Вчені виявили, що пояси Ван Аллена навколо Землі мають певну вразливість.

Дослідники встановили, що внутрішній пояс Ван Аллена має більшу вразливість, ніж це вважалося раніше.

Дослідники повідомили, що внутрішній пояс Ван Аллена не є таким захищеним, як вважалося раніше. У певних обставинах у цьому поясі можуть виникати отвори, згідно з інформацією, наданою Science Alert.

Пояси Ван Аллена -- це дві області простору у формі торів, заповнені енергійними протонами та електронами, які утримуються магнітним полем планети. Зовнішній пояс складається переважно з електронів, які отримали енергію в результаті процесів, спричинених Сонцем. Значна ж частина протонів внутрішнього поясу утворюється з частинок, що виникають під час зіткнення космічних променів з атмосферою Землі.

Протягом більш ніж десятиліття науковці вважали, що внутрішній пояс є непроникним бар'єром для "електронів-вбивць", які рухаються на ультрарелятивістських швидкостях, заважаючи їм наблизитися до нашої планети. Однак, нещодавні дослідження показали, що в певних умовах цей пояс не є таким надійним захистом, як вважалося раніше.

У травні 2024 року на Землю обрушилася надзвичайно сильна сонячна буря, під час якої японський супутник зафіксував електрони, розігнані до енергій у межах мегаелектронвольт. Це стало несподіванкою для вчених, оскільки, на їхню думку, в цій зоні подібні явища не мали б відбуватися.

"У даному дослідженні ми демонструємо, що в умовах екстремальної космічної погоди можливе подолання цього бар'єру", -- зазначила команда науковців на чолі з фізиком космічного простору Йошидзумі Мійосі з Нагойського університету.

Відомі як "електрони-вбивці", ці частинки вже декілька десятиліть являють собою серйозну загрозу у навколоземному космічному середовищі. Взаємодіючи з електромагнітними хвилями у магнітосфері Землі, особливо під час геомагнітних бур, вони можуть прискорюватися до швидкостей, близьких до світлових. Їх енергія настільки висока, що вони здатні пробивати захисні оболонки супутників, завдаючи шкоди чутливій електроніці та скорочуючи термін служби космічних апаратів. Ці електрони також становлять небезпеку для людей, оскільки для астронавтів вони створюють підвищений рівень радіаційної загрози.

У 2014 році апарати NASA Van Allen Probes виявили дивно чітку межу -- приблизно на відстані трьох земних радіусів від центру планети, -- за яку електрони з найвищою енергією практично ніколи не залітають. Вчені охарактеризували це явище як "непроникний бар'єр", припустивши, що електромагнітні хвилі в області холодної плазми, що оточує Землю, сприяють розсіюванню електронів, виштовхуючи їх з орбіт, на яких вони були захоплені, і направляючи їх в атмосферу. У поєднанні з повільним дрейфом електронів у напрямку до планети це створювало своєрідний природний бар'єр, що утримував їх на відстані.

Проте в 2018 році в цьому "непроникному" бар'єрі почали з'являтися тріщини. У 2024 році дослідники, вивчивши дані спостережень, зібрані з 1996 по 2006 рік, виявили, що електромагнітні хвилі, які виникають під час блискавок, здатні перенаправляти небезпечні електрони, вже захоплені внутрішнім радіаційним поясом, прямо в атмосферу Землі.

Ці спостереження надають нові свідчення про те, що електрони з енергією в мегаелектронвольтах вже присутні в глибоких шарах, які раніше вважалися недоступними.

У травні 2024 року відбулася масштабна буря. На Сонці сталося кілька потужних спалахів і корональних викидів маси, які викинули мільярди тонн намагніченої плазми з величезною швидкістю по всій Сонячній системі. Ці події спровокували магнітну бурю найвищої категорії G5 на Землі, яка виявилася настільки сильною, що її вплив було зафіксовано навіть на океанському дні.

Шторм викликав швидке виснаження запасів холодної плазми в плазмосфері Землі, що призвело до утворення надзвичайно розрідженого середовища. У цих умовах змогли активно формуватися електромагнітні хвилі особливого виду, відомі як "хори". "Якщо їх трансформувати в звук, вони нагадують мелодії пташиного співу", -- поділився Мійосі.

Замість того, щоб розсіювати електрони, як це роблять багато інших хвиль, ці хвилі змогли розігнати їх до неймовірно високих енергій прямо всередині "непроникного" бар'єру. Під час відновлення після геомагнітної бурі японський супутник Arase зафіксував вражаюче зростання кількості ультрарелятивістських електронів всередині цього бар'єру. При енергіях близько 3 мегаелектронвольт потік електронів зріс більш ніж у 5000 разів у порівнянні з даними, які були зафіксовані до початку бурі.

Часові аспекти та динаміка цього піднесення виявилися надзвичайно значущими.

Спочатку значно зросла кількість електронів з нижчими енергіями. Приблизно через півдня до них приєдналися електрони з вищими енергіями. А приблизно через добу після початку процесу різко збільшилася кількість електронів, що мають енергію понад 3 мегаелектронвольти. Така послідовність подій свідчить про те, що електрони не просто переміщалися сюди ззовні. Вони набували енергії безпосередньо на місці -- всередині області, яка, як вважалося, мала бути захищеною.

Нещодавно науковці повідомили, що наше Сонце може виробляти суперспалахи, подібні до тих, що спостерігаються на інших зорях. Це було підтверджено виявленням плями, що перевищувала розміри Землі в 40 разів.