Niesamowite odkrycie - Pioruny oddziałują też w przestrzeni kosmicznej

Burze i wyładowania atmosferyczne na Ziemi fascynują nie tylko swoją intensywnością, ale również potencjałem wpływu na przestrzeń kosmiczną, co niedawno wykazały badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Kolorado w Boulder. Do tej pory sądzono, że wpływ piorunów kończy się w atmosferze, lecz nowe odkrycia wskazują na ich znacznie szerszy zasięg.

 

 

Badacze zidentyfikowali zjawisko nazywane "lightning-induced electron precipitation" – proces, w którym pioruny wyzwalają radiofalowe fale, sięgające daleko poza atmosferę i wywołujące efekt „pinballa” w przestrzeni kosmicznej. Fale te rozpraszają wysokoenergetyczne elektrony w tzw. pasach radiacyjnych, co tworzy efekt przypominający grę w pinball, gdzie elektrony „odbijają się” między Ziemią a przestrzenią kosmiczną.

 

Pasy radiacyjne – obszary magnetycznie uwięzionych cząsteczek otaczające naszą planetę – pełnią funkcję swoistej tarczy ochronnej. Składają się z dwóch warstw: pas wewnętrzny, znajdujący się około 1000 km nad powierzchnią, i zewnętrzny, sięgający nawet 20 000 km od Ziemi. Pasy te pochłaniają energię słoneczną i chronią nas przed promieniowaniem, lecz nie są one barierą nieprzepuszczalną. Dotychczas znano przypadki, gdy zewnętrzny pas uwalniał elektrony w stronę atmosfery, lecz nowe badania wskazują, że podobne zjawiska mogą występować również w pasie wewnętrznym – i to w reakcji na wyładowania atmosferyczne na Ziemi.

 

Badania nad tym zjawiskiem wykazały, że po uderzeniu pioruna fale radiowe „zrzucają” elektrony z pasa radiacyjnego, które następnie wpadają w swoistą kosmiczną grę, odbijając się między biegunami naszej planety. Za każdym razem, gdy elektron „odskakuje” od Ziemi, część z nich wpada z powrotem w atmosferę, tworząc zjawisko określane jako "killer electrons". Te wysokoenergetyczne elektrony mogą być niezwykle groźne dla astronautów oraz satelitów, ponieważ przenikają przez metalowe osłony i zakłócają układy elektroniczne, a nawet mogą stanowić zagrożenie kancerogenne​

 

Proces badania tego zjawiska zajął naukowcom lata, w czym ogromną rolę odegrały dane z satelity SAMPEX, który w latach 1996–2006 dostarczył informacji na temat wysokoenergetycznych elektronów poruszających się w pasach radiacyjnych. W porównaniu tych danych z zapisami wyładowań atmosferycznych w Ameryce Północnej naukowcy zidentyfikowali 45 przypadków, w których nastąpiły gwałtowne skoki w liczbie wysokoenergetycznych elektronów zaraz po uderzeniu pioruna na Ziemi. Odkrycie to rzuca nowe światło na relacje między pogodą ziemską a zjawiskami kosmicznymi i przyczynia się do lepszego rozumienia, jak pogoda na Ziemi może kształtować przestrzeń kosmiczną, nawet na tysiącach kilometrów wysokości​

 

Lauren Blum, współautorka badań, zaznacza, że zjawiska te mogą być częstsze podczas okresów wzmożonej aktywności słonecznej, gdy ilość energii w przestrzeni kosmicznej osiąga wyższe poziomy, co może wpływać na liczbę i intensywność wyładowań atmosferycznych na Ziemi. Dalsze badania mają na celu stworzenie bardziej precyzyjnych prognoz tych zdarzeń, co pomoże chronić satelity oraz ludzi przebywających na orbicie, minimalizując ryzyko uszkodzeń elektronicznych i narażenia na niebezpieczne promieniowanie​

 

To niezwykłe odkrycie pokazuje, jak subtelne, lecz wpływowe mogą być połączenia między pogodą ziemską a kosmiczną. Być może w przyszłości pozwoli ono również stworzyć systemy ochrony przed „killer electrons” na większą skalę, co znacząco zwiększy bezpieczeństwo lotów kosmicznych oraz długoterminowe działanie satelitów.

University of Colorado Boulder