Macchie di Plasma Misteriose: La Verità Sconvolgente sulla Super Tempesta Geomagnetica del 2015 sull’India!

Amici appassionati di cieli e misteri spaziali, preparatevi perché oggi vi porto nel cuore di un evento cosmico che ha tenuto con il fiato sospeso la comunità scientifica, e vi svelo una storia che ha del clamoroso! Parliamo della super tempesta geomagnetica del 17 marzo 2015, un evento che ha scosso la nostra ionosfera, soprattutto sopra la regione indiana. Per anni, si è parlato di “bolle di plasma” equatoriali generate da questo finimondo. Ma se vi dicessi che le cose non sono andate esattamente così? Tenetevi forte, perché stiamo per fare chiarezza!

Un “Mostro” Solare Colpisce la Terra

Ricordate il 15 marzo 2015? Beh, forse no, ma il Sole sì! Quel giorno, una potente espulsione di massa coronale (CME) si è staccata dalla nostra stella e, due giorni dopo, il 17 marzo, ha impattato la magnetosfera terrestre. Immaginate un pugno cosmico! Questo ha scatenato quella che è poi passata alla storia come la “tempesta di San Patrizio”, classificata come G4, una delle più intense del ciclo solare 24. Gli effetti sulla ionosfera? Durarono per giorni, con l’indice Dst che toccò un minimo da brividi di -250 nT e l’indice Kp schizzato a valori altissimi, tipo 8! Il vento solare, poi, viaggiava a circa 625 km/s. Insomma, un vero putiferio lassù.

Le Prime Osservazioni: Bolle o Non Bolle? Questo è il Dilemma!

Subito dopo l’evento, fiorirono studi e pubblicazioni. Ricercatori da tutto il mondo, armati di radar VHF, rilevatori di airglow, ricevitori GPS e dati satellitari, puntarono i loro strumenti sulla regione indiana. La maggior parte di questi rapporti, amici miei, parlava della generazione di bolle di plasma equatoriali (EPBs), ovvero zone con una densità di plasma ridotta. Sembrava la spiegazione più logica: le tempeste geomagnetiche, con i loro campi elettrici disturbati che penetrano fino all’equatore magnetico, spesso creano queste “bolle”.

Studi come quelli di Ramsingh et al. e Ray et al. descrivevano un aumento dell’altezza dello strato F della ionosfera e la comparsa di irregolarità, interpretate come EPBs. Anche Ghodpage et al., utilizzando dati di airglow dalla stazione di Kolhapur, riportarono lo sviluppo di EPBs e regioni di intensa luminosità, notando persino un’inversione del loro movimento da est a ovest, un comportamento anomalo!

Tuttavia, qualcosa non tornava. Come vedremo, un’analisi più approfondita dei dati, in particolare quelli dell’airglow imager della stazione indiana di Gadanki, ha rivelato una sorpresa.

La Svolta: Non Bolle, ma “Blob” di Plasma!

Ed eccoci al nocciolo della questione, la parte che mi entusiasma di più! Riguardando con attenzione certosina le immagini dell’emissione di airglow a 630 nm (quella luce rossastra emessa dall’ossigeno atomico a circa 250 km di quota, un ottimo indicatore della densità elettronica), ci siamo accorti di una cosa fondamentale. Durante il tramonto locale del 17 marzo 2015, sopra l’India, non si sono formate delle “bolle” (zone di rarefazione del plasma), bensì dei “blob” di plasma! Avete capito bene: accumuli, incrementi di densità di plasma. Una vera e propria inversione di rotta rispetto a quanto si pensava!

Le immagini erano inequivocabili. Invece di vedere delle “ombre” scure muoversi nel cielo (le bolle), vedevamo delle macchie brillanti, più luminose del plasma circostante. Queste strutture, i nostri “blob”, si muovevano inizialmente verso est con una velocità di circa 50 m/s. Poi, la situazione si è evoluta in modo ancora più complesso: abbiamo visto questi blob dividersi, fondersi, e mostrare dinamiche affascinanti.

Ad esempio, un grosso blob centrale si è diviso prima in due e poi in tre, continuando la sua marcia verso est a circa 83 m/s. Successivamente, questi tre si sono fusi nuovamente in due. Poi, come se non bastasse, sono comparsi altri due blob dal lato nord del campo visivo dello strumento, uno orientato nord-sud e l’altro più est-ovest. Quest’ultimo ha mostrato un comportamento stranissimo: l’estremità nord si muoveva verso ovest, mentre quella sud verso est, deformandolo in modo asimmetrico! Un vero rompicapo, probabilmente dovuto a venti termosferici che tiravano in direzioni diverse a latitudini leggermente differenti.

E non è finita qui! Più tardi nella notte, questi blob hanno iniziato a muoversi verso ovest, a circa 43 m/s. Abbiamo persino osservato l’influenza diretta delle onde di gravità atmosferiche, che sembravano “tirare” e diffondere le estremità meridionali di questi blob, allungandole verso sud-est. Immaginate delle increspature nell’atmosfera che plasmano queste gigantesche strutture di plasma: affascinante!

Il Mistero si Infittisce: Bolle che Nascono dai Blob!

Ma la vera ciliegina sulla torta, amici, è arrivata nel cuore della notte, verso mezzanotte e mezza del 18 marzo. Mentre uno di questi blob (chiamiamolo blob E) si stava lentamente spostando verso ovest e la sua intensità diminuiva, abbiamo assistito a un fenomeno inedito: dalla sua parete orientale hanno iniziato a “germogliare” delle vere e proprie bolle di plasma, quelle classiche, piccole (pochi km) e scure! Sì, avete letto bene: bolle di rarefazione che si formavano dal bordo di un accumulo di plasma. Un po’ come se da una nuvola densa si staccassero dei buchi.

Queste “blob-bubbles”, come le abbiamo battezzate, erano allineate nord-sud, nonostante il blob genitore fosse inclinato verso nord-ovest. Questo suggerisce che mentre i blob sono più influenzati dai venti termosferici, le bolle sono dominate dai campi elettrici ionosferici e dal campo geomagnetico. La cosa ancora più strana? Mentre il blob continuava il suo lento cammino verso ovest, le bolle generate rimanevano quasi stazionarie, come se fossero “ancorate” in quel punto, prima di svanire lentamente.

L’ipotesi è che l’inclinazione del blob verso ovest con l’altezza abbia creato le condizioni giuste per l’instabilità di Rayleigh-Taylor sulla sua parete orientale. Immaginate un fluido più denso (il blob) sopra uno meno denso (il plasma circostante), con un gradiente di densità e una frequenza di collisione ioni-neutri favorevoli: ecco che si innesca l’instabilità e nascono le bolle! Questo è un fenomeno che, per quanto ne so, non era mai stato osservato così chiaramente prima: la generazione di bolle direttamente da un blob preesistente.

I Modelli Vanno in Tilt: Una Sfida per la Scienza

Ora, vi chiederete: ma i nostri supercomputer e i modelli fisici globali della ionosfera, come il WACCM-X e il SAMI3, cosa dicono? Beh, qui casca l’asino. Questi modelli, pur essendo molto sofisticati, sono riusciti a simulare la formazione di bolle di plasma nella regione del Pacifico orientale durante la stessa tempesta, ma… hanno completamente fallito nel riprodurre i blob di plasma sopra l’India! E, di conseguenza, nemmeno le “blob-bubbles”.

Questo ci dice due cose importantissime. Primo, che c’è ancora tanto da capire sulla fisica della ionosfera, specialmente durante eventi estremi come le super tempeste geomagnetiche. Secondo, che questi modelli hanno un disperato bisogno di essere migliorati, probabilmente integrando più dati osservativi locali e affinando la rappresentazione delle interazioni tra vento solare, magnetosfera e atmosfera terrestre. La scarsità di osservazioni continue e globali è un vero tallone d’Achille.

Perché è così importante? Perché una ionosfera “impazzita” può mandare in tilt le comunicazioni radio, i sistemi GPS e la navigazione satellitare. Prevedere correttamente queste condizioni è cruciale per la nostra società tecnologica.

Perché i Blob e non le Bolle Inizialmente? L’Effetto “Bolle in Fuga”

Una domanda sorge spontanea: perché si sono formati i blob invece delle più comuni bolle, nonostante le condizioni di fondo sembrassero favorevoli a queste ultime? Una possibile spiegazione, che abbiamo chiamato “effetto bolla in fuga” (runaway plasma bubble effect), è che la velocità verticale delle irregolarità di plasma fosse talmente alta (misurazioni radar indicavano oltre 400 m/s!) che queste sono state “sparate” verso altitudini maggiori sotto forma di accumuli (i blob), prima che potessero evolvere nelle classiche bolle di rarefazione. I venti meridionali, intensificati dal riscaldamento Joule nelle regioni polari dovuto alla tempesta, potrebbero aver contribuito a spingere questi blob verso sud, nel campo visivo del nostro strumento a Gadanki.

Cosa Abbiamo Imparato da Questa Avventura Cosmica?

Questa storia, amici, ci insegna quanto sia fondamentale analizzare i dati con occhio critico e non dare mai nulla per scontato. La scoperta dei blob di plasma e delle successive “blob-bubbles” durante la tempesta del 2015 non è solo una curiosità scientifica, ma un tassello importante per comprendere meglio la complessa danza di particelle ed energia che avviene sopra le nostre teste.

Ci ricorda anche che la natura ha sempre qualche asso nella manica e che i nostri modelli, per quanto avanzati, sono ancora perfettibili. C’è un intero universo di fenomeni da scoprire e da capire, e ogni tempesta geomagnetica è un laboratorio a cielo aperto che ci offre nuove, preziose lezioni.

Quindi, la prossima volta che alzate gli occhi al cielo notturno, pensate a questi enigmatici blob di plasma e alle meraviglie che la nostra ionosfera può regalarci, soprattutto quando il Sole decide di… fare un po’ di baccano!

Fonte: Springer