Una grieta gigante en el campo magnético de la Tierra

Las cinco sondas espaciales THEMIS, de la NASA, han descubierto una grieta en el campo magnético de la Tierra que es diez veces más grande de lo que anteriormente se pensaba posible. El viento solar puede fluir a través de esta abertura y "cargar" la magnetósfera para que desencadene poderosas tormentas geomagnéticas. Sin embargo, la grieta en sí misma no es la sorpresa más grande. Los investigadores están aún más asombrados por la extraña e inesperada manera en que se ha formado, lo cual da por tierra ideas sobre la física espacial que se han conservado durante mucho tiempo.

"En un principio, no lo creía", dijo el científico del proyecto THEMIS, David Sibeck, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales. "Este hallazgo altera radicalmente nuestro entendimiento de las interacciones que tienen lugar entre el viento solar y la magnetósfera".

La magnetósfera es una "burbuja" magnética que rodea a la Tierra y que nos protege del viento solar. La exploración de esta burbuja es uno de los objetivos clave de la misión THEMIS, la cual fue lanzada en el mes de febrero de 2007. El gran descubrimiento se produjo el 3 de junio de 2007, cuando de manera accidental las cinco sondas pasaron a través de la grieta, justo cuando ésta se estaba abriendo. Sensores ubicados en las sondas registraron un torrente de partículas de viento solar que se dirigía hacia el interior de la magnetósfera, lo cual indica que se trata de un evento de magnitud e importancia inesperados.

Derecha: Concepto artístico de una de las sondas THEMIS explorando el espacio que rodea a la Tierra. [Más información]

"La abertura era enorme —cuatro veces más amplia que la Tierra misma", dijo el físico espacial Wenhui Li, de la Universidad de New Hampshire, quien ha estado analizando los datos. Jimmy Raeder, colega de Li, y también de New Hampshire, dijo, "10²⁷ partículas por segundo fluían hacia el interior de la magnetósfera —eso es un 1 seguido de 27 ceros. Este tipo de influjo es de un orden de magnitud mayor de lo que creíamos posible".

El evento comenzó con escasa advertencia cuando una gran ráfaga de viento solar arrojó un manojo de campos magnéticos desde el Sol hasta la Tierra. Como un pulpo que enreda sus tentáculos alrededor de una almeja, los campos magnéticos solares se distribuyeron alrededor de la magnetósfera hasta provocar la grieta. La falla se produjo por medio de un proceso conocido como "reconexión magnética". Muy por encima de los polos de la Tierra, campos magnéticos solares y terrestres se acoplan (se reconectan) y forman conductos de flujo para el viento solar. Los conductos sobre el Ártico y la Antártida rápidamente se expandieron; en pocos minutos cubrieron el Ecuador de la Tierra, creando de esta manera la grieta magnética más grande jamás registrada por una sonda espacial en órbita alrededor de la Tierra.

Arriba: Un modelo, realizado por computadora, del flujo del viento solar alrededor del campo magnético de la Tierra, el 3 de junio de 2007. Los colores del fondo representan la densidad del viento solar; el rojo indica alta densidad, el azul indica baja densidad. Las líneas negras trazan los límites externos del campo magnético de la Tierra. Obsérvese la capa de material relativamente denso que indican las puntas de las flechas blancas; ése es el viento solar que penetra en el campo magnético de la Tierra a través de la grieta. Crédito: Jimmy Raeder/UNH. [Imagen ampliada]

El tamaño de la grieta sorprendió a los investigadores. "Hemos visto cosas como esta anteriormente", dijo Raeder, "pero nunca en una escala tan grande. Toda la parte de día de la magnetósfera estaba abierta para el viento solar".

Las circunstancias fueron aún más sorprendentes. Los físicos espaciales han creído durante mucho tiempo que los agujeros en la magnetósfera de la Tierra se crean únicamente como respuesta a campos magnéticos solares que apuntan hacia el Sur. Sin embargo, la gran grieta de junio de 2007 se creó como respuesta a un campo magnético solar que apuntaba hacia el Norte.

"Para alguien inexperto, esto puede sonar como algo sin importancia pero, para un físico del espacio, es de alcances sísmicos", dijo Sibeck. "Cuando comento esto a mis colegas, la mayoría reacciona con escepticismo, como si estuviese tratando de convencerlos de que el Sol sale por el Oeste".

Es por ello que no lo creen: el viento solar presiona la magnetósfera de la Tierra casi directamente por encima del Ecuador, en donde el campo magnético de nuestro planeta apunta hacia el Norte. Suponga entonces que un paquete de magnetismo solar se precipita, y que apunta también hacia el Norte. Los dos campos deberían de reforzarse mutuamente, fortaleciendo las defensas del campo magnético terrestre y cerrando la puerta de entrada al viento solar. En el lenguaje de la física del espacio, un campo magnético solar que apunta hacia el Norte se conoce como un "IMF del Norte" —Northern Interplanetary Magnetic Field o Campo Magnético Interplanetario del Norte, en idioma español— y es sinónimo de ¡escudos arriba!

"Así, imagine nuestra sorpresa cuando al llegar un IMF del Norte, los escudos bajaron en lugar de subir", dijo Sibeck. "Esto le da un giro completo a nuestro entendimiento de las cosas".

De hecho, los eventos "IMF del Norte" en verdad no desencadenan tormentas geomagnéticas, comenta Raeder; sin embargo, sí establecen el escenario propicio para las tormentas a través de la saturación de la magnetósfera con plasma. Una magnetósfera cargada promueve auroras, interrupciones eléctricas y otras perturbaciones que pueden aparecer cuando, por ejemplo, una CME (Coronal Mass Ejection o Eyección de Masa Coronal, en idioma español) llega a la Tierra.

Los próximos años pueden ser especialmente agitados. Raeder explica: "Estamos entrando al Ciclo Solar 24. Por razones que no se comprenden del todo, las CME que tienen lugar en ciclos con numeración par (como 24) tienden a impactar contra la Tierra con una vertiente magnética dominante hacia el Norte. Dicha CME debería de producir una grieta y cargar a la magnetósfera con plasma justo antes de que la tormenta se desarrolle. Es la secuencia perfecta para un evento realmente grande".

Sibeck asiente. "Esto podría dar como resultado tormentas geomagnéticas más fuertes que las que hemos visto durante muchos años.

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