Saturday, 23 Mar 2019

L’atmosfera terrestre si estende fino alla luna e oltre

Lo strato gassoso che avvolge la Terra arriva fino a 630.000 chilometri di distanza, ovvero 50 volte il diametro del nostro pianeta; questo secondo un nuovo studio basato sulle osservazioni dell’OSA / NASA Solar and Heliospheric Observatory, SOHO, e pubblicato nel Journal of Geophysical dell’AGU, Ricerca: Space Physics.

La luna vola attraverso l’atmosfera terrestre“, afferma Igor Baliukin dello Space Research Institute russo, autore principale dell’articolo che presenta i risultati. “Non ne eravamo a conoscenza finché non abbiamo rispolverato le osservazioni fatte oltre vent’anni fa dalla sonda spaziale SOHO.”

Dove la nostra atmosfera si fonde con lo , c’è una nuvola di atomi di idrogeno chiamata geocorona. Uno degli strumenti della sonda spaziale, lo SWAN, ha usato i suoi sensibili sensori per tracciare la firma dell’idrogeno e individuare con precisione fino a dove arriva la periferia della geocorona. Queste osservazioni sono possibili solo in determinati periodi dell’anno, quando la Terra e la sua geocorona sono visualizzabili da SWAN.

Per i pianeti con idrogeno nelle loro esosfere, il vapore acqueo è, di solito, più vicino loro superficie. Questo è il caso della Terra, Marte e Venere.

Questo è particolarmente interessante quando si cercano pianeti con potenziali riserve di acqua al di là del nostro sistema solare“, spiega Jean-Loup Bertaux, co-autore ed ex ricercatore principale di SWAN.

Il primo telescopio sulla luna, posizionato dagli astronauti dell’Apollo 16 nel 1972, catturò un’immagine evocativa della geocorona che circondava la Terra e brillava alla luce ultravioletta.

A quel tempo, gli astronauti sulla  non sapevano di essere all’interno della periferia della geocorona“, dice Jean-Loup.

L'atmosfera terrestre si estende fino alla luna - e oltre
La Terra e la sua aurea di idrogeno, o geocorona, vista dalla luna. Questa immagine all’ultravioletto è stata scattata nel 1972 con una macchina fotografica dagli astronauti dell’Apollo 16 sulla Luna. Credito: NASA

Nuvola di idrogeno

Il sole interagisce con gli atomi di idrogeno attraverso una particolare lunghezza d’onda della luce ultravioletta chiamata Lyman-alfa, che gli atomi possono sia assorbire che emettere. Poiché questo tipo di luce viene assorbito dall’atmosfera terrestre, può essere osservato solo dallo spazio.

Grazie alla sua cella ad assorbimento di idrogeno, lo strumento SWAN può misurare selettivamente la luce Lyman-alfa dalla geocorona e scartare gli atomi di idrogeno presenti nello spazio interplanetario.

Il nuovo studio ha rivelato che la luce del Sole comprime gli atomi di idrogeno nella geocorona e produce anche una regione di maggiore densità sul lato notturno. La densità degli atomi di idrogeno a 60.000 chilometri sopra la superficie terrestre  è piuttosto scarsa, con appena 70 atomi per centimetro cubico e circa 0,2 atomi alla distanza della luna.

Sulla Terra lo chiameremmo vuoto, quindi questa fonte extra di idrogeno non è abbastanza significativa da facilitare l’esplorazione spaziale“, dice Igor. La buona notizia è che queste particelle non rappresentano alcuna minaccia per i viaggiatori spaziali nelle future missioni con equipaggio in orbita attorno alla luna.

C’è anche una radiazione ultravioletta associata alla geocorona, poiché gli atomi di idrogeno diffondono la luce solare in tutte le direzioni, ma l’impatto sugli astronauti nell’orbita lunare sarebbe trascurabile rispetto alla principale fonte di radiazioni, il Sole“, dice Jean-Loup Bertaux.

La geocorona della Terra, però, potrebbe interferire con le future osservazioni astronomiche eseguite nelle vicinanze della luna.

L'atmosfera terrestre si estende fino alla luna - e oltre
Osservazione SOHO della geocorona. L’intensità dell’emissione dell’atomo di idrogeno nella parte più esterna dell’atmosfera terrestre, la geocorona, misurata dallo strumento SWAN a bordo dell’osservatorio solare ed eliosferico ESA / NASA, SOHO

I telescopi spaziali che osservano il cielo in lunghezze d’onda ultraviolette per studiare la composizione chimica di stelle e galassie dovrebbero tenerne conto“, aggiunge Jean-Loup.

L’importanza degli archivi

Lanciato nel dicembre 1995, l’osservatorio spaziale SOHO ha studiato il Sole, dal suo nucleo profondo alla corona esterna e al vento solare, per oltre due decenni. Il satellite orbita intorno al primo punto di Lagrange (L1),a  circa 1,5 milioni di chilometri dalla Terra verso il sole. Questa posizione è un buon punto di osservazione per osservare la geocorona dall’esterno. Lo strumento SWAN di SOHO ha osservato la Terra e la sua atmosfera estesa in tre occasioni tra il 1996 e il 1998.

Il team di ricerca di Jean-Loup e Igor in Russia ha deciso di recuperare questo set di dati dagli archivi per ulteriori analisi. Queste viste uniche dell’intera geocorona vista da SOHO stanno ora gettando nuova luce sull’atmosfera terrestre.

I dati archiviati molti anni fa possono ancora essere sfruttati per nuove ricerche“, afferma Bernhard Fleck, scienziato del progetto SOHO dell’ESA. “Questa scoperta mette in evidenza il valore dei dati raccolti oltre 20 anni fa e l’eccezionale performance di SOHO.”

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