Ilustración artística de la nave espacial Cluster de la ESA que flota sobre la Tierra. Crédito de la imagen: ESA Haga Click para agrandar
La misión Cluster de la ESA ha revelado un nuevo mecanismo de creación de "electrones asesinos": electrones altamente energéticos que son responsables de dañar los satélites y representar un grave peligro para los astronautas.
En los últimos cinco años, una serie de descubrimientos realizados por la misión Cluster de varias naves espaciales han mejorado significativamente nuestro conocimiento de cómo, dónde y bajo qué condiciones se crean estos electrones asesinos en la magnetosfera de la Tierra.
Las primeras mediciones satelitales en la década de 1950 revelaron la existencia de dos anillos permanentes de partículas energéticas alrededor de la Tierra.
Generalmente llamados "cinturones de radiación Van Allen", están llenos de partículas atrapadas por el campo magnético de la Tierra. Las observaciones mostraron que el cinturón interno contiene una población bastante estable de protones, mientras que el cinturón externo está compuesto principalmente de electrones en una cantidad más variable.
Algunos de los electrones de la correa exterior pueden acelerarse a energías muy altas, y son estos "electrones asesinos" los que pueden penetrar el blindaje grueso y dañar la electrónica satelital sensible. Este intenso ambiente de radiación también es una amenaza para los astronautas.
Durante mucho tiempo, los científicos han estado tratando de explicar por qué la cantidad de partículas cargadas dentro de las correas varía tanto. Nuestro gran avance se produjo cuando dos tormentas espaciales raras ocurrieron casi consecutivamente en octubre y noviembre de 2003.
Durante las tormentas, parte del cinturón de radiación de Van Allen fue drenado de electrones y luego se reformó mucho más cerca de la Tierra en una región que generalmente se considera relativamente segura para los satélites.
Cuando los cinturones de radiación se reformaron, no aumentaron de acuerdo con una teoría de larga data de la aceleración de partículas, llamada "difusión radial". La teoría de la difusión radial trata las líneas del campo magnético de la Tierra como si fueran bandas elásticas.
Si se arrancan las bandas, se tambalean. Si se tambalean al mismo ritmo que las partículas que se desplazan alrededor de la Tierra, entonces las partículas pueden ser conducidas a través del campo magnético y aceleradas. Este proceso es impulsado por la actividad solar.
En cambio, un equipo de científicos europeos y estadounidenses liderados por el Dr. Richard Horne del British Antarctic Survey, Oxford, Reino Unido, utilizó datos de Cluster y receptores terrestres en la Antártida para mostrar que las ondas de muy baja frecuencia pueden causar la aceleración de partículas e intensificar los cinturones.
Estas ondas, llamadas "coro", son emisiones electromagnéticas naturales en el rango de frecuencia de audio. Consisten en elementos discretos de corta duración (menos de un segundo) que suenan como el coro de pájaros que cantan al amanecer. Estas ondas se encuentran entre las más intensas de la magnetosfera externa.
El número de "electrones asesinos" puede aumentar en un factor de mil en el pico de una tormenta magnética y en los días siguientes. La intensa actividad solar también puede empujar el cinturón exterior mucho más cerca de la Tierra, por lo tanto, someter a los satélites de menor altitud a un entorno mucho más severo para el que fueron diseñados.
La teoría de la difusión radial sigue siendo válida en algunas condiciones geofísicas. Antes de este descubrimiento, algunos científicos pensaban que las emisiones de coro no eran lo suficientemente eficientes como para dar cuenta de la reforma del cinturón de radiación exterior. Lo que Cluster ha revelado es que en ciertas condiciones geofísicas altamente perturbadas, las emisiones de coro son suficientes.
Gracias a la capacidad única de mediciones multipunto de Cluster, las dimensiones características de estas regiones de fuente de coro se han estimado por primera vez.
Se ha descubierto que las dimensiones típicas son unos pocos cientos de kilómetros en la dirección perpendicular al campo magnético de la Tierra y unos pocos miles de kilómetros en la dirección paralela a esta.
Sin embargo, las dimensiones encontradas hasta ahora se basan en estudios de casos. “En condiciones magnetosféricas perturbadas, las regiones fuente del coro forman objetos espaguetis largos y estrechos. La pregunta ahora es si esas escalas perpendiculares muy bajas son una propiedad general del mecanismo de coro, o simplemente un caso especial de las observaciones analizadas ”, dijo Ondrej Santolik, de la Universidad Charles, Praga, República Checa, y autor principal de este resultado.
Debido a nuestra mayor dependencia de las tecnologías y comunicaciones basadas en el espacio, la comprensión de cómo, bajo qué condiciones y dónde se crean estos electrones asesinos, especialmente durante los períodos de tormenta magnética, es de gran importancia.
Fuente original: Portal de la ESA
