Eruzione Hunga-Tonga: osservando le ‘increspature’ nello spazio

La violenta eruzione del vulcano Hunga-Tonga dello scorso 15 Gennaio ha generato delle onde di gravità atmosferica che si sono poi irradiate in cerchi concentrici verso l’esterno della struttura geologica.
Sono state rilevate da un satellite della Nasa e non sono chiare le conseguenze che possano avere nello spazio.

Lo scopo della ricerca è quello di approfondire la conoscenza dei livelli più alti dell’atmosfera, e in particolare fino a che punto i cambiamenti in essa siano guidati dagli eventi sulla Terra (al contrario dell’ambiente spaziale). Potrebbe anche aiutarci a capire come i GPS siano influenzati dalle eruzioni vulcaniche.

Poiché l’atmosfera è per lo più trasparente ai nostri occhi, raramente la immaginiamo come una struttura complessa e dinamica con molti strati distinti.

Eruzione a Tonga (Credit Bloomberg)

Tali strati sono pieni di onde che viaggiano in tutte le direzioni, non diversamente dalle onde superficiali marine. Possono essere generate da un numero qualsiasi di fenomeni, comprese tempeste geomagnetiche causate da esplosioni solari, terremoti, vulcani e temporali.

Tali onde non viaggiano solo orizzontalmente, ma si propagano anche verso l’alto in alcune aree della ionosfera, la regione dell’atmosfera terrestre che si estende da circa 65 km a oltre 1.000 km. A queste altitudini, i gas atmosferici sono parzialmente “ionizzati”, formando un cosiddetto plasma, il che significa che le sue molecole sono divise in particelle cariche: atomi positivi ed elettroni negativi.

La ionizzazione nell’atmosfera si verifica a causa dell’esposizione alle radiazioni ultraviolette del Sole, alle particelle ad alta energia dallo spazio e persino alle meteore che bruciano. Ma dato che le particelle con carica opposta esercitano una forza attrattiva tra di esse, anche gli ioni e gli elettroni tendono a ricombinarsi, producendo a loro volta molecole neutre. Quindi c’è una fluttuazione complessa e continua nella ionosfera tra la produzione e la perdita di plasma dovuta alla ricombinazione.

Posizione del vulcano di Tonga (Credit Severe Weather)

Sebbene questi processi siano per lo più non rilevabili nella luce visibile, possono influenzare la luce radio a lunghezza d’onda più lunga. Il plasma nella ionosfera può riflettere le onde radio a determinate frequenze, disperderle ad altre o addirittura bloccarle del tutto.

Queste proprietà rendono la ionosfera utile per diverse tecnologie moderne, comprese le comunicazioni radio ad alta frequenza e i radar. Ma proprio come al livello del suolo, la ionosfera è soggetta alle intemperie. Ciò è causato dall’ambiente spaziale (tempo spaziale) o da eventi sulla Terra.

DISTURBI DELLO SPAZIO

Quando le onde di gravità atmosferica generate da un’eruzione vulcanica (o da qualsiasi fonte) raggiungono la ionosfera possono innescare dei disturbi ionosferici. Si tratta di onde di compressione che possono aumentare sostanzialmente le fluttuazioni della densità del plasma in un breve lasso di tempo e possono viaggiare per migliaia di chilometri in tutto il mondo. Questi effetti possono interferire con la tecnologia moderna, ad esempio interferendo con l’accuratezza dei sistemi di posizionamento globale satellitare (GPS).

Per studiare questi disturbi in modo più dettagliato, si utilizzano dati da uno dei più grandi radiotelescopi del mondo, il Low Frequency Array (Lofar).
Lofar è costituito da dozzine di antenne radio sparse in tutta Europa, progettate per osservare le radiosorgenti naturali lontane nell’universo primordiale, come le radiogalassie.

L’aspetto delle sorgenti radio nello spazio, se viste attraverso la ionosfera, è simile alla visione distorta di oggetti visti attraverso un bicchiere d’acqua: e con un’analisi attenta, si possono usare queste distorsioni per capire cosa sta succedendo nella ionosfera stessa. I disturbi ionosferici possono aumentare queste distorsioni, in particolare alle lunghezze d’onda radio che i ricercatori utilizzano con Lofar.

Nelle prossime settimane saranno analizzati con molta attenzione i dati, per indagare se siano visibili modelli distinti che potrebbero essere attribuiti all’eruzione dei giorni scorsi. In definitiva, la ricerca potrebbe aiutarci a capire meglio come i vulcani terrestri influenzano lo spazio e la tecnologia. Poiché la ionosfera è l’interfaccia atmosferica tra la Terra e lo spazio, potrebbe persino far luce sul grado preciso in cui i disturbi sono guidati dagli eventi meteorologici terrestri rispetto allo spazio.