La missione Swarm dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha rilevato un picco significativo ma temporaneo di protoni ad alta energia ai poli terrestri durante una tempesta geomagnetica a novembre. Lo ha fatto non con gli strumenti scientifici per la misurazione del campo magnetico terrestre, ma con i suoi strumenti di posizionamento “star tracker”, una novità per la missione Swarm. Mentre i magnetometri di Swarm hanno rilevato fluttuazioni magnetiche 10 volte più intense del normale il 12 novembre, sono stati gli star tracker a rilevare un aumento temporaneo di protoni ad alta energia attorno ai poli. Durante la tempesta geomagnetica dell’11-13 novembre, i livelli di flusso di protoni ad alta energia sono stati 300 volte superiori ai livelli normali.
Misurazione della magnetosfera
Swarm, una missione Earth Explorer sviluppata nell’ambito del programma FutureEO di Osservazione della Terra dell’ESA, è dedicata a comprendere meglio il campo di forza invisibile che circonda il nostro pianeta. Il campo magnetico terrestre si estende dalle profondità del nucleo fuso del pianeta fino a raggiungere lo spazio, proteggendoci dalle radiazioni cosmiche e dai venti solari deviando le particelle cariche nocive.
Orbitando a un’altitudine di 400-500km, i satelliti Swarm sono posizionati in modo perfetto per monitorare gli effetti delle tempeste geomagnetiche.
Ciascuno dei tre satelliti Swarm, lanciati insieme nel 2013, trasporta diversi strumenti, tra cui due tipi di magnetometri, in grado di misurare sia l’intensità che la direzione del campo magnetico. Sono inoltre dotati di star tracker per garantire la corretta localizzazione e orientamento nello spazio.
Gli star tracker sono strumenti ottici che misurano la posizione e l’assetto (orientamento) di un satellite determinandone la posizione rispetto alle stelle. Quindi, mentre normalmente vengono utilizzati per posizionare correttamente i satelliti nello spazio, in questo caso, gli star tracker di Swarm si sono rivelati una sorprendente fonte di dati importanti.
L’evento solare di novembre
Tra l’11 e il 13 novembre 2025, la Terra è stata colpita da una tempesta solare eccezionalmente forte, causata da tre espulsioni di massa coronale consecutive nell’arco di 48 ore. Queste hanno dato origine alle “aurore protoniche”, che appaiono come una luce o un bagliore più diffuso nel cielo e sono tipicamente osservabili a latitudini molto più basse durante forti tempeste. Le aurore elettroniche, invece, sono associate alla comparsa di “increspature” di luce nel cielo e si verificano spesso a latitudini più elevate.
Mentre le tempeste geomagnetiche causano splendide aurore, le particelle cariche emesse dai brillamenti solari possono rappresentare una minaccia per le infrastrutture terrestri, con il potenziale di interrompere e danneggiare le reti energetiche e le comunicazioni. In questa occasione, è stato registrato un breve blackout radio in Europa, Africa e Asia, della durata di circa 30-60 minuti.
Cosa ha visto Swarm: dalle stelle ai protoni
Il 12 novembre, gli star tracker hanno rilevato un enorme afflusso di protoni ad alta energia in ingresso nelle regioni polari. Durante le forti tempeste geomagnetiche, lo scudo magnetico terrestre viene disturbato, consentendo a un numero molto maggiore di particelle energetiche di raggiungere l’orbita terrestre bassa – e in questo caso, il flusso è stato insolitamente intenso. Questo evento di protoni solari ad alta energia è un fenomeno raro.
Sebbene non rappresentino un pericolo per le persone sulla Terra, i protoni ad alta energia possono danneggiare gravemente l’elettronica dei veicoli spaziali, comprese le celle solari, e sono pericolosi per i voli spaziali con equipaggio umano.
“Si tratta di un utilizzo affascinante degli star tracker di Swarm, che vengono normalmente utilizzati per orientare correttamente i satelliti”, ha dichiarato Anja Stromme, responsabile della missione Swarm dell’ESA. “Il prodotto per le particelle ad alta energia è una funzionalità di nuova implementazione per Swarm e i prodotti saranno resi operativi il 17 dicembre. Questo è quindi il primo evento in cui un evento meteorologico spaziale viene monitorato dagli star tracker di Swarm”.
I sensori di immagine dello star tracker sono sensibili ai protoni ad alta energia. Quando uno di essi colpisce il sensore, appare come un punto bianco sull’immagine. Sebbene questo sia normalmente considerato un inconveniente, i punti possono anche registrare il flusso di protoni energetici con energia superiore a 100 MeV.
I protoni ad alta energia, sotto forma di radiazioni ionizzanti, normalmente penetrano più facilmente nel campo magnetico terrestre nelle regioni in cui il campo è più debole, come l’Anomalia del Sud Atlantico, una regione che copre parte dell’Oceano Atlantico e del Sud America. Qui, i satelliti in orbita terrestre bassa sono maggiormente esposti alla radiazione intrappolata dalle fasce di Van Allen. Durante le tempeste magnetiche, tuttavia, i protoni provenienti dagli eventi solari possono anche viaggiare nella magnetosfera terrestre e rimanere temporaneamente intrappolati, determinando un aumento dei flussi di particelle ad alta energia nelle regioni polari, come osservato in questo caso.
Secondo Enkelejda Qamili, analista della qualità dei dati Swarm presso l’ESA, gli elevati livelli di protoni dimostrano come le missioni in orbita terrestre bassa possano monitorare e rilevare efficacemente gli eventi di particelle solari, evidenziando la continua elevata attività del sole.
“In condizioni normali, il campo magnetico terrestre devia la maggior parte delle particelle del vento solare; tuttavia, durante una tempesta geomagnetica, la magnetosfera può sovraccaricarsi, consentendo a un numero considerevole di protoni ad alta energia di penetrare e dare origine a diversi fenomeni geofisici. Sebbene questi eventi siano di grande interesse scientifico, è importante riconoscere i potenziali rischi che rappresentano per gli astronauti, i veicoli spaziali e le comunicazioni”.
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