Hallan la receta de la creación de electrones asesinos en el entorno cercano a la Tierra

Los llamados «impactos interplanetarios» (producidos por las eyecciones de masa coronal del Sol) pueden crear “electrones asesinos” en el entorno espacial próximo a la Tierra unos 15 minutos después de que el impacto alcanza la burbuja magnética protectora de la Tierra

El mecanismo tras de este proceso fue revelado gracias a una rara configuración de los satélites Cluster, SOHO y Double Star.

Sabemos hace décadas que el ambiente espacial próximo a la Tierra es muy afectado por la actividad solar. Sin embargo, aún no tenemos modelos de esta relación que sean lo bastante exactos como para predecir en detalle el impacto en la Tierra de las violentas explosiones conocidas como eyecciones de masa coronal, que nos llegan desde el Sol. En particular, aún no es posible determinar dónde y en qué extensión de la región específica del espacio próximo podría ser dañina para una nave espacial o perturbar las señales de los satélites de navegación.

La situación está mejorando con rapidez. Gracias a una armada de naves científicas, vivimos en un periodo de oportunidades sin precedentes para las observaciones remotas e in situ del Sol y del espacio cercano a la Tierra. Un estudio reciente, dirigido por Qiugang Zong de la Universidad de Pekin en China y de la Universidad de Massachusetts en Lowell, Estados Unidos, ha investigado la relación entre los impactos interplanetarios, disparados por las eyecciones de masa coronal, y los que se conoce como “electrones asesinos”. Gracias a este trabaho se descubrió el mecanismo detrás de esto.

Los “electrones asesinos” son partículas de muy alta energía que quedan atrapadas en el cinturón de radiación exterior de la Tierra. Su nombre deriva del hecho de que, debido a su energía, pueden penetrar en el grueso escudo de los satélites y provocar descargas eléctricas microscópicas que dañan y a veces destruyen componentes electrónicos vitales a bordo.

Las teorías muestran que hay varios procesos físicos que pueden acelerar los electrones a estas dañinas energías; los procesos predominantes son la interacción con ondas en frecuencia muy baja (3 a 30 kHz) o en el dominio de las frecuencias ultra bajas (entre 0,001 a 1 Hz). Hasta hace poco no estaba claro qué proceso es el que predomina en los cinturones de radiación de la Tierra tras la llegada de un impacto interplanetario.

El 7 de noviembre de 2004, un potente impacto interplanetario dio con la magnetosfera, la burbuja magnética que envuelve la Tierra. La velocidad y orientación del frente de onda que indujo este choque se determinó utilizando mediciones obtenidas por instrumentos de los satélites Cluster y Double Star, junto con otros satélites ampliamente dispersos por la magnetosfera. A altura geoestacionaria, la magnetosfera se extiende aproximadamente por encima de los 84 000 km. Por lo tanto, teniendo nueve satélites científicos (cuatro naves Cluster, dos naves Double Star, NOAA GOES-10 y GOES-12, y la nave Polar de la NASA) distribuidas a lo largo de esta gran área de espacio durante el impacto de un choque interplanetario, nos da un raro suceso a estudiar.

“Aunque el flujo constante de partículas del viento solar se propagaba a una velocidad media de 500 km/s, la velocidad de propagación del frente de onda iba a más de 1200 km/s en la órbita geoestacionaria (a 36.000 km de altitud) en comparación con los 660 km/s en la plasmasfera”, dice Qiugang Zong, autor principal del artículo que describió el resultado.

En este suceso, comenzó a crecer la cantidad de electrones energéticos en el cinturón de radiación exterior casi de inmediato luego de la llegada del choque. Se encontró que este aumento sustancial de los “electrones asesinos” fue causado por un proceso de dos pasos: La aceleración inicial se debió a la compresión del potente campo magnético a causa del choque. Inmediatamente después del golpe del impacto interplanetario, su paso a través de la magnetosfera puso a las líneas magnéticas de la Tierra a oscilar en frecuencias ultra bajas (ultra low frequencies – ULF). A su vez, se descubrió que estas ondas ULF aceleraban efectivamente a los electrones, que surgieron del primer paso, para convertirlos en “electrones asesinos”.

“Ambas ondas, las VLF y las ULF, aceleran los electrones en los cinturones de radiación de la Tierra pero a distintas escalas temporales. Las ondas ULF son mucho más veloces que las VLF, debido a su amplitud mucho mayor. Ellas pueden explicar el corto intervalo de tiempo entre un impacto de choque y la aceleración de los electrones hasta energía dañinas”, dice Zong.

“La datos de los cuatro satélites Cluster permitieron la identificación de las ondas ULF, capaces de acelerar a los electrones”, dijo Malcolm Dunlop, del Laboratorio Rutherford Appleton en Didcot (Reino Unido), coautor de este estudio.

“La constelación Cluster también fue clave para estimar el tiempo necesario para que los electrones se convirtieran en “electrones asesinos”, ¡fue después de sólo 15 minutos!”, añadió Zong.

“Estos nuevos hallazgos nos pueden ayudar a mejorar los modelos que predicen el ambiente de radiación en el que operan satélites y astronautas. Con la actividad solar ahora en crecimiento, esperamos más de estos impactos en nuestra magnetosfera en los próximos meses y años”, dijo Philippe Escoubet, científico del proyecto Cluster en la Agencia Espacial Europea. “Afortunadamente”, añadió, “aun después de más de 10 años en operación, los satélites Cluster están en excelente condición y pueden continuar cuantificando estos efectos”.

Fuente: ESA. Aportado por Eduardo J. Carletti

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