Una nueva misión de la NASA obtendrá imágenes del “halo” invisible de la Tierra, la tenue luz que emite la capa atmosférica más externa de nuestro planeta, la exosfera, a medida que se transforma y cambia en respuesta a la actividad del Sol. Comprender la física de la exosfera es un paso clave para pronosticar condiciones peligrosas en el espacio cercano a la Tierra, y este es un requisito necesario para proteger a los astronautas de la campaña Artemis que viajen a través de esa región en su camino a la Luna o en futuros viajes a Marte. El Observatorio Carruthers de la Geocorona será lanzado desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida no antes del martes 23 de septiembre.
Mostrar el borde invisible de la Tierra
A principios de la década de 1970, los científicos solo podían especular acerca de la distancia a la que se extendía la atmósfera de la Tierra en el espacio. Este misterio estaba arraigado en la exosfera, la capa más externa de nuestra atmósfera, que comienza a unos 480 kilómetros (cerca de 300 millas) de altura. Los teóricos la concebían como una nube de átomos de hidrógeno —el elemento más ligero que existe— que se había elevado tanto que los átomos escapaban continuamente al espacio.
Pero la exosfera se muestra solo a través de un tenue “halo” de luz ultravioleta conocido como geocorona. El doctor George Carruthers, científico e ingeniero pionero, se propuso la tarea de observarla. Después de lanzar algunos prototipos en cohetes de prueba, desarrolló una cámara de luz ultravioleta preparada para hacer un viaje de ida al espacio.
En abril de 1972, los astronautas del Apolo 16 colocaron la cámara de Carruthers en las Tierras Altas de Descartes de la Luna, y así fue como la humanidad vio por primera vez la geocorona de la Tierra. Las imágenes que producía eran impresionantes, tanto por lo que captaban como por lo que no.
“La cámara no estaba a suficiente distancia, al estar en la Luna, para registrar todo el campo de visión”, dijo Lara Waldrop, investigadora principal del Observatorio Carruthers de la Geocorona. “Y eso fue realmente impactante: que esta nube ligera y esponjosa de hidrógeno alrededor de la Tierra pudiera extenderse tan lejos de la superficie”. Waldrop dirige la misión desde la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, donde estudió George Carruthers.
Nuestro planeta, bajo una nueva luz
Hoy en día, se cree que la exosfera se extiende por lo menos hasta la mitad de la distancia hacia la Luna. Pero las razones para estudiarla van más allá de la curiosidad sobre su tamaño.
Cuando las erupciones solares llegan a la Tierra, chocan primero contra la exosfera, desencadenando una serie de reacciones que a veces culminan en peligrosas tormentas meteorológicas espaciales. Comprender la respuesta de la exosfera es importante para predecir y mitigar los efectos de estas tormentas. Adicionalmente, el hidrógeno —uno de los componentes básicos del agua, o H2O— se escapa a través de la exosfera. Cartografiar ese proceso de escape arrojará luz sobre por qué la Tierra retiene agua mientras que otros planetas no, lo que nos ayudará a encontrar exoplanetas, o planetas fuera de nuestro sistema solar, que podrían hacer lo mismo.
El Observatorio Carruthers de la Geocorona de la NASA, llamado así en honor a George Carruthers, está diseñado para obtener las primeras imágenes continuas de la exosfera de la Tierra, descubriendo su extensión total y su dinámica interna.
“Nunca antes habíamos tenido una misión dedicada a hacer observaciones exosféricas”, dijo Alex Glocer, científico de la misión Carruthers en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Es muy emocionante que vayamos a hacer estas mediciones por primera vez”.
Viaje a L1
Con 241 kilogramos (531 libras) de peso y un tamaño como el de un sofá para dos personas, la nave espacial de la misión Carruthers será lanzada a bordo de un cohete Falcon 9 de SpaceX junto con la nave espacial Sonda de Cartografía y Aceleración Interestelar (IMAP, por su acrónimo en inglés) de la NASA y el satélite meteorológico espacial Seguimiento de la Meteorología Espacial en el Punto de Lagrange 1 (SWFO-L1, por sus siglas en inglés) de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Después de su lanzamiento, las tres misiones comenzarán una fase de navegación de cuatro meses de duración hasta llegar al punto de Lagrange 1 (L1), un lugar situado a cerca de 1,6 millones de kilómetros (un millón de millas) de distancia, más cerca del Sol que la Tierra. Después de un período de un mes dedicado a comprobaciones científicas, la fase de investigación de dos años para Carruthers comenzará en marzo de 2026.
Desde L1, unas cuatro veces más lejos que la Luna, Carruthers obtendrá una vista completa de la exosfera utilizando dos cámaras de luz ultravioleta, un generador de imágenes de campo cercano y un generador de imágenes de campo amplio.
“El generador de imágenes de campo cercano permite obtener tomas muy cercanas para ver cómo varía la exosfera cerca del planeta”, dijo Glocer. “El generador de imágenes de campo amplio permite ver la extensión y el alcance completos de la exosfera, y cómo estos cambian lejos de la superficie de la Tierra”.
Los dos generadores de imágenes cartografiarán juntos los átomos de hidrógeno a medida que se mueven a través de la exosfera y, por último, se dirigen al espacio. Pero lo que aprendamos sobre el escape atmosférico en nuestro planeta natal tendrá validez mucho más allá.
“Comprender cómo es esta dinámica en la Tierra guiará en gran medida nuestra comprensión de los exoplanetas y qué tan rápido sus atmósferas pueden escapar”, dijo Waldrop.
Mediante el estudio de la física de la Tierra, el único planeta que conocemos que alberga vida, el Observatorio Carruthers de la Geocorona puede ayudarnos a saber qué debemos buscar en otras partes del universo.
La misión del Observatorio Carruthers de la Geocorona está dirigida por Lara Waldrop, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. El Laboratorio de Ciencias Espaciales de la Universidad de California en Berkeley lidera la implementación de la misión, el diseño y el desarrollo de la carga útil, en colaboración con el Laboratorio de Dinámica Espacial de la Universidad Estatal de Utah. La nave espacial de la misión Carruthers fue diseñada y construida por BAE Systems. La División de Proyectos de Exploradores y Heliofísica de la NASA en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, gestiona la misión para la División de Heliofísica de esta agencia en la sede central de la NASA en Washington.
Por Miles Hatfield
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland
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