Nuestro planeta está ubicado en el centro de dos inmensas donas concéntricas de radiación poderosa: los cinturones de radiación de Van Allen, que albergan enjambres de partículas cargadas que quedan atrapadas por el campo magnético de la Tierra. El 17 de marzo de 2015, un choque interplanetario -Una onda de choque creada por la fuerza impulsora de una eyección de masa coronal, o CME, del sol, golpeó el campo magnético de la Tierra, llamado magnetosfera, desencadenando la mayor tormenta geomagnética de la década anterior. Y las sondas Van Allen de la NASA estaban allí para observar elefectos en los cinturones de radiación.
Una de las formas más comunes de clima espacial, una tormenta geomagnética describe cualquier evento en el que la magnetosfera se altera repentinamente y temporalmente. Tal evento también puede conducir a un cambio en los cinturones de radiación que rodean la Tierra, pero los investigadores rara vez han podidoobserve lo que sucede. Pero el día de la tormenta geomagnética de marzo de 2015, una de las sondas de Van Allen estaba orbitando a través de los cinturones, proporcionando datos de alta resolución sin precedentes de un fenómeno raramente presenciado. Un artículo sobre estas observaciones fue publicado en el Revista de Investigación Geofísica el 15 de agosto de 2016.
Los investigadores quieren estudiar el entorno espacial complejo alrededor de la Tierra porque la radiación y la energía allí pueden impactar nuestros satélites en una amplia variedad de formas, desde la interrupción de la electrónica a bordo hasta el aumento de la fricción y la interrupción de las comunicaciones y las señales de navegación.
"Estudiamos cinturones de radiación porque representan un peligro para las naves espaciales y los astronautas", dijo David Sibeck, científico de la misión Van Allen Probes en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, que no participó en el documento ".sabía lo mal que podía llegar a ser la radiación, construirías una nave espacial mejor para acomodar eso "
Estudiar los cinturones de radiación es una parte de nuestros esfuerzos para monitorear, estudiar y comprender el clima espacial. La NASA lanzó las sondas gemelas Van Allen en 2012 para comprender los procesos físicos fundamentales que crean este ambiente hostil para que los científicos puedan desarrollar mejores modelos decinturones de radiación. Estas naves espaciales fueron diseñadas específicamente para resistir el bombardeo constante de radiación en esta área y para continuar recolectando datos incluso en las condiciones más intensas. A partir de esto, un conjunto de observaciones sobre cómo los cinturones de radiación responden a una tormenta de clima espacial significativa.entorno espacial hostil, es una mina de oro.
La investigación reciente describe lo que sucedió: la tormenta de marzo de 2015 fue iniciada por un choque interplanetario que se precipitó hacia la Tierra: una onda de choque gigante en el espacio provocada por un CME, muy parecido a un tsunami provocado por un terremoto.
Hinchándose y encogiéndose en respuesta a tales eventos y radiación solar, los cinturones Van Allen son estructuras altamente dinámicas dentro de la magnetosfera de nuestro planeta. A veces, las condiciones cambiantes en el espacio cercano a la Tierra pueden energizar electrones en estas regiones siempre cambiantes. Los científicos no lo hacen.sin embargo, sepa si los eventos de energización impulsados por choques interplanetarios son comunes. Independientemente, los efectos de los choques interplanetarios son eventos altamente localizados, lo que significa que si una nave espacial no está precisamente en el lugar correcto cuando golpea un choque, no registrará el evento en absolutoEn este caso, solo una de las sondas de Van Allen estaba en la posición correcta, en lo profundo de la magnetosfera, pero pudo enviar información clave.
La nave espacial midió un repentino pulso de electrones energizados a velocidades extremas, casi tan rápidas como la velocidad de la luz, cuando el choque golpeó el cinturón de radiación exterior. Esta población de electrones fue de corta duración y su energía se disipó en minutosPero cinco días después, mucho después de que otros procesos de la tormenta se hubieran apagado, las sondas de Van Allen detectaron un mayor número de electrones de energía aún mayor. Tal aumento mucho más tarde es un testimonio de los procesos de energización únicos que siguen a la tormenta.
"La descarga inyectada, lo que significa que empujó, electrones de regiones externas de la magnetosfera en el interior del cinturón, y en ese proceso, los electrones ganaron energía", dijo Shri Kanekal, científico adjunto de la misión de Van Allen Probes enGoddard y el autor principal de un artículo sobre estos resultados.
Los investigadores ahora pueden incorporar este ejemplo a lo que ya saben sobre cómo se comportan los electrones en los cinturones, para tratar de comprender lo que sucedió en este caso, y planificar mejor los procesos del clima espacial allí. Hay múltiples formas en que los electroneslos cinturones de radiación pueden ser energizados o acelerados: radialmente, localmente o por medio de un choque. En la aceleración radial, los electrones son transportados por ondas de baja frecuencia hacia la Tierra. La aceleración local describe el proceso de los electrones que obtienen energía de ondas de frecuencia relativamente más altas como ellos electrones orbitan alrededor de la Tierra. Y finalmente, durante la aceleración del choque, un fuerte choque interplanetario comprime la magnetosfera repentinamente, creando grandes campos eléctricos que energizan rápidamente los electrones.
Los científicos estudian los diferentes procesos para comprender qué papel desempeña cada proceso en la energía de las partículas en la magnetosfera. Quizás estos mecanismos ocurren en combinación, o tal vez solo uno a la vez. Responder a esta pregunta sigue siendo un objetivo principal en el estudio de los cinturones de radiación:- una tarea difícil teniendo en cuenta la naturaleza fortuita de la recopilación de datos, particularmente en lo que respecta a la aceleración de choque.
Además, el grado de energización de los electrones depende del proceso que los energiza. Uno puede comparar el proceso de aceleración de choque, como lo observa la Sonda de Van Allen, con empujar un columpio.
"Piensa en 'empujar' como el fenómeno que aumenta la energía", dijo Kanekal. "Cuanto más empujas un columpio, más alto va." Y los electrones más rápidos se moverán después de una descarga.
En este caso, esos empujes adicionales probablemente condujeron al segundo pico en electrones de alta energía. Si bien las ondas electromagnéticas del choque permanecieron en la magnetosfera, continuaron elevando la energía de los electrones. Cuanto más fuerte es la tormenta, más largas son esas ondaspersisten. Después de la tormenta de marzo de 2015, las ondas electromagnéticas resultantes duraron varios días. El resultado: un pico de energía electrónica medido por la sonda Van Allen cinco días después.
Esta tormenta geomagnética de marzo de 2015 fue una de las más fuertes de la década, pero palidece en comparación con algunas tormentas anteriores. Una tormenta durante marzo de 1991 fue tan fuerte que produjo electrones energizados de larga duración que permanecieron dentro de los cinturones de radiacióndurante varios años. Con suerte, las sondas de Van Allen pueden estar en la posición correcta en su órbita para observar la respuesta del cinturón de radiación a más tormentas geomagnéticas en el futuro. A medida que los científicos recopilan datos de diferentes eventos, pueden compararlos y contrastarlos, en última instanciaayudando a crear modelos robustos de los procesos poco entendidos que ocurren en estos cinturones gigantes.
El Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins en Laurel, Maryland, construyó y opera las Sondas Van Allen para la División de Heliofísica de la NASA en la Dirección de Misión Científica. Las Sondas Van Allen son la segunda misión en el programa Viviendo con una Estrella de la NASA, una iniciativa administrada porGoddard y se centró en aspectos del sistema Sol-Tierra que afectan directamente la vida humana y la sociedad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Original escrito por Lina Tran. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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