W przeprowadzonym badaniu wykazano, że wyładowania atmosferyczne mogą wpływać na wewnętrzny pas radiacyjny, wytrącając z niego wysokoenergetyczne elektrony. W ten sposób burze na Ziemi mogą mieć wpływ na pogodę kosmiczną, czyli zjawiska zachodzące w przestrzeni wokół naszej planety. Ten nowy wgląd w interakcje między atmosferą a kosmosem może pomóc w opracowywaniu skuteczniejszych metod ochrony satelitów i astronautów przed szkodliwym promieniowaniem.
Autorzy badania, które opublikowano w periodyku Nature Communications, zwrócili uwagę na tzw. zabójcze elektrony – cząsteczki mogące uszkadzać elektronikę i stanowiące zagrożenie dla astronautów na orbicie. Wewnętrzny i zewnętrzny pas radiacyjny tworzą swoisty kokon wokół Ziemi, wychwytując cząstki wysokoenergetyczne pochodzące ze Słońca.
Czytaj także: Sonda JUICE wykonała najostrzejsze zdjęcie pasów radiacyjnych Ziemi. Ta gorąca plazma krąży wokół Ziemi
Pas wewnętrzny zaczyna się około 1000 km nad powierzchnią Ziemi, podczas gdy pas zewnętrzny rozciąga się znacznie dalej. Dotąd zaobserwowano głównie przypadki wyrywania cząsteczek z zewnętrznego pasa radiacyjnego i ich opadania do atmosfery, natomiast badanie z University of Colorado wykazało, że podobne zjawisko może zachodzić także w bliższym Ziemi pasie wewnętrznym.
Kiedy piorun uderza w powierzchnię Ziemi, emitowane fale radiowe mogą dotrzeć do wewnętrznego pasa radiacyjnego, gdzie powodują przemieszczenie wysokoenergetycznych elektronów. Część z tych elektronów, wytrącona z pasów radiacyjnych, dostaje się następnie do atmosfery. Odkrycia te oparto na analizie danych z amerykańskiego satelity SAMPEX, który między 1996 a 2006 rokiem zarejestrował 45 skupisk wysokoenergetycznych elektronów w pasach radiacyjnych. Badacze zauważyli, że pojawiały się one tuż po wyładowaniach atmosferycznych, co sugeruje bezpośredni związek między uderzeniami piorunów a ruchami elektronów w pasach radiacyjnych.
Czytaj także: Zaskakująca aktywność w Pasach Van Allena. Naukowcy wskazują jej źródło
Mechanizm wytrącania elektronów z pasa wewnętrznego przez fale radiowe może być bardziej intensywny podczas zwiększonej aktywności słonecznej, gdy Słońce dostarcza więcej wysokoenergetycznych cząstek do wewnętrznego pasa radiacyjnego. Burze na Ziemi mogą wtedy skuteczniej „wzburzać” elektrony w kosmicznym otoczeniu Ziemi.
W najbliższym czasie naukowcy planują pracować nad metodami przewidywania tych zdarzeń. Lepsze ich zrozumienie może pomóc chronić przed ich skutkami astronautów oraz elektronikę na orbicie, co jest szczególnie ważne w kontekście coraz częstszych misji kosmicznych i rozwijającej się technologii satelitarnej.