Superburza z maja 2024: to jony tlenu z jonosfery wzmocniły efekt

Badacze, którzy przyglądali się burzy geomagnetycznej z maja 2024 r., podkreślają obserwację uznawaną za przełomową. Choć w trakcie zjawiska notowano rekordowo wysoką gęstość wiatru słonecznego, to jony pochodzące bezpośrednio ze Słońca okazały się mieć znikomy wpływ na prąd pierścieniowy – jeden z głównych mechanizmów odpowiedzialnych za zaburzenia ziemskiego pola magnetycznego. To ważne, bo od lat trwała dyskusja, jaka część energii prądu pierścieniowego wynika z napływu cząstek słonecznych, a jaka ma źródło w ziemskiej atmosferze.

Najsilniejsza faza majowej superburzy przyniosła zorzę polarną widoczną niezwykle daleko od biegunów oraz gwałtowną zmianę wskaźnika SYM-H, który spadł do -518 nanotesli. Tak głębokiego zaburzenia nie rejestrowano od ponad 20 lat. Sekwencja kilku kolejnych obłoków plazmy uderzających w otoczenie Ziemi sprawiła też, że obszar związany z prądem pierścieniowym przesunął się bliżej naszej planety niż w porównywalnych przypadkach z przeszłości.

Z ustaleń wynika, że w trakcie tego epizodu około 85 proc. jonów budujących prąd pierścieniowy pochodziło z jonosfery, a dominowały wśród nich ciężkie jony tlenu. Potwierdzają to pomiary z satelity Arase, który dwukrotnie przeciął obszar prądu pierścieniowego – raz na początku zjawiska i ponownie w czasie jego maksimum. Jednoczesne oszacowanie udziału jonów wiatru słonecznego i jonów "ziemskich" podczas burzy tej skali udało się po raz pierwszy.

Badacze tłumaczą wpływ dominujących jonów tlenu przede wszystkim ich masą: są one wyraźnie cięższe niż typowe protony przynoszone przez wiatr słoneczny. W ocenie zespołu duży udział jonów pochodzenia ziemskiego mógł sprzyjać zarówno wyjątkowej sile zaburzenia, jak i przesunięciu maksimum prądu pierścieniowego w stronę Ziemi. Taki wniosek może przełożyć się na zmianę podejścia w modelach prognozowania pogody kosmicznej, które dotąd w większym stopniu opierały się na parametrach wiatru słonecznego.

Zjawisko miało też wymierne konsekwencje w przestrzeni wokół planety. Siła ziemskiego pola magnetycznego zmieniła się nawet o 40 proc. na wysokości około 16 tys. km nad równikiem. W tym samym obszarze Arase zarejestrował jednocześnie gwałtowny spadek liczby wysokoenergetycznych elektronów. Autorzy pracy wskazują na możliwy związek z deformacją pola magnetycznego, ale podkreślają, że bezpośrednia przyczyna tego efektu wciąż nie jest rozstrzygnięta.

Wnioski z analizy superburzy z maja 2024 r. mają znaczenie nie tylko dla lepszego przewidywania ekstremalnych burz geomagnetycznych, ale też wzmacniają argumenty za kolejnymi projektami badawczymi. Wśród nich wymieniany jest japoński program FACTORS. Zaplanowana misja dwóch satelitów ma sprawdzić, jak jony z ziemskiej atmosfery "uciekają" do magnetosfery i w jaki sposób potrafią wzmacniać burze magnetyczne. To ma pomóc w przyszłości trafniej oceniać ryzyko związane z podobnymi, niebezpiecznymi zjawiskami.