Il Sole preoccupa la NASA con le sue tempeste solari “imprevedibili”

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La NASA ha messo gli occhi sulla Luna, con l’obiettivo di inviare astronauti sulla superficie lunare entro il 2026 e stabilire una presenza a lungo termine entro il 2030. Tuttavia, la Luna non è esattamente un luogo abitabile per gli esseri umani.

I raggi cosmici provenienti da stelle e galassie lontane e le particelle energetiche solari provenienti dal Sole bombardano la superficie lunare. L’esposizione a queste particelle può rappresentare un rischio per la salute umana. Sia i raggi cosmici galattici che le particelle energetiche solari sono particelle ad alta energia che viaggiano quasi alla velocità della luce. Mentre le radiazioni cosmiche galattiche arrivano sulla Luna in un flusso relativamente costante, le particelle energetiche possono provenire dal Sole in grandi raffiche, penetrando nel corpo umano e aumentando il rischio di cancro.

La Terra ha un campo magnetico che funge da scudo contro le particelle ad alta energia provenienti dallo spazio. La Luna, invece, non dispone di un campo magnetico, rendendo la sua superficie vulnerabile a questo bombardamento di particelle. Durante un grande evento di particelle energetiche solari, la dose di radiazioni che un astronauta riceve all’interno di una tuta spaziale potrebbe superare di 1.000 volte quella ricevuta da una persona sulla Terra, eccedendo di dieci volte il limite di esposizione raccomandato per tutta la vita di un astronauta.

La sfida del programma Artemis

Il programma Artemis della NASA, iniziato nel 2017, intende ristabilire una presenza umana sulla Luna per la prima volta dal 1972. Lulu Zhao, dell’Università del Michigan, ha illustrato le probabili soluzioni:

Io e i miei colleghi del centro CLEAR dell’Università del Michigan, il Center for All-Clear SEP Forecast, stiamo lavorando per prevedere queste espulsioni di particelle dal Sole. Prevedere questi eventi potrebbe aiutare a proteggere i futuri membri dell’equipaggio di Artemis.

La Luna sta affrontando livelli pericolosi di radiazioni nel 2024, poiché il Sole si avvicina al punto massimo del suo ciclo solare di 11 anni. Questo ciclo è guidato dal campo magnetico del Sole, la cui forza totale cambia drasticamente ogni 11 anni. Quando il Sole si avvicina alla sua massima attività, possono verificarsi fino a 20 grandi eventi di particelle energetiche solari ogni anno. Sia le eruzioni solari, che sono esplosioni improvvise di radiazione elettromagnetica dal Sole, sia le espulsioni di massa coronale, che sono espulsioni di una grande quantità di materia e campi magnetici dal Sole, possono produrre particelle energetiche.

Il Sole raggiungerà il suo massimo solare nel 2026, il momento di lancio previsto per la missione Artemis III, che porterà un equipaggio di astronauti sulla superficie lunare. Sebbene i ricercatori possano seguire il ciclo del Sole e prevedere le tendenze, è difficile indovinare quando esattamente si verificherà ciascun evento di particelle energetiche solari e quanto intenso sarà ciascun evento. Gli astronauti futuri sulla Luna avranno bisogno di un sistema di allerta che preveda questi eventi in modo più preciso prima che accadano.

Prevedere gli eventi solari

Nel 2023, la NASA ha finanziato un centro di eccellenza per il meteo spaziale di cinque anni chiamato CLEAR, con l’obiettivo di prevedere la probabilità e l’intensità degli eventi di particelle energetiche solari. Attualmente, i previsori del National Oceanic and Atmospheric Administration Space Weather Prediction Center, il centro che monitora gli eventi solari, non possono emettere un avviso per un evento di particelle energetiche solari in arrivo finché non rilevano effettivamente un brillamento solare o un’espulsione di massa coronale.

Questi eventi vengono rilevati osservando l’atmosfera del Sole e misurando i raggi X che provengono dal Sole. Una volta che un previsore rileva un brillamento solare o un’espulsione di massa coronale, le particelle ad alta energia arrivano sulla Terra in meno di un’ora. Ma gli astronauti sulla superficie lunare avrebbero bisogno di più tempo per trovare riparo.

Il campo magnetico solare è incredibilmente complesso e può cambiare durante il ciclo solare. Mentre gli scienziati non comprendono completamente cosa causi questi eventi solari, sanno che il campo magnetico del Sole è uno dei principali fattori scatenanti. In particolare, stanno studiando la forza e la complessità del campo magnetico in determinate regioni della superficie solare, come spiegato da Zhao:

Il mio team al CLEAR vuole prevedere i brillamenti solari e le espulsioni di massa coronale prima che accadano. Al centro CLEAR, monitoreremo il campo magnetico del Sole utilizzando misurazioni da telescopi sia a terra che nello spazio e costruiremo modelli di apprendimento automatico per prevedere gli eventi solari, auspicabilmente con più di 24 ore di anticipo.

 

Con il quadro di previsione sviluppato al CLEAR, speriamo anche di prevedere quando il flusso di particelle tornerà a livelli sicuri. In questo modo, saremo in grado di informare gli astronauti quando sarà sicuro uscire dal loro rifugio e continuare il loro lavoro sulla superficie lunare.