Grietas en el Escudo Magnético de la Tierra

Inmensas grietas en el escudo magnético de nuestro planeta
permanecen abiertas por horas, permitiendo al
viento solar infiltrarse y provocar tormentas espaciales

La Tierra está rodeada de un campo de fuerza magnética -- una burbuja
espacial llamada "magnetosfera", de decenas de miles de kilómetros de ancho. A pesar de que mucha gente no
sabe que existe, la magnetosfera es bien conocida. Es una parte lejana del mismo campo magnético planetario que
desvía las agujas de las brújulas en la superficie de la Tierra. Y es importante. La magnetosfera actúa como
un escudo que nos protege de las tormentas solares.

Sin embargo, según nuevas observaciones de la nave espacial IMAGE de la NASA y
el grupo de satélites Cúmulo (Cluster satelites) con los que trabajan en forma conjunta
la NASA y la Agencia Espacial Europea, a veces surgen grietas inmensas en la magnetosfera terrestre
y permanecen abiertas por horas. Esto permite que el viento solar penetre y produzca tormentas espaciales.


Arriba: Representación artística del satélite
IMAGE de la NASA sobrevolando una 'grieta' en el campo magnético de la Tierra. [más información]
"Hemos descubierto que nuestro escudo magnético está expuesto a corrientes de aire,
como una casa con una ventana abierta durante una tormenta", dice Harald Frey de la Universidad de
California, Berkeley, autor principal del artículo sobre esta investigación publicado el 4 de diciembre
en la revista Nature. "La casa desvía la mayor parte de la tormenta, pero el almohadón se arruina.
En forma similar, nuestro escudo magnético soporta la parte más perjudicial de las tormentas espaciales,
pero algo de la energía se desliza a través de las grietas, a veces lo suficiente para ocasionar problemas
con los satélites, la comunicación por radio y los sistemas de energía eléctrica".
"Ahora sabemos que las grietas permanecen abiertas durantes largos períodos, y ese
conocimiento lo podemos incorporar a nuestros modelos computarizados de pronóstico de tiempo espacial,
a fin de predecir con mayor precisión la influencia de los eventos violentos del Sol en nuestro clima
espacial", agrega Tai Phan, también de Berkeley, coautor del artículo publicado en la revista
científica Nature.

El viento solar es un chorro rápido de partículas cargadas eléctricamente
(electrones e iones) que el Sol expulsa constantemente. El viento puede ser fuerte durante
los eventos solares violentos, como las eyecciones de masa coronal (EMCs), que pueden disparar
mil millones de toneladas de gas electrificado al espacio, a millones de kilómetros por hora.
La magnetosfera terrestre generalmente hace un buen trabajo de desvío de partículas
y campos magnéticos entrelazados y transportados por las EMCs. De todas formas, las tormentas
espaciales y sus impresionantes efectos, como las auroras que iluminan el cielo sobre las regiones polares
con más de cien millones de vatios de potencia, han indicado durante largo tiempo que
el escudo no es impenetrable.
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En 1961, Jim Dungey, del Imperial College del Reino Unido, predijo que las grietas podrían formarse en el
escudo magnético cuando el viento solar contenía un campo magnético orientado en dirección opuesta a una
porción del campo terrestre. En estas regiones, los dos campos magnéticos se interconectarían por medio
de un proceso conocido como "reconexión magnética", formando una grieta en el escudo por medio de la cual
las partículas cargadas eléctricamente del viento solar podrían filtrarse.
Izquierda: Representación artística de una reconexión magnética.
Las líneas marrones-amarillentas representan líneas de fuerza magnética. El punto brillante es donde los campos
magnéticos de direcciones opuestas están haciendo contacto y "reconectándose".
En 1979, Goetz Paschmann del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Alemania detectó las
grietas utilizando la nave Explorador Internacional del Sol y la Tierra (en inglés International
Sun Earth Explorer ó ISEE). Sin embargo, debido a que esta nave sólo permaneció un breve tiempo
sobre las grietas durante su órbita, no se llegó a conocer si las grietas eran rasgos temporales o si permanecían
estables por largos períodos.
En nuevas observaciones, el Satélite de Imagen para la Exploración Global de la Aurora a la
Magnetopausa (en inglés Imager for Magnetopause to Aurora Global Exploration - IMAGE) reveló un
área casi del tamaño de California en la atmósfera superior del ártico donde una "aurora protónica"
de 75 megavatios brilló por horas. Una aurora protónica es una clase de Luz Boreal causada por fuertes
iones solares que golpean la atmósfera superior de la Tierra, haciendo que ésta emita luz
ultravioleta -- invisible al ojo humano pero perceptible por medio del Detector de Rayos Ultravioleta
Lejanos (Far Ultraviolet Imager)
del satélite IMAGE. Mientras IMAGE registraba esta aurora, el grupo de 4 satélites volaba muy por
encima de IMAGE, directamente a través de la grieta y detectó los iones del viento solar que la traspasaban.
Abajo: Representación artística del grupo de cuatro
satélites cerca de un chorro de iones solares que se filtran en una grieta en la magnetosfera.
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Esta corriente de iones de viento solar bombardeó nuestra atmósfera precisamente en la misma región donde
IMAGE vio la aurora protónica. El hecho de que IMAGE fuera capaz de ver la aurora protónica durante más
de 9 horas implica que la grieta permaneció abierta continuamente. Los investigadores estiman que la
grieta era el doble del tamaño de la Tierra en el límite de nuestro escudo magnético -- aproximadamente
60.000 km (38.000 millas) por encima de la superficie del planeta. Debido a que el campo magnético
converge al entrar a la Tierra en las regiones polares, la grieta se reduce a aproximadamente el
tamaño de California cerca de la alta atmósfera.
Afortunadamente, estas grietas no exponen la superficie de la Tierra al viento solar.
Nuestra atmósfera nos protege aún cuando nuestro campo magnético no lo hace. Los efectos de las tormentas
solares se sienten principalmente en la alta atmósfera y en la región del espacio alrededor de la Tierra
donde orbitan los satélites.
Manténgase sintonizado a fines de esta semana para leer la continuación de esta historia
en Ciencia@NASA sobre cómo las grietas magnéticas recientemente han originado hermosas auroras -- un
fenómeno de la alta atmósfera -- en lugares inesperados.
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