Satelita Arase zobaczył "pęknięcie" w pasach Van Allena podczas burzy G5 

Badacze pracujący pod kierunkiem Yoshizumiego Miyoshiego z Uniwersytetu w Nagoi wskazują, że wyjątkowo silna pogoda kosmiczna może przełamać ochronę zapewnianą przez ziemską osłonę magnetyczną. W opublikowanej pracy naukowej podkreślili, że w skrajnych warunkach taka "tarcza" przestaje być w pełni szczelna.

Pasy Van Allena tworzą dwa obszary o kształcie torusów otaczające Ziemię, w których uwięzione są cząstki o bardzo wysokich energiach. Szczególnie niebezpieczne są ekstremalnie energetyczne elektrony: mogą stanowić zagrożenie dla satelitów poruszających się na niskiej orbicie, a dla astronautów przebywających m.in. na stacjach kosmicznych oznaczają dodatkowe ryzyko radiacyjne. Problemem jest to, że takie cząstki potrafią przenikać osłony i uszkadzać elektronikę.

W 2014 r. pomiary wykonane przez sondy Van Allen Probes ujawniły wyraźną granicę położoną w odległości około trzech promieni Ziemi od środka planety. Opisywano ją jako barierę, przez którą cząstki nie są w stanie się przebić. Z czasem pojawiły się jednak wątpliwości – już w 2018 r. sugerowano, że tak jednoznaczny obraz może wynikać z krótkiego trwania burz geomagnetycznych.

Sytuacja zmieniła się w maju 2024 r., gdy aktywność Słońca doprowadziła do burzy geomagnetycznej klasy G5. W warunkach zubożonej plazmosfery łatwiej rozwijały się charakterystyczne fale elektromagnetyczne określane jako chorus waves. Miyoshi wyjaśniał, że po przetworzeniu na dźwięk przypominają one ptasi śpiew. Kluczowe było jednak to, że tym razem fale nie działały jak mechanizm "oczyszczania" i rozpraszania elektronów, lecz sprzyjały ich przyspieszaniu wewnątrz obszaru uznawanego wcześniej za niedostępny.

Satelita Arase, monitorujący pasy promieniowania od 2017 r., podczas fazy wygaszania burzy odnotował gwałtowny wzrost strumienia elektronów o energiach rzędu ~3 MeV – ponad 5 000 razy w porównaniu z poziomem sprzed zdarzenia. Zarejestrowana sekwencja zmian była wyraźna: najpierw pojawiły się elektrony o niższych energiach, po około pół doby cząstki bardziej energetyczne, a po upływie doby także te przekraczające 3 MeV. Taki przebieg wskazuje, że elektrony były przyspieszane lokalnie.

Z danych wynikało również, że przestrzenny rozkład strumienia cząstek utworzył wyraźne maksimum w rejonie granicy, po czym rozlewał się zarówno do wewnątrz, jak i na zewnątrz. Podwyższone poziomy utrzymywały się przez długi czas – spadek rejestrowano aż do października 2024 r., zanim kolejne zaburzenia związane z następną burzą wpłynęły na pomiary. Miyoshi zaznaczał, że tego typu wyniki są istotne dla oceny ryzyka dla statków kosmicznych oraz dla poprawy prognoz pogody kosmicznej.