L’aurora boreale è uno dei luoghi più spettacolari sulla Terra, ma gli astronomi sono altrettanto interessati alla scienza dietro di loro.
Ora la NASA ha rivelato i piani per far volare due razzi proprio attraverso di loro, per studiare come il nostro pianeta scambia energia con lo spazio circostante.
L’aurora boreale, nota anche come aurora boreale, si trova al confine tra l’atmosfera neutra che avvolge il nostro pianeta e la materia elettricamente reattiva nota come plasma che costituisce lo spazio.
Di tanto in tanto, quando particelle caricate elettricamente dallo spazio si riversano nella nostra atmosfera, si scontrano con le particelle neutre e le danno fuoco, dando luogo alle bellissime onde di luce danzanti che vediamo nel cielo.
Tuttavia, l’aurora ha anche stimolato lo strato limite più ampio, ed è l’impatto su questo strato che la NASA spera di studiare nella sua prossima missione INCAA (Ion-Neutral Coupling during Active Aurora).
Un’animazione concettuale che mostra gli elettroni che viaggiano lungo le linee del campo magnetico terrestre, scontrandosi in particelle nell’atmosfera terrestre per innescare l’aurora
“Come residenti della troposfera, lo strato atmosferico più basso della Terra, siamo abituati all’aria fatta di particelle neutre. L’ossigeno e l’azoto che respiriamo sono atomi e molecole magneticamente bilanciati con tutti i loro elettroni contabilizzati”, spiega la NASA.
«Ma centinaia di miglia sopra di noi, la nostra aria inizia a cambiare radicalmente carattere. Energizzati dai raggi non filtrati del Sole, gli elettroni vengono strappati dai loro atomi, che poi assumono una carica positiva.
“Un gas una volta neutro si trasforma in uno stato della materia elettricamente reattivo noto come plasma.”
Non esiste un taglio definitivo dove finisce il gas neutro e inizia il plasma; invece, c’è uno strato limite esteso in cui i due tipi di particelle si mescolano.
I venti quotidiani e le perturbazioni magnetiche fanno volare le particelle in direzioni diverse, provocando occasionalmente la collisione e il rilascio di energia.
“L’attrito è una grande analogia”, ha affermato Stephen Kaeppler, assistente professore di fisica e astronomia alla Clemson University nella Carolina del Sud e ricercatore principale della missione INCAA.
‘Sappiamo tutti che ci sfreghiamo le mani insieme, ti scalderai. È la stessa idea di base, tranne per il fatto che ora abbiamo a che fare con i gas.’
Quando l’aurora viene aggiunta al mix, la quantità di attrito aumenta di una tacca, secondo Kaeppler.
“È come prendere d’assalto il campo di football dopo una partita del college”, ha detto.
“Le persone in cima allo stadio corrono verso il campo e man mano che ti avvicini al campo, la folla diventa sempre più fitta. Così è per gli elettroni che affrontano la crescente densità neutra dell’alta atmosfera.’

Quando le particelle caricate elettricamente dallo spazio si riversano nella nostra atmosfera, si scontrano con particelle neutre e le danno fuoco, dando luogo alle bellissime onde di luce danzanti che vediamo nel cielo (immagine d’archivio)
La missione INCAA comporterà l’invio di due piccoli “razzi sonori” fino al confine dello spazio mentre l’aurora è in alto.
I razzi sonori sono piccoli veicoli di lancio progettati per salire nello spazio per alcuni minuti di misurazioni prima di ricadere sulla Terra, il che li rende ideali per lo studio di fenomeni brevi e transitori come le aurore.
Durante la salita il primo razzo rilascerà “traccianti di vapore” – sostanze chimiche colorate simili a quelle utilizzate nei fuochi d’artificio – prima di raggiungere la sua altitudine massima di circa 186 miglia.
I traccianti del vapore creano nuvole visibili che i ricercatori possono vedere da terra, tracciando i venti nell’atmosfera neutra, come far cadere un colorante alimentare in un lavandino pieno d’acqua per vedere come si muove l’acqua.
Il secondo razzo verrà lanciato poco dopo, raggiungendo circa 125 miglia di altitudine per misurare la temperatura e la densità del plasma dentro e intorno all’aurora.
Kaeppler spera che questi dati facciano luce su come l’aurora sposti lo strato limite dove l’aria elettrificata incontra il neutro, sia spingendola più lontano verso il suolo, alzandola più in alto o facendola piegare su se stessa.
“Tutti questi fattori rendono questo un problema di fisica interessante da esaminare”, ha detto Kaeppler.
La finestra di lancio per la missione INCAA si apre presso il Poker Flat Research Range a Poker Flat, Alaska, il 23 marzo.
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