Solar Orbiter revela nuevos detalles sobre el inusual campo magnético de Venus

Solar Orbiter, una misión de la Agencia Espacial Europea (ESA) en colaboración con NASA, proporcionará nuevos e innovadores descubrimientos sobre el Sol, incluidas las imágenes más cercanas de nuestra estrella y las primeras imágenes de sus polos. Pero la misión también está haciendo nuevos descubrimientos sobre nuestro vecino planetario Venus.

Un nuevo análisis de los datos de Solar Orbiter recopilados durante su primer acercamiento a Venus en diciembre pasado han revelado nuevos resultados sobre el entorno magnético del planeta. Este campo magnético no es generado en su interior, como en el caso de la Tierra, pero aún asi sigue siendo lo suficientemente robusto como para acelerar las partículas a millones de kilómetros por hora. Los científicos dicen que este hallazgo, publicado el 3 de mayo de 2021 en la revista académica Astronomy & Astrophysics, subraya la importancia de estudiar la diversidad de campos magnéticos presentes en nuestro sistema solar que podría ser valioso para estudiar planetas en otros sistemas planetarios.

A diferencia de la Tierra, que tiene un campo magnético generado por el material fundido de su núcleo, Venus genera su campo magnético a partir de la interacción del viento solar con la ionosfera del planeta, que es la región atmosférica venusiana llena de átomos cargados llamados iones. Así, como consecuencia de la interacción del viento solar con Venus, se genera un movimiento de estos iones y dan lugar a corrientes que producen la magnetosfera de Venus.

"Es una especie de magnetosfera inducida extraña", comenta Robert Allen, físico espacial del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland, y autor principal del estudio.

Aunque los científicos conocían esta magnetosfera inusual gracias a las misiones a Venus enviadas entre los años 1960-1980, todavía hay muchas incógnitas. El viento solar, por ejemplo, arrastra la magnetosfera de un planeta hacia atrás para formar una "cola", conocida como cola magnética, pero ¿hasta dónde puede extenderse una magnetosfera inducida antes de diluirse en el medio interplanetario?

“Es un sistema mucho más inestable que una magnetosfera intrínseca”, que se retuerce y ondula con el viento solar, explica Allen.

Los campos magnéticos también aceleran las partículas cargadas, como los electrones y los protones. Pero ¿una magnetosfera inducida acelera las partículas de la misma manera, y a las mismas velocidades, que una intrínseca?

Y aquí es donde entra Solar Orbiter.

En palabras de Teresa Nieves-Chinchilla, científica del proyecto de Solar Orbiter en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland: "La misión de Solar Orbiter saldrá del plano de la eclíptica, donde orbitan los planetas, para observar los polos del Sol y para conseguirlo, necesitamos la ayuda de Venus".

Al igual que otras misiones espaciales, incluidas la Sonda Solar Parker y MESSENGER, utilizan (o han utilizado) el campo gravitatorio de Venus para propulsar o ralentizar la nave, Solar Orbiter utilizará el campo gravitatorio de Venus para impulsar la nave hacia los polos del Sol. Para ello, harán pasar Solar Orbiter sobre el polo norte del planeta y así sacar gradualmente a la nave del plano de la eclíptica, y poder observar los polos del Sol.

"Es una suerte tener esta trayectoria que nadie más quería tener", dijo Allen con una sonrisa. "Son las características de esta maniobra necesaria lo que nos ha conducido a esta región del planeta que no había sido explorado nunca antes".

Solar Orbiter descubrió que el campo magnético de Venus se extiende al menos unos 303.000 kilómetros (188.000 millas) hacia el medio interplanetario, aproximadamente la distancia de la Tierra a la Luna. Sin embargo, estas dimensiones son pequeñas en relación con la cola magnética de la Tierra, que se extiende más del doble de esa distancia. A pesar del tamaño y la inestabilidad del campo magnético, Solar Orbiter descubrió que en esta zona se estaban acelerando partículas a más de ocho millones de kilómetros por hora a esas distancias del planeta.

El equipo, que incluye investigadores de la Universidad de Alcalá, identificó mecanismos que aceleran las partículas y que son muy parecidos a los que se observan en otras magnetosferas similares a la de la Tierra. Las ondas electromagnéticas que viajan a lo largo de las líneas del campo magnético a veces se sincronizan con la velocidad a la que las partículas cargadas giran alrededor de esas líneas, lo cual da un “empujón” adicional a las partículas. En otros casos, la turbulencia en el campo magnético o las láminas de corriente (corrientes eléctricas confinadas en una superficie) transmitieron la suficiente energía a las partículas como para que pudieran escapar a una velocidad cercana a 11 millones de kilómetros por hora.

“Solar Orbiter tiene como objetivo fundamental el averiguar como el Sol controla la heliosfera, esa gigantesca burbuja de gas ionizado formada por el viento solar y que abarca a todos los planetas del sistema solar en su interior” comenta Javier Rodríguez-Pacheco, profesor de la Universidad de Alcalá e Investigador Principal del instrumento Detector de Partículas Energéticas (EPD por sus siglas en inglés) del que se han obtenido los datos del estudio. EPD está formado por cuatro sensores: el Sensor de protones de electrones supratermales (STEP por sus siglas en inglés), el Espectrógrafo de iones supratérmicos (SI por su acrónimo en inglés), el Telescopio de electrones y protones (EPT, por sus siglas en inglés) y el Telescopio de alta energía (HET por sus siglas en inglés) más la Unidad de control de instrumentos (ICU por su acrónimo inglés) que se encarga de su gestión.

“En principio y por razones de seguridad, todos los instrumentos iban a permanecer apagados a su paso por Venus, pero cuando se nos proporcionaron detalles de la trayectoria y se nos sugirió re-evaluar el riesgo que corríamos al encenderlos, comprobamos que había algunos sensores de EPD que podría mantenerse encendidos y tomando datos y no lo dudamos” explica Rodríguez-Pacheco.

"Para mí, es sorprendente y realmente interesante el hecho de que un sistema tan relativamente pequeño como éste, tenga tantos mecanismos que aceleran las partículas a este rango de energía, ", comenta George Ho, físico espacial de APL e investigador principal de SIS. Saber que existen, incluso en este campo magnético inducido, es revelador. Es parte de un esfuerzo aún mayor para comprender la diversidad de magnetosferas en el universo, dice Ho, un esfuerzo que puede ayudarnos a comprender qué fenómenos magnéticos podrían estar sucediendo alrededor de exoplanetas en otros sistemas solares, que aún son imposibles de observar directamente.

Escrito por Jeremy Rehm.

Versión en inglés.