Lo Spazio è un posto pericoloso, soprattutto quando si tratta di particelle ad alta energia, e l’intensa attività solare può rappresentare una minaccia per le persone e la tecnologia sulla Terra. Per affrontare i potenziali pericoli, la NASA ha fornito finanziamenti per 5 anni a CLEAR, un centro di previsione meteorologica spaziale presso l’Università del Michigan.
Le particelle energetiche solari
Il Sole è tutt’altro che quieto. Sulla sua superficie le temperature si aggirano sui 5.500°C, con complessi campi elettrici e magnetici che si contorcono, e si tuffano dentro e fuori dalla stella. Questa intricata relazione tra il plasma surriscaldato del Sole e i suoi stessi campi magnetici crea le condizioni per le tempeste solari. Questi eventi, inclusi brillamenti, eruzioni ed espulsioni di massa coronale, rilasciano enormi quantità di energia nel Sistema Solare.
A volte i rilasci assumono la forma di pura radiazione. A volte intere masse di materia solare vengono lanciate dalla superficie, muovendosi lentamente verso i pianeti. Spesso, il Sole lancia nubi di minuscole particelle cariche note come particelle energetiche solari (SEP), cioè elettroni e protoni che viaggiano quasi alla velocità della luce.
Le SEP possono davvero comportare un forte impatto. Durante i periodi di intensa attività solare, le SEP possono schiantarsi sulla Terra, travolgendone il campo magnetico e persino perforando l’atmosfera, facendo penetrare radiazioni sulla superficie. Qualunque cosa è vulnerabile. L’elettronica può essere disturbata e i sensori possono danneggiarsi. Un singolo evento forte può superare la dose di radiazioni prevista per la vita degli astronauti. In effetti, i danni da radiazioni sono considerati uno dei maggiori ostacoli ai viaggi spaziali a lungo termine, poiché le SEP possono danneggiare il DNA e portare al cancro. L’incredibile velocità delle SEP consente loro di raggiungere l’orbita terrestre in pochi minuti, il che significa che abbiamo ben poco tempo per sapere quando sta per colpire una tempesta SEP.
Le previsioni del Meteo Spaziale
Riconoscendo la gravità del problema, la NASA ha recentemente assegnato a un team di ricercatori dell’Università del Michigan una sovvenzione di 5 anni per costruire il CLEAR Space Weather Center of Excellence, che si concentrerà sulla fornitura di previsioni meteorologiche spaziali accurate e tempestive per avvisare su eventuali tempeste SEP. Il centro CLEAR riunirà astronomi e astrofisici con un’ampia varietà di specializzazioni per affrontare il problema della previsione SEP. Utilizzeranno modelli teorici della superficie solare per prevedere quando è probabile che eruttino i brillamenti solari e le espulsioni di massa coronale, che lanciano le SEP.
Attualmente ci sono 36 modelli utilizzati da vari gruppi. Alcuni, che si basano esclusivamente sulla fisica conosciuta, sono molto accurati ma costosi da gestire, soprattutto in tempo reale, quando ogni minuto conta. Quindi, se dovessimo osservare un’espulsione di massa coronale in corso, avremmo abbastanza tempo per prevedere la gravità della tempesta SEP nel momento in cui raggiungerà la Terra.
L’altro metodo consiste nell’utilizzare le proprietà degli eventi passati per prevedere quando ne arriverà uno nuovo. Queste tecniche di apprendimento automatico sono molto più veloci, poiché utilizzano semplici algoritmi per determinare se si verificano le giuste condizioni sulla superficie del Sole. Attualmente, però, sono molto meno accurati e affidabili, poiché gli algoritmi non “conoscono” la fisica sottostante: cercano semplicemente di abbinare le condizioni osservate con la probabilità di una tempesta SEP.
Con il centro CLEAR, i meteorologi spaziali sperano di combinare questi 2 metodi. L’obiettivo è costruire modelli basati sulla fisica più rapidi ed efficienti e utilizzarli per potenziare i modelli basati sulla storia, risultando in un approccio efficiente in grado di utilizzare dati in tempo reale provenienti dal Sole per fornire previsioni rapide e accurate degli eventi di tempesta SEP. La NASA può quindi trasmettere queste previsioni per avvisare gli operatori satellitari e le missioni di volo spaziale umano della minaccia imminente, aiutando così tutte le attività spaziali a mitigare i danni causati da queste tempeste.
