Durante la década de 1950 y justo antes de que comenzara la gran "Carrera espacial", científicos como Kristian Birkeland, Carl Stormer y Nicholas Christofilos habían estado prestando mucha atención a una teoría, una que involucraba partículas atrapadas y cargadas en un anillo alrededor de la Tierra. Esta dona de plasma mantenida en su lugar por el campo magnético de nuestro planeta fue confirmada más tarde por las tres primeras misiones Explorer bajo la dirección del Dr. James Van Allen. Impulsado por los vientos solares o los rayos cósmicos, el conocimiento de su existencia era materia de pesadillas para un público uniformado. Si bien la "radiación" puede afectar a los objetos que la atraviesan, no llega a la Tierra, y esta comprensión rápidamente provocó la muerte de los temores. Sin embargo, todavía hay muchas preguntas sin respuesta sobre los cinturones de radiación de Van Allen que desconciertan a la ciencia moderna.
Con los años hemos aprendido que estas zonas de radiación están compuestas de electrones y partículas cargadas energéticamente. Hemos documentado el hecho de que pueden encogerse e hincharse de acuerdo con la cantidad de energía solar que reciben, pero lo que los investigadores no han podido determinar es exactamente qué causa estas respuestas. Las partículas vienen y las partículas se van, pero no hay una respuesta sólida sin evidencia. Una pregunta pertinente ha sido determinar si las partículas escapan al espacio interplanetario cuando los cinturones se encogen, ¿o caen a la Tierra? Hasta ahora, ha sido un enigma, pero un nuevo estudio que empleó varias naves espaciales al mismo tiempo ha sido rastrear las partículas y seguir el rastro.
"Durante mucho tiempo, se pensó que las partículas se precipitarían hacia abajo de los cinturones", dice Drew Turner, científico de la Universidad de California, Los Ángeles, y primer autor de un artículo sobre estos resultados que apareció en línea en Nature Physics en enero. 29, 2012. “Pero más recientemente, los investigadores teorizaron que quizás las partículas podrían barrer hacia afuera. Nuestros resultados para este evento son claros: no vimos aumento en la precipitación hacia abajo ”.
De octubre a diciembre de 2003, los cinturones de radiación se hincharon y se contrajeron en respuesta a las tormentas geomagnéticas cuando las partículas entraron y escaparon de los cinturones. Crédito: NASA / Goddard Scientific Visualization Studio
Sin embargo, esta no es solo una respuesta simple a una pregunta simple. Comprender el movimiento de las partículas puede desempeñar un papel fundamental en la protección de nuestros sistemas de satélite a medida que pasan a través de los cinturones de Van Allen, y sus extensiones de radiación de largo alcance. Como sabemos, el Sol produce grandes cantidades de partículas cargadas en los vientos estelares y, a veces, puede explotar en nuestra dirección durante las eyecciones de masa coronal (CME) o frentes de choque causados por los rápidos vientos solares que alcanzan vientos más lentos llamados regiones de interacción co-giratorias -CIRs). Cuando se nos dirige, interrumpen la magnetosfera de la Tierra en un evento conocido como tormenta geomagnética. Durante una "tormenta", se sabe que las partículas del cinturón de radiación disminuyen y vacían el cinturón en cuestión de horas ... un agotamiento que puede durar días. Si bien esto está documentado, simplemente no sabemos la causa, ¡mucho menos qué causa que las partículas se vayan!
Para tener un control más firme de lo que está sucediendo, se requieren varias naves espaciales que midan los cambios en varios puntos al mismo tiempo. Esto permite a los científicos determinar si una acción que ocurre en un lugar afecta a otro en otro. Si bien esperamos los resultados de la misión de las sondas de tormenta del cinturón de radiación (RBSP), no está programado para lanzarse hasta agosto de 2012. Mientras tanto, los investigadores han combinado datos de dos naves espaciales ampliamente separadas para obtener una determinación temprana de lo que sucede durante un evento de pérdida
"Estamos entrando en una era en la que las naves multiespaciales son clave", dice Vassilis Angelopoulos, un científico espacial de la UCLA, y el investigador principal de THEMIS y coautor del artículo. "Ser capaz de unir una flota de recursos disponibles en un solo estudio se está convirtiendo en una necesidad para dar un giro en nuestra comprensión del medio ambiente de la Tierra".
Entonces, ¿de dónde vino esta información de soporte inicial? Afortunadamente, el equipo pudo observar una pequeña tormenta geomagnética que ocurrió el 6 de enero de 2011. Al involucrar a las tres naves espaciales de la NASA THEMIS (Historia del tiempo de eventos e interacciones de macroescala durante subtormentas), dos GOES (Satélite de entorno operativo geoestacionario), operado por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) y seis POES (Satélite Ambiental Operacional Polar), administrados conjuntamente por NOAA, y la nave espacial de la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos (EUMETSAT), pudieron atrapar electrones que se mueven cerca de la velocidad de la luz cuando salieron del cinturón durante más de seis horas. Orbitando las zonas ecuatoriales de la Tierra, las naves espaciales THEMIS y GOES son solo parte del equipo. La nave espacial POES pasa a través de los cinturones de radiación varias veces al día mientras navega a una altitud más baja y cerca de los polos. Al combinar datos, los científicos pudieron tomar varios puntos de observación y demostraron, sin lugar a dudas, que las partículas abandonaron el cinturón por el espacio y no regresaron a la Tierra.
"Esta fue una tormenta muy simple", dice Turner. "No es un caso extremo, por lo que creemos que probablemente sea bastante típico de lo que sucede en general y los resultados continuos de estudios estadísticos concurrentes lo respaldan".
Durante este tiempo, la nave espacial también observó un área de baja densidad de los cinturones de Van Allen que apareció a lo largo de la periferia y se desplazó hacia adentro. Esto parecía ser una indicación de que las partículas estaban unidas hacia afuera. Si esto sucedió normalmente, es lógico pensar que un tipo de "onda" debe ayudar al movimiento, permitiendo que las partículas alcancen el límite exterior de escape. Descubrir exactamente qué es lo que desencadena este mecanismo de escape será uno de los trabajos para RBSP, dice David Sibeck en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien es el científico de misión de la NASA para RBSP y científico de proyectos para THEMIS.
"Este tipo de investigación es clave para comprender y eventualmente predecir eventos peligrosos en los cinturones de radiación de la Tierra", dice Sibeck. "Es un gran ejemplo completo de lo que podemos esperar ver a lo largo de la próxima misión RBSP".
Fuente original de la historia: Comunicado de prensa de NASA THEMIS.
