Perché dovremmo preoccuparci delle potenti tempeste geomagnetiche causate dall’attività solare

La violenta attività del sole e i molti eventi inaspettati e imprevedibili che avvengono sulla sua superficie suggeriscono che dovremmo prepararci al peggio. Enormi esplosioni di campo magnetico e di plasma dalla corona del sole, conosciute come espulsioni di massa coronale (CME), potrebbero un giorno produrre tempeste geomagnetiche estremamente potenti che colpiscono la Terra con enorme potenza, senza mostrare alcuna pietà per il nostro pianeta.

Quando una CME colpisce l’atmosfera terrestre, causa temporanei disturbi del campo magnetico del pianeta, chiamati tempeste geomagnetiche. Queste tempeste potrebbero colpire le reti elettriche, oscurando intere città, impedendo le comunicazioni radio e la navigazione GPS. Potrebbero anche interrompere i satelliti in orbita. Quindi dovremmo preoccuparci che una CME estrema possa causare una tempesta geomagnetica molto potente, causando una catastrofe globale e mettendo in pericolo le nostre vite?

“La risposta breve a questo è assolutamente. La possibilità che una CME estrema causi una tempesta geomagnetica molto potente è reale. C’è una considerevole incertezza su quanto siano frequenti tali tempeste al livello in cui ci preoccupiamo degli enormi impatti sulla rete elettrica e dei conseguenti impatti che avrebbe una mancanza di elettricità. È un evento di uno su 50, uno su 100, o uno su 1.000 anni? Non lo sappiamo,” Doug Biesecker del National Oceanic and Atmospheric Administration’s (NOAA) Space Weather Prediction Center, ha detto ad Astrowatch.net.

La più grande tempesta geomagnetica registrata nella storia si è verificata nel 1859 ed è chiamata l’evento Carrington, o talvolta la Superstorm solare del 1859. Ha interrotto i sistemi telegrafici in tutta Europa e Nord America e le aurore sono state viste in molte parti del mondo. Gli scienziati prevedono che se un evento delle dimensioni di Carrington ci colpisse ora, devasterebbe la nostra tecnologia, colpendo quasi ogni aspetto del mondo moderno che si basa su dispositivi elettronici, internet e sistemi di navigazione satellitare. Porterebbe il caos sugli esseri umani, danneggiando servizi vitali come i trasporti, l’igiene e la medicina.

Per affrontare queste minacce, il governo degli Stati Uniti ha pubblicato la sua National Space Weather Strategy e il National Space Weather Action Plan nell’ottobre 2015, delineando le attività per migliorare la comprensione, il monitoraggio, la previsione e la mitigazione dei rischi meteorologici spaziali.

“C’è stata una nuova National Space Weather Strategy pubblicata dalla Casa Bianca nell’ottobre 2015. Questo e un piano d’azione di accompagnamento specificano ciò che le agenzie federali e l’industria devono fare nei prossimi anni per essere preparati non solo a prevedere un evento estremo, ma a garantire che la nazione sia resistente agli impatti di un tale evento estremo”, ha notato Biesecker.

Questi documenti mirano a migliorare la preparazione agli eventi meteorologici spaziali intrecciando e costruendo sugli sforzi politici esistenti. Identificano obiettivi generali che sostengono e guidano le attività necessarie per migliorare la sicurezza e la resilienza delle tecnologie e delle infrastrutture critiche. Tuttavia, molte di queste attività richiederanno orizzonti temporali lunghi, che richiedono un impegno sostenuto tra le agenzie governative e il settore privato.

Speriamo che la nostra attuale flotta di osservazione dello spazio profondo, progettata per studiare il sole e gli eventi di attività solare, si dimostri utile per la previsione del tempo spaziale. Biesecker è convinto che veicoli spaziali come il Solar Dynamics Observatory della NASA e il Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), costruito congiuntamente dalla NASA e dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA), abbiano rivoluzionato la nostra comprensione dell’attività solare e migliorato i nostri modelli di previsione del tempo spaziale.

“SOHO è stato davvero un cambiamento radicale. Nel gennaio 1997, i coronografi LASCO di SOHO hanno osservato quello che ora viene comunemente definito un alone parziale CME. Quattro giorni dopo, si verificò una tempesta geomagnetica che era stata prevista sulla base delle osservazioni di SOHO. Questo ha inaugurato una rivoluzione nelle previsioni, portando a una conoscenza più concreta delle CME, i driver dell’attività geomagnetica. In precedenza, ci si affidava a proxy, come i filamenti in eruzione o i brillamenti solari di lunga durata, ma questi erano al massimo affidabili al 70%. Un coronografo non solo ci dice con certezza che un’espulsione di massa coronale è scoppiata, ma ci dice anche la direzione, la dimensione e la velocità. Questi hanno portato a un miglioramento drammatico nella comprensione della propagazione delle CME nel vento solare e nella previsione del verificarsi e della tempistica delle tempeste geomagnetiche”, ha spiegato Biesecker.

“SDO ci sta dando un quadro più chiaro delle regioni attive solari e dei filamenti in eruzione. L’alta cadenza e l’alta risoluzione di SDO danno ai meteorologi la prova più chiara di come le macchie solari e le regioni attive si stanno evolvendo e di valutare quindi il loro potenziale di produrre eruzioni solari”, ha aggiunto.

La previsione precoce di una CME e la portata della conseguente tempesta geomagnetica potrebbe essere cruciale per far progredire le nostre previsioni e prepararsi meglio agli effetti devastanti del tempo spaziale. Anche se i coronografi attualmente ci dicono se la Terra sarà colpita da un’eruzione e quando, non forniscono la parte più importante delle informazioni necessarie per determinare l’intensità della tempesta.

Lanciato nel febbraio 2015, NOAA/NASA Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) potrebbe essere molto utile, servendo come un veicolo spaziale “early warning”. DSCOVR sta operando al punto di Lagrange 1 (o L1), tra la Terra e il sole, a circa 1 milione di miglia dal nostro pianeta, osservando e fornendo un avvertimento avanzato di particelle e campi magnetici. Posizionare DSCOVR a L1 fornisce un punto di vista privilegiato per osservazioni di qualità del vento solare. Il veicolo spaziale può dirci in anticipo quando un’ondata di particelle e un campo magnetico dal sole colpiranno la Terra e se hanno caratteristiche tali da causare una tempesta geomagnetica sul nostro pianeta.

“Ecco perché un monitor L1 come DSCOVR è così importante. La chiave per migliorare le previsioni a lungo termine è determinare la forza e la direzione del campo magnetico che interagirà con il campo magnetico terrestre il più presto possibile”, ha detto Biesecker.

Ha anche notato che il NOAA era anche interessato alla missione Sunjammer per volare alcuni strumenti di base più vicino al sole con una vela solare (di un fattore due rispetto alla distanza L1). Era previsto il lancio insieme a DSCOVR, ma purtroppo il progetto è stato cancellato nel 2014. Sunjammer avrebbe dovuto fornire avvertimenti precoci di attività solare potenzialmente pericolosa.

Molti progetti futuri sono ancora in attesa di realizzazione. Ci sono gruppi che stanno provando varie tecniche per determinare il campo magnetico usando tecniche come la rotazione di Faraday dalle osservazioni radio, o usando l’effetto Zeeman o l’effetto Hanle dalla luce bianca o dalle osservazioni infrarosse.

Tuttavia, come ha detto Biesecker, questi sono ancora nel regime speculativo della scienza, con molti degli sforzi ancora non finanziati, e molto di più che deve essere fatto, incluso trovare tecniche per quantificare il campo magnetico, prima che possiamo sperare di usare qualsiasi di essi per prevedere l’influenza sulla Terra.

In conclusione, c’è ancora molto di cui preoccuparsi quando si tratta di potenti eventi solari? È importante notare che attualmente abbiamo superato il massimo dell’attuale ciclo solare, che si è verificato nell’aprile 2014, quindi l’influenza del sole sulla Terra sarà meno significativa ora?

“Mentre l’attività solare come i brillamenti solari e le CME sono approssimativamente correlati al ciclo solare, quando consideriamo eventi più estremi, questa correlazione diventa più debole. Quindi, mentre siamo diretti verso meno brillamenti e CME in media, la probabilità di eventi estremi è sempre presente. Anche nell’ultimo ciclo solare, gli eventi più estremi in quel ciclo si sono verificati da due a quattro anni dopo il massimo del ciclo solare”, ha concluso Biesecker.