Un nuevo fenómeno natural puede amenazar los satélites

El cinturón de radiación exterior de la Tierra, llamado cinturón de Van Allen, está lleno de electrones energéticos.


El cinturón de radiación exterior de la Tierra, llamado cinturón de Van Allen, está lleno de electrones energéticos. La precipitación de estos electrones energéticos calienta la atmósfera superior y altera sus propiedades químicas.

Investigadores de UCLA (Universidad de California Los Ángeles) han descubierto un nuevo tipo de lluvia de electrones superrápida que hasta ahora ha pasado desapercibida en los modelos de predicción meteorológica espacial.

En determinadas condiciones, se generan ondas silbantes dentro de los cinturones de radiación, que aceleran y potencian los electrones. Esto alarga la trayectoria de los electrones, de modo que caen fuera de los cinturones y se precipitan en la atmósfera, creando una lluvia de electrones.

La lluvia de electrones superrapida descubierta por los científicos puede afectar al funcionamiento de los satélites, dañar naves espaciales o poner en peligro la salud de los astronautas.

Este fenómeno no es nada nuevo. Su incidencia en nuestro planeta se sucede de manera habitual y es una de las causas por las que se producen las auroras boreales. El campo magnético de la Tierra desvía la lluvia de electrones y protones hacia los polos del norte y sur haciendo que choquen contra los gases de la atmósfera superior y creando un impresionante espectáculo natural de luces y colores entre los meses de agosto y mayo.

Vassilis Angelopoulos, profesor de física espacial de la UCLA e investigador principal de ELFIN, dijo: "Uno puede imaginar los cinturones de Van Allen como un gran depósito lleno de agua, o, en este caso, de electrones. A medida que el depósito se llena, el agua desciende periódicamente en espiral hacia un desagüe de alivio para evitar que la cuenca se desborde. Pero cuando se producen grandes olas en el embalse, el agua que chapotea se derrama por el borde más rápidamente y en mayor volumen que el drenaje de alivio. ELFIN, que se encuentra aguas abajo de ambos flujos, puede medir correctamente las contribuciones de cada uno".

Pero el fenómeno observado recientemente por los investigadores de UCLA es diferente. Esta nueva lluvia de electrones se produce en mayores cantidades y mucho más rápido de lo que se había observado hasta ahora.

La culpa la tiene un tipo de ondas electromagnéticas conocidas como ‘radio silbido’ que atraviesan el plasma de la magnetosfera afectando a sus electrones y haciendo que caigan en forma de chaparrón sobre nuestra atmósfera.

El estudio demuestra que este chaparrón de electrones sale del cinturón de radiación que rodea la Tierra y cae a la atmósfera. Este fenómeno aumenta de intensidad durante las tormentas geomagnéticas, unas perturbaciones que afectan al entorno magnético terrestre y que tienen su origen en el aumento de actividad solar.

Para este estudio, los científicos combinaron los datos de ELFIN con observaciones más lejanas de la nave espacial THEMIS de la NASA. A continuación, crearon un sofisticado modelo informático que les permitió comprender en detalle el proceso por el que las ondas causan la lluvia de electrones superrápida.

"ELFIN es el primer satélite que mide estos electrones ultrarrápidos", afirma Xiaojia Zhang, autor principal e investigador del departamento de ciencias de la Tierra, planetarias y espaciales de UCLA. "La misión está aportando nuevos conocimientos debido a su punto de vista único en la cadena de acontecimientos que los produce".

Los resultados que ha obtenido el equipo son especialmente importantes porque hasta ahora estaban fuera del radar de las teorías y los modelos de meteorología espacial que se están usando en la actualidad.

Estos modelos sí contemplan otros flujos de electrones que impactan sobre la Tierra, pero las consecuencias de la gran tormenta de electrones observada ahora puede ser peligrosa no solo para los aparatos electrónicos, como satélites o naves espaciales, sino que también puede afectar a la salud de los astronautas que entren en su trayectoria. Esto último es muy importante sobre todo si tenemos en cuenta el auge del turismo espacial que se espera en las próximas décadas.

"Aunque se suele pensar que el espacio está separado de nuestra atmósfera superior, ambos están inextricablemente unidos", afirma Vassilis Angelopoulos, investigador de UCLA y otro de los autores del estudio. "Entender cómo están vinculados puede beneficiar a los satélites y a los astronautas que pasan por la región, que son cada vez más importantes para el comercio, las telecomunicaciones y el turismo espacial".

Los científicos demuestran además que esta lluvia de electrones superrápida puede aumentar significativamente durante las tormentas geomagnéticas. Por tanto, contribuye a una mayor actividad solar que puede afectar al espacio cercano a la Tierra y al entorno magnético terrestre.

Referencia:

Xiao-Jia Zhang. et al. Superfast precipitation of energetic electrons in the radiation belts of the Earth. Nature 2022. doi.org/10.1038/s41467-022-29291-8

 

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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