Il mistero delle luci verdi nei GhOST Mesosferici

Nel cuore della mesosfera, una delle regioni più affascinanti e misteriose dell’atmosfera terrestre, emerge un enigma intrigante: le emissioni verdi dall’ossigeno eccitato, noto come “GhOST mesosferici“. Questi eventi luminosi transitori, che persistono per centinaia di millisecondi sulla cima di sprite energetici, hanno catturato l’attenzione della comunità scientifica.

L’ipotesi predominante per spiegare questa luminosità insolita ruota attorno alla longevità dell’ossigeno atomico eccitato a 557,73 nm, una frequenza ben nota nell’aurora e nell’airglow. Tuttavia, il ruolo di altre specie chimiche coinvolte in questo spettacolare fenomeno rimane avvolto nel mistero, complicato dalla mancanza di approfondite campagne spettroscopiche dedicate a tali manifestazioni atmosferiche.

In questa ricerca pionieristica, gli studiosi hanno fatto luce sulla cronologia spettrale di un GhOST mesosferico nell’intervallo da 500 a 600 nm. Oltre alle tracce deboli ma certe di ossigeno atomico eccitato, emergono quattro protagonisti chiave nel lento dissolversi della luminosità: ferro atomico, nichel, azoto molecolare e ossigeno molecolare ionico. Ma le sorprese non finiscono qui: ulteriori rilevazioni svelano tracce di sodio atomico e silicio ionico, in sintonia con le misurazioni dei profili di densità dei metalli meteorici.

Questa rivelazione non solo amplia la nostra comprensione dei GhOST mesosferici, ma pone anche importanti sfide scientifiche. L’aggiornamento dei modelli cinetici del plasma atmosferico diventa cruciale per decifrare appieno le emissioni ottiche dei TLE. Questa scoperta non è solo un passo avanti nella ricerca atmosferica, ma una chiave per aprire nuovi orizzonti nella comprensione dei fenomeni celesti. Una porta che conduce a ulteriori esplorazioni spaziali, alla ricerca di segreti più profondi che si nascondono nei misteri luminosi della mesosfera terrestre.

L’esperimento

È stato usato uno strumento avanzato chiamato GRAnada Sprite Spectrograph and Polarimeter (GRASSP) per studiare fenomeni luminosi atmosferici noti come sprites. Questo strumento è situato a Castellgalí, in Spagna. Da giugno 2019, sono stati analizzati 42 sprites, concentrandosi su uno che è apparso il 21 settembre 2019 sopra il Mar Mediterraneo, distante 370 km dal nostro punto di osservazione.

Durante l’esperimento, mediante una telecamera speciale con un filtro infrarosso sono state catturate immagini ad alta risoluzione dei sprites e delle luci nell’atmosfera. C’era la presenza di nuvole sottili in alcune immagini, ma queste non hanno influenzato i dati spettrali che i ricercatori stavano raccogliendo.

L’analisi delle immagini ha anche mostrato delle onde concentriche che sembrano provenire dalla tempesta che ha generato gli sprites. Dall’immagine composita, è stato stimato che lo sprite avesse circa 47 km di altezza e 60 km di larghezza, con la parte che è stata studiata situata a circa 82,8 km sopra il suolo.

Tuttavia, c’è una sfida: la telecamera non ha rilevato il GhOST atmosferico nelle immagini prima e dopo lo sprite. Nonostante ciò, lo spettrografo ha rilevato un aumento della luminosità nella gamma di colori verde tra 500 e 600 nm durante e dopo lo sprite. Questo suggerisce che ci sia un processo graduale di aumento e diminuzione delle luci verdi nella parte superiore dello sprite. In definitiva, questi risultati aiutano a comprendere meglio questi affascinanti fenomeni atmosferici e aprono la strada a ulteriori ricerche.

Risultati

I risultati di questo esperimento forniscono importanti informazioni sulla natura dei fenomeni luminosi transitori atmosferici, in particolare sugli sprites e sui GhOST mesosferici. Ecco un riepilogo dei principali risultati:

1. Identificazione di Specie Chimiche: Utilizzando lo spettrografo, sono state identificate varie specie chimiche nella regione superiore degli sprites, tra cui ferro atomico, nichel, azoto molecolare, ossigeno molecolare ionico, sodio atomico e silicio ionico. Questa identificazione contribuisce alla comprensione della complessa composizione chimica della mesosfera.
2. Conferma dell’Emissione Verde e Decadimento Graduale: I risultati confermano l’emissione verde da parte degli sprites e mostrano un aumento graduale e un successivo decadimento della luminosità spettrale nella gamma compresa tra 500 e 600 nm prima, durante e dopo lo sprite. Questo suggerisce un processo dinamico di eccitazione e dissolvenza delle emissioni verdi.
3. Legame tra Eventi Atmosferici e Interazioni Celesti: La presenza di specie chimiche come il sodio atomico e il silicio ionico nelle emissioni è coerente con misurazioni di densità di metalli meteorici. Questo suggerisce una connessione tra fenomeni atmosferici transitori e l’interazione della Terra con corpi celesti.
4. Validazione dei Modelli Atmosferici: I dati ottenuti contribuiscono a validare e migliorare i modelli atmosferici, specialmente quelli relativi alla cinetica del plasma atmosferico in presenza di eventi luminosi transitori. Ciò è essenziale per affinare la comprensione della dinamica atmosferica.
5. Sfide e Punti di Approfondimento: La mancata rilevazione del GhOST nelle immagini prima e dopo lo sprite rappresenta una sfida e un punto di interesse. Questo suggerisce che ci sono ancora aspetti dei fenomeni atmosferici transitori che non sono completamente compresi.

Complessivamente, questi risultati ampliano la nostra conoscenza sui processi fisici e chimici associati agli sprites e ai GhOST mesosferici, aprendo la strada a ulteriori ricerche e avanzamenti nella comprensione di questi affascinanti eventi atmosferici.