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viernes, 17 de mayo de 2013

Portales ocultos en el campo magnético de la Tierra


Los investigadores han descubierto un método para encontrar “portales” que conectan directamente la Tierra a la atmósfera del Sol a casi 150 millones de kilómetros de distancia.


Estructura de la magnetosfera de la Tierra. Crédito: NASA, Wikimedia Commons.

Uno de los temas favoritos de la ciencia ficción es “el portal”; una extraordinaria abertura en el espacio o el tiempo que conecta a los viajeros a reinos lejanos. Un buen portal es un atajo, una guía, una puerta a lo desconocido. Si tan sólo existiesen…

Resulta que sí existen –o algo así- y un investigador de la Universidad de Iowa financiado por la NASA ha descubierto cómo encontrarlos.

“Los llamamos puntos X o regiones de difusión de electrones”, explica Jack Scudder, físico de plasma de la Universidad de Iowa. “Son lugares donde el campo magnético de la Tierra se conecta con el campo magnético del Sol, creando un camino ininterrumpido que va desde nuestro planeta a la atmósfera del Sol a casi 150 millones de kilómetros de distancia”.

Las observaciones de la nave espacial THEMIS de la NASA y de las sondas Cluster de Europa, sugieren que estos portales magnéticos se abren y cierran docenas de veces cada día. Generalmente se ubican a unas pocas decenas de miles de kilómetros de la Tierra, donde el campo geomagnético se encuentra con el viento solar. La mayoría de los portales son pequeños y de corta duración; otros se abren y cierran de manera extensa y continua. Toneladas de partículas energéticas pueden fluir a través de las aberturas, calentando la atmósfera superior de la Tierra, provocando tormentas geomagnéticas, y encendiendo brillantes auroras polares.

La NASA se encuentra planeando una misión llamada “MMS” (Magnetospheric Multiscale Mission), que será lanzada en 2014, para estudiar el fenómeno. Llenas de detectores de partículas energéticas y sensores magnéticos, las cuatro naves de MMS se desplegarán en la magnetosfera de la Tierra y rodearán los portales para observar cómo funcionan.

Sólo hay un problema: Encontrarlos. Los portales magnéticos son invisibles, inestables y difíciles de encontrar. Se abren y cierran sin aviso “y no hay señales para guiarnos”, indica Scudder.

En realidad, sí hay señales, y Scudder las ha encontrado.

Los portales se forman gracias al proceso de reconexión magnética. Las líneas de la fuerza magnética del Sol y de la Tierra se entrelazan y unen para crear las aberturas. Los “puntos X” están donde ocurren los entrelazamientos. La unión repentina de los campos magnéticos puede impulsar chorros de partículas cargadas desde el punto X, creando una “región de difusión de electrones”.

Para aprender cómo localizar estos eventos, Scudder analizó los datos de una nave espacial que orbitó la Tierra hace más de 10 años.

“A finales de la década de 1990, la nave Polar de la NASA pasó años en la magnetosfera de la Tierra y encontró muchos puntos X durante su misión”, explica Scudder.

IMAGEN: Los datos de la nave Polar proporcionar pistas clave para encontrar los puntos X magnéticos. Crédito: NASA.

Dado que Polar llevó sensores similares a los de MMS, Scudder decidió observar cómo se veía un punto X para Polar. “Utilizando los datos de Polar, hemos encontrado cinco combinaciones simples de mediciones de campo magnético y partículas cargadas que nos dicen cuándo nos hemos encontrado con un punto X o una región de difusión de electrones. Una única sonda, correctamente instrumentada, puede hacer esas mediciones”.

Esto significa que cada miembro del conjunto MMS que use los diagnósticos puede encontrar un portal y alertar a los otros miembros del conjunto. Los planificadores de la misión han pensado durante mucho tiempo que MMS podría tener que gastar alrededor de un año para aprender a encontrar los portales antes de poder estudiarlos. El trabajo de Scudder acorta el proceso, permitiendo a MMS comenzar a trabajar sin demora.

Es un atajo digno de los mejores portales de ficción, pero esta vez los portales son reales. Y con las nuevas “señales”, sabemos cómo encontrarlos.

El trabajo de Scudder y sus colegas es descrito en detalle en la edición del 1 de junio de Physical Review Letters.

Estudiar el campo magnético de la Tierra es de interés para los astrobiólogos porque desempaña un papel importante en la mantención de la habitabilidad de nuestro planeta para la vida como la conocemos. El campo magnético es vital para mantener nuestra atmósfera en su lugar y ayuda a protegernos de la radiación.

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