencjalne długoterminowe skutki intensywnej eksploracji kosmosu dla ziemskiej atmosfery. Czy częste starty i ewentualne awarie dużych rakiet mogą prowadzić do trwałych zmian w jonosferze? Jak może to wpłynąć na ziemski klimat i systemy komunikacyjne? Te pytania z pewnością staną się przedmiotem intensywnych badań w najbliższych latach.

Warto również zauważyć, że to odkrycie podkreśla znaczenie międzynarodowej współpracy w badaniach kosmicznych. Mimo geopolitycznych napięć, naukowcy z różnych krajów są w stanie współpracować i dzielić się danymi, co prowadzi do przełomowych odkryć.