Un grupo de investigadores dirigidos por el profesor Daniel Baker, del laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad en Colorado, han descubierto una barrera casi impenetrable a unos 11.500 km por encima de nuestro planeta que bloquea los llamados 'electrones asesinos', que puede freír los satélites y degradar los sistemas espaciales durante las intensas tormentas solares.
© NASA’s Scientific Visualization Studio
El entorno espacial cercano a la Tierra es una compleja interacción entre el campo magnético de nuestro planeta, el plasma frío subiendo de la ionosfera, y el plasma caliente que viene del viento solar; estas interacciones se combinan para mantener los cinturones de radiación alrededor de la Tierra.
Las Interacciones del plasma pueden generar regiones agudamente delineadas en estos cinturones. Además de los cinturones de radiación interna y externa, el plasma frío de la plasmasfera interactúa de forma que impide la entrada de los electrones de alta energía desde fuera de sus límites, llamado la plasmapausa.
Los cinturones de radiación (color de arco iris) y la plasmapausa (superficie azul-verde) rodean la Tierra, su estructura está determinada en gran medida por el campo magnético dipolo de la Tierra (representada por líneas curvas cian). El cinturón de radiación se de corte abierto, revelando simultáneamente las partículas cargadas confinadas en espiral alrededor de la estructura del campo magnético.
Partículas amarillas representan los electrones cargados negativos, las partículas azules representan los iones cargados positivos. Sin embargo, se han escalado de forma realista para una masa de partículas y energías, ya que el movimiento en espiral no sería visible a esta distancia, así las masas de las partículas y las escalas de tamaño se ajustan para hacerlos visibles.
La barrera fue descubierta en los cinturones de radiación de Van Allen --una colección de partículas cargadas, aglomeradas en ese lugar por el campo magnético de la Tierra--, con el uso de las
sondas Van Allen de la NASA, lanzada en agosto de 2012 para estudiar la región.
Los
cinturones de Van Allen fueron detectados en 1958 por el
satélite Explorer 1. En décadas posteriores, se aprendió que su tamaño puede cambiar o se puede combinar, e incluso de vez en cuando separar en tres cinturones. En general, el tramo interior del cinturón va desde los 650 a los 9.650 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, y el cinturón externo desde los 13.500 a los 58.000 km. de la superficie terrestre.
Los nuevos datos de las
sondas de Van Allen muestran que el borde interior del Cinturón (aproximadamente a 11.500 km. de altitud) es, de hecho, muy pronunciado. Para los más rápidos electrones de altísima energía, este borde es un límite claro que, en circunstancias normales, simplemente, no pueden penetrar.
"Es casi como estos electrones chocaran con una pared de cristal en el espacio. Algo así como los escudos creados por los campos de fuerza que en Star Trek se utilizaron para repeler armas alienígenas, estamos viendo un escudo de bloqueo invisible de estos electrones. Es un fenómeno extremadamente desconcertante", señaló el profesor Baker, primer autor del artículo publicado en el
journal Nature.
Los científicos pensaron inicialmente que los electrones altamente cargados eran derivados lentamente hacia la parte baja de la atmósfera superior y de manera gradual eran aniquilados por la interacción con las moléculas de aire.
"Sin embargo, la barrera impenetrable vista por la nave espacial gemela Van Allen, para los electrones antes de que lleguen tan lejos", indicó el profesor Baker.
Él y sus colaboradores analizaron una serie de escenarios que podrían crear y mantener tal escudo.
Se preguntaron si podría tener que ver con las líneas del campo magnético de la Tierra, que atrapan y controlan los protones y electrones, haciéndolos rebotar entre los polos de la Tierra como las cuentas de un collar.
También analizaron si las señales radio de los transmisores humanos sobre la Tierra podrían dispersar los electrones cargados en la barrera, impidiendo su movimiento hacia abajo.
"Ninguna de estas explicaciones se sostenía", explicaba profesor Baker. "La naturaleza aborrece los gradientes fuertes y, generalmente, encuentra la manera de suavizarlo, por lo que sería de esperar que algunos de los electrones relativistas se movieran hacia adentro y otros hacia afuera.
No está claro cómo estos procesos lentos y graduales que participan en el movimiento de estas partículas pueden conspirar para crear un límite persistente tan marcado, en este lugar del espacio."
"Otro escenario es que la gigantesca nube de gas frío y cargado eléctricamente, llamado
plasmasfera, la cual comienza a unos 965 km. por encima de la Tierra, y se extiende a miles de kilómetros en el cinturón externo de Van Allen, disperse los electrones al límite con las ondas electromagnéticas de baja frecuencia creando el silbido plasmaférico. Este silbido suena como +
ruido blanco cuando se escucha por un altavoz."
Y añadió: "la clave es mantener la observación de esta región con exquisito detalle, lo que podemos hacer con los poderosos instrumentos de las sondas Van Allen.
Si el Sol realmente arruina la magnetosfera de la Tierra con una eyección de masa coronal, sospecho que rompería este escudo por un período de tiempo."
Publicación: D. N. Baker et al. 2014. Una barrera impenetrable a los electrones ultrarrelativista en los cinturones de radiación de Van Allen. Naturaleza 515, 531-534; doi: 10.1038 / nature13956 .
jue, 27 nov 2014 00:00 CET
http://es.sott.net/article/34299-La-barrera-impenetrable-a-11500-km-por-encima-de-la-Tierra
