Publicado: 
24 de julio de 2008

Balas de plasma provocan las auroras boreales

Balas de plasma provocan las auroras boreales

Investigadores han descubierto qué es lo que provoca las brillantes erupciones de auroras boreales: balas de plasma gigantescas que son lanzadas hacia la Tierra por explosiones que ocurren a un tercio de distancia en el camino hacia la Luna.

NASA

Julio 24, 2008: ¡Cúbrase! Balas de plasma pasan zumbando por la Tierra.

Esa es la conclusión a la que arribaron los investigadores estudiando datos de las cinco naves espaciales THEMIS, de la NASA. Las gigantescas balas, dicen, son lanzadas por explosiones que ocurren a un tercio de distancia en el camino hacia la Luna y cuando chocan con la Tierra... ¡caramba!. Los impactos provocan coloridos brotes de auroras boreales llamados "subtormentas".

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Derecha: Una subtormenta de auroras boreales fotografiada desde la ventana de un avión sobre la Bahía Hudson, en Canadá, el 27 de febrero de 2008. Crédito de la imagen: Jeff Hapeman. [Más información]

"Hemos descubierto qué es lo que hace bailar a las auroras boreales", declara el físico de la UCLA Vassilis Angelopoulos, investigador principal de la misión THEMIS. Los descubrimientos aparecen en Internet en la edición del 24 de julio de Science Express y se publicarán el 14 de agosto en la revista Science.

La flota THEMIS fue lanzada en febrero de 2007 para desentrañar los misterios de las subtormentas, las cuales durante mucho tiempo han dejado perplejos a los observadores con sus imprevisibles erupciones de luz y color. Las naves espaciales no sólo observarían las subtormentas desde lejos; de hecho estarían sumergidas en la tempestad usando sensores ubicados a bordo para medir partículas y campos. Los científicos de la misión tenían la esperanza de que esta aproximación in situ pudiera permitirles saber qué es lo que causó las subtormentas —y estaban en lo cierto.

El descubrimiento llegó en lo que comenzó como un día tranquilo: 26 de febrero de 2008. Los cielos del ártico estaban oscuros y el campo magnético de la Tierra estaba en calma. Muy por encima del planeta, los cinco satélites THEMIS justo se habían ubicado en línea, en medio de la cola magnética de la Tierra —una cola de magnetismo de un millón de kilometros de largo jalada hacia el espacio por la acción del viento solar.

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Entonces es cuando la explosión ocurrió.

Un poco más allá de mitad de camino de la línea de THEMIS, surgieron campos magnéticos que "liberaron cerca de 1015 julios de energía", dice Angelopoulos. "A modo de comparación, eso es más o menos la energía de un terremoto de magnitud 5".

Si bien las explosiones ocurrieron dentro del campo magnético de la Tierra, fue de hecho una liberación de energía del Sol. Cuando el viento solar estira el campo magnético de la Tierra, éste almacena energía allí, de manera similar a la forma en que la energía se almacena en una banda elástica cuando se la estira entre los dedos pulgar e índice. Doble su dedo índice y... ¡crack!, la banda elástica se contrae rápidamente pegando contra el dedo pulgar. Algo similar ocurrió dentro de la cola magnética el 26 de febrero de 2008. Campos magnéticos estirados en exceso se contrajeron rápidamente, produciendo de este modo una poderosa explosión. Este proceso se denomina " reconexión magnética" y se piensa que es común en campos magnéticos estelares y planetarios.

El estallido lanzó dos "balas de plasma" (gigantescas nubes de protones y electrones), una hacia la Tierra y otra en dirección contraria. La nube dirigida hacia la Tierra se estrelló contra el planeta, desatando vívidas auroras que fueron observadas por aproximadamente 20 estaciones terrestres de THEMIS en Canadá y en Alaska. La nube que se dirigió en la dirección opuesta fue disparada inofensivamente en el espacio y, según lo que saben los investigadores, es posible que aún esté avanzando.

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Arriba: Concepto artístico de los satélites THEMIS alineados dentro de la cola magnética de la Tierra con una explosión entre el cuarto y el quinto satélite. [Imagen ampliada]

Los satélites THEMIS estaban perfectamente posicionados para atrapar el disparo.

"Teníamos dianas en nuestros paneles solares", dice el científico del proyecto THEMIS, David Sibeck, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales (Goddard Space Flight Center, en idioma inglés), de la NASA. "Cuatro de los satélites fueron alcanzados por la nube dirigida hacia la Tierra, mientras que la nube opuesta alcanzó al quinto satélite". Mediante simple geometría se obtuvo el sitio del estallido, entre el cuarto y el quinto satélite o "cerca de un tercio del camino hacia la Luna".

Los satélites no sufrieron daños. Las balas de plasma son vastas y sutiles estructuras, menos densas que la más suave de las briznas de la atmósfera superior de la Tierra. Dichas balas pasaron zumbando, permitiendo de este modo que los intrumentos de THEMIS obtuvieran muestras de las partículas y de los campos internos de las nubes, sin realmente sacudir el satélite.

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Sin embargo, este apacible encuentro a la pequeña escala de una nave espacial no deja traslucir la energía depositada a gran escala en un planeta. Las nubes con forma de bala son la mitad de anchas que la Tierra, 10 veces más largas y viajan a cientos de km/s. Cuando una bala como esa golpea el planeta, brillantes auroras y tormentas geomagnéticas le siguen.

Derecha: Un grupo de Generadores de Imágenes de Todo el Cielo ( All-Sky Imagers o ASI, por su sigla en idioma inglés) captura el brillo de la aurora producido por una subtormenta. Crédito de la imagen: NASA/Estudio de Visualización Científica del Centro Goddard para Vuelos Espaciales (Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio). [Animación]

"Por primera vez THEMIS nos ha mostrado el proceso completo en acción —desde la reconexión magnética hasta la aurora boreal", dice Sibeck. "Finalmente estamos resolviendo el misterio de las subtormentas".

La misión THEMIS está programada para continuar por más de otro año más y, durante ese tiempo, Angelopoulos espera atrapar muchas otras subtormentas —"docenas", dice. "Esto nos dará la oportunidad de estudiar las balas de plasma en mayor detalle y aprender cómo pueden ayudarnos a predecir el tiempo en el espacio".

"THEMIS no ha terminado de hacer descubrimientos", piensa Sibeck. "Lo mejor aún puede estar por venir".