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CIENCIA. Las tormentas geomagnéticas pueden amenazar la vida en la Tierra

 

El campo magnético y las corrientes eléctricas en y alrededor de la Tierra generan fuerzas complejas que tienen un impacto inconmensurable en la vida cotidiana. Se puede pensar en el campo como una enorme burbuja que nos protege de la radiación cósmica y las partículas cargadas que bombardean la Tierra con los vientos solares. Fuente: ESA / ATG medialab

La noción de vivir en una burbuja generalmente se asocia con connotaciones negativas, pero toda la vida en la Tierra depende de la burbuja segura creada por nuestro campo magnético. Comprender cómo se genera el campo, cómo nos protege y cómo a veces da paso a partículas cargadas del viento solar no es solo una cuestión de interés científico, sino también una cuestión de seguridad. 

Usando información de las misiones Cluster y Swarm de la ESA junto con mediciones desde el suelo, los científicos, por primera vez, han podido confirmar que los flujos masivos en ráfagas con nombres curiosos están directamente conectados a cambios abruptos en el campo magnético cerca de la superficie de la Tierra, lo que puede causar daños en conducciones y líneas de energía eléctrica.

Flujos voluminosos en ráfagas vinculados a perturbaciones del campo magnético cerca de la Tierra. Fuente: ESA

La magnetosfera es una región en forma de lágrima en el espacio que comienza a unos 65.000 km de la Tierra en el lado diurno y se extiende a más de 6.000.000 km en el lado nocturno. Se forma a través de interacciones entre el campo magnético de la Tierra y el viento supersónico que fluye desde el Sol.

Estas interacciones son extremadamente dinámicas y comprenden configuraciones complicadas de campos magnéticos y sistemas de corriente eléctrica. Ciertas condiciones solares, conocidas como clima espacial, pueden causar estragos en la magnetosfera al impulsar partículas y corrientes altamente energéticas alrededor del sistema, a veces interrumpiendo el hardware espacial, las redes de comunicación terrestres y los sistemas de energía.

La misión Cluster comprende cuatro satélites que vuelan en una formación tetraédrica y recopilan los datos más detallados hasta ahora sobre cambios a pequeña escala en el espacio cercano a la Tierra y sobre la interacción entre las partículas cargadas del viento solar y la magnetosfera de la Tierra. Fuente: ESA

En una órbita elíptica alrededor de la Tierra, a una distancia de hasta 100.000 km, la misión Cluster de cuatro naves espaciales única de la ESA ha estado revelando los secretos de nuestro entorno magnético desde 2000. Sorprendentemente, la misión aún goza de excelente salud y aún permite nuevos descubrimientos en el campo de la heliofísica: la ciencia que examina la relación entre el Sol y los cuerpos del Sistema Solar, en este caso, la Tierra.

Lanzado en 2013, el trío de satélites Swarm de la ESA orbitan mucho más cerca de la Tierra y se utilizan en gran medida para comprender cómo se genera nuestro campo magnético midiendo con precisión las señales magnéticas que provienen del núcleo, el manto, la corteza y los océanos de la Tierra, así como del ionosfera y magnetosfera. Sin embargo, Swarm también está generando nuevos conocimientos sobre el clima en el espacio.

La complementariedad de estas dos misiones, que forman parte del Observatorio de Heliofísica de la ESA, brinda a los científicos una oportunidad única para profundizar en la magnetosfera de la Tierra y comprender mejor los riesgos del clima espacial.

Constelación de enjambre. Fuente: ESA / ATG Medialab

En un artículo publicado en Geophysical Research Letters , los científicos describen cómo utilizaron datos de Cluster y Swarm junto con mediciones de instrumentos terrestres para examinar la conexión entre las tormentas solares, los flujos masivos en ráfagas en la magnetosfera interna y las perturbaciones en el campo magnético, impulsa 'corrientes inducidas geomagnéticamente' sobre y debajo de la superficie de la Tierra.

La teoría era que los cambios intensos en el campo geomagnético que impulsa las corrientes inducidas geomagnéticamente están asociados con las corrientes que fluyen a lo largo de la dirección del campo magnético, impulsadas por flujos masivos en ráfagas, que son ráfagas rápidas de iones que generalmente viajan a más de 150 km por segundo. Estas corrientes alineadas con el campo unen la ionosfera y la magnetosfera y pasan a través de las ubicaciones tanto del Cúmulo como del Enjambre. Hasta ahora esta teoría no había sido confirmada.

Los datos de Cluster han permitido examinar flujos masivos en ráfagas (ráfagas de partículas en la cola magnética) que contribuyen a la convección a gran escala de material hacia la Tierra durante tiempos geomagnéticamente activos y que están asociados con características en las auroras boreales conocidas como serpentinas auroralesLos datos de Swarm mostraron grandes perturbaciones correspondientes más cerca de la Tierra asociadas con la conexión de corrientes alineadas en el campo de las regiones exteriores que contienen los flujos.


Si bien este descubrimiento científico puede parecer algo académico, existen beneficios reales para la sociedad.

El Sol baña nuestro planeta con la luz y el calor para sustentar la vida, pero también nos bombardea con peligrosas partículas cargadas en el viento solar. Estas partículas cargadas pueden dañar las redes de comunicación y los sistemas de navegación como el GPS y los satélites, todos los cuales confiamos en nuestros servicios e información en nuestra vida diaria.

Como se analiza en el documento, estas tormentas pueden afectar la superficie y el subsuelo de la Tierra, provocando cortes de energía, como el gran apagón que sufrió Quebec en Canadá en 1989.

El clima espacial se refiere a las condiciones ambientales en el espacio influenciadas por la actividad solar. Fuente: Oficina de Ciencias / ESA

Con una infraestructura en rápido crecimiento, tanto en tierra como en el espacio, que respalda la vida moderna, existe una necesidad creciente de comprender y monitorear el clima en el espacio para adoptar estrategias de mitigación apropiadas.

Estos nuevos resultados ayudan a comprender mejor los procesos dentro de la magnetosfera que pueden conducir a condiciones climáticas espaciales potencialmente peligrosas. Comprender estos fenómenos y sus efectos potenciales es esencial para desarrollar servicios confiables para los usuarios finales que operan una infraestructura potencialmente sensible.

Fuente: “Intense dB/dt Variations Driven by Near-Earth Bursty Bulk Flows (BBFs): A Case Study” by Dong Wei, Malcolm W. Dunlop, Junying Yang, Xiangcheng Dong, Yiqun Yu, Tieyan Wang, 20 January 2021, Geophysical Research LettersDOI: 10.1029/2020GL091781

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