La Terra è abbracciata da due forze invisibili che hanno permesso la nascita della vita come la conosciamo. Da un lato la gravità, così familiare ma al tempo stesso ancora così misteriosa. Grazie a questa si è creata un’atmosfera che può rimanere saldamente ancorata al nostro pianeta. Dall’altro lato, invece, il campo magnetico che ci permette di tenere lontani le pericolose tempeste solari.
Adesso, però, la Nasa ha annunciato di avere finalmente scoperto com’è fatta la terza forza. La sua esistenza era stata ipotizzata già sessant’anni fa, ma nessuno strumento era riuscito misurarla prima d’ora. Grazie a un missile lanciato da un’isola nel circolo polare artico, gli scienziati hanno potuto verificare l’esistenza di quello che è stato chiamato campo elettrico bidirezionale o ambipolare. Questa scoperta potrebbe cambiare in futuro la nostra conoscenza sulle origini della vita sulla Terra. La gravità e il magnetismo, insomma, non sono i soli a proteggere il nostro pianeta. I sospetti iniziali risalgono alla fine degli anni Sessanta, quando dalle prime missioni spaziali che hanno sorvolato i poli terrestri sono stati rilevati flussi di particelle che viaggiavano a grandi velocità in direzione dello spazio. In assenza di altri indizi, gli scienziati avevano definito questi flussi di particelle semplicemente come «vento polare». Da lì, però, sono cominciate le ricerche sul fenomeno misterioso.
Per lungo tempo gli studiosi non sono riusciti a capire quale fosse la causa della fuga di queste particelle. Dalle rilevazioni in orbita sembrava che ci fosse una forza, insomma, che trascinava con forza le particelle fuori dall’atmosfera.
Per decenni non è stato trovato un modo per studiare questa forza che, secondo le prime rilevazioni, appariva tanto lontana dalla superficie terrestre quanto debole. La tecnologia è arrivata solo con il nuovo millennio. Solo nel 2016 la Nasa è riuscita a costruire su una nuova serie di strumenti creati di proposito per rilevare questi flussi di particelle. Sei anni più tardi, a maggio 2022, la strumentazione è stata montata su un vettore, chiamato Endurance, che è stato portato per il lancio fino alle Svalbard, l’arcipelago nel circolo polare artico. Obiettivo: studiare i venti polari proprio dove soffiano. Il conto alla rovescia, poi la colonna di fuoco dei propulsori fra i ghiacci delle isole polari e, alla fine, il lancio in atmosfera del missile, che in poco tempo è arrivato a oltre 768 chilometri di altitudine, per poi cadere nel mare della Groenlandia. In questo breve viaggio, l’Endurance è riuscita a rilevare un cambiamento nel potenziale elettrico di soli 0,55 volt, l’equivalente di una piccola batteria da orologio. «Ma è la quantità giusta per spiegare il fenomeno del vento polare», ha spiegato Glyn Collinson, a capo della ricerca della Nasa sul fenomeno. «È come un nastro trasportatore, che solleva l’atmosfera verso lo spazio», spiega Collinson. «Si chiama “campo ambipolare” ed è un agente del caos. Contrasta la gravità e spinge le particelle nello spazio».
A circa 250 chilometri dalla superficie terrestre (cioè a partire dalla ionosfera), i raggi ultravioletti e le radiazioni solari “ionizzano” gli atomi presenti in atmosfera, che quindi si dividono in elettroni (di carica negativa) e ioni caricati positivamente. Questi ultimi sono quasi 2.000 volte più pesanti degli elettroni e per effetto della gravità dovrebbero separarsi e allontanarsi un poco alla volta. Ma è proprio la loro carica opposta a creare un campo elettrico che li tiene uniti (e che quindi non li fa precipitare) nonostante l’effetto della gravità. Così gli elettroni sono tirati giù dagli ioni più pesanti, ma al tempo stesso questi ultimi, insieme alla particella negativa, vengono sollevati dal campo elettrico. Proprio per questo motivo è definito come campo ambipolare o bidirezionale, perché agisce su entrambe le cariche: gli ioni positivi tirano giù gli elettroni mentre questi cercano di riportarli su.
Il risultato? L’atmosfera, che dovrebbe collassare sulla Terra per effetto della gravità, riesce così ad estendersi in altitudine, garantendo uno “spessore” che è fondamentale per la vita. Le particelle trasportate via da quello che era conosciuto come vento polare, invece, sono quelle che sono riuscite a sfuggire a questa forza elettrica, altitudini maggiori dell’atmosfera.
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