Le immagini riprese dalla Stazione spaziale internazionale svelano l’origine dei misteriosi lampi di radiazioni ad alta energia che appaiono nel cuore delle nuvole temporalesche, risolvendo una questione che sconcerta da tempo gli scienziati
di Alexandra Witze/Nature
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Un gruppo di fotocamere puntate verso la Terra dalla Stazione spaziale internazionale ha visto centinaia di lampi di raggi gamma brillare nel cuore dei temporali nel corso dell’ultimo anno. Confrontando questi enigmatici lampi con i fulmini che hanno attraversato quei temporali, i fisici spaziali hanno cominciato a dipanare il mistero che avvolge da decenni le cause di queste raffiche di radiazioni ad alta energia.

I ricercatori hanno scoperto che queste scariche, dette lampi terrestri di raggi gamma (TGF), si producono quanto forti campi elettrici percorrono rapidamente l’atmosfera subito prima che un fulmine si scarichi lungo lo stesso cammino. Le particelle elettricamente cariche interagiscono con l’atmosfera producendo un brillamento ultrarapido di raggi gamma, invisibili a occhio nudo ma rilevabili dalle apposite fotocamere che guardano verso il basso dalla Stazione spaziale.

Questi strumenti ci hanno dato le migliori osservazioni mai condotte finora sul rapporto tra i comuni fulmini e i TGF, noti agli scienziati fin dal 1994 ma rimasti finora inspiegati. “Questi dati cambiano tutto”, dice Nikolai Østgaard, fisico spaziale dell’Università di Bergen, in Norvegia, che ha descritto le scoperte in un paio di interventi che ha tenuto il 9 e il 12 luglio scorsi al convegno dell’International Union of Geodesy and Geophysics di Montreal, in Canada.

Il chiarimento sull’origine dei TGF viene dall’Atmosphere–Space Interactions Monitor (ASIM), una specie di scatola contenente un insieme di fotocamere e sensori realizzata da diverse università e aziende private europee sotto la direzione dell’Università politecnica di Danimarca. Lanciato verso la stazione spaziale nell’aprile 2018, ASIM, a differenza di altre missioni per lo studio dei fenomeni elettrici atmosferici, è stato progettato per studiare i normali fulmini e i TGF contemporaneamente e in estremo dettaglio.

Nei suoi primi dieci mesi di raccolta di dati, ASIM ha rilevato 94 occasioni in cui TGF e fulmine si sono verificati a brevissima distanza l’uno dall’altro. In più della metà dei casi la sequenza era la stessa: compariva un debole lampo di luce, forse dopo che alcune particelle dotate di carica elettrica avevano cominciato a muoversi lungo un canale conduttivo all’interno del temporale. Poi brillava il TGF, proiettando raggi gamma dappertutto. Nel giro di qualche centinaio di microsecondi, infine, un enorme impulso di corrente elettrica scorreva attraverso lo stesso cammino elettricamente carico, dando luogo a un fulmine.

I dati supportano la teoria secondo cui è necessaria la presenza di un campo elettrico piccolo ma intenso all’estremo del canale conduttivo perché si formi un TGF, dice Østgaard. Altre teorie avevano invece proposto che i TGF si formino quando un temporale produce un campo elettrico intenso, ma assai più vasto, nelle nubi. “I nostri risultati supportano decisamente la prima idea”, dice Østgaard. “Abbiamo risolto la questione.”

I nuovi dati sono “fonte d’ispirazione”, dice David Smith, fisico spaziale dell’Università della California a Santa Cruz. Joseph Dwyer, fisico spaziale dell’Università del New Hampshire a Durham, spera che le osservazioni “ci guideranno nella giusta direzione” per capire le modalità di formazione dei TGF.

I ricercatori di ASIM devono ancora verificare i rapporti fra le osservazioni effettuate dallo strumento e le altre misurazioni effettuate sugli stessi temporali, e vedere se il rapporto riscontrato tra TGF e fulmini risulterà confermato all’aumentare del numero dei casi osservati.

Stando alle attese, ASIM dovrebbe continuare a funzionare almeno per altri due anni. In questo periodo il gruppo spera di vedere molti altri TGF. “È come quando esci a pesca e puoi solo aspettare che arrivi il pesce grosso”, dice Østgaard.

Insieme ai i suoi colleghi, potrebbe anche cercare di gettare uno sguardo più ravvicinato a questi enigmi temporaleschi. ASIM li osserva dall’alto, a circa 400 chilometri dalla superficie terrestre, mentre i TGF si verificano a quote tra gli 11 e i 13 chilometri. Østgaard e altri sperano di poter osservare i TGF a distanza ravvicinata, da un aeroplano che voli appena al di sopra dei temporali e che sia dotato di rivelatori di raggi gamma.

Questi voli scientifici potranno forse essere effettuati già nel 2021, dandoci ancora un’altra immagine di questi misteriosi lampi.

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Nature” il 17 luglio 2019. Traduzione di Alfredo Tutino, editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)