Los científicos de UCLA han descubierto una nueva fuente de electrones súper rápidos y energéticos que llueven sobre la Tierra, un fenómeno que contribuye a la colorida aurora boreal pero que también representa un peligro para los satélites, las naves espaciales y los astronautas.
Los investigadores observaron una "precipitación de electrones" inesperada y rápida desde la órbita terrestre baja utilizando la misión ELFIN, un par de pequeños satélites construidos y operados en el campus de UCLA por estudiantes de pregrado y posgrado guiados por un pequeño equipo de mentores del personal.
Al combinar los datos de ELFIN con observaciones más distantes de la nave espacial THEMIS de la NASA, los científicos determinaron que el aguacero repentino fue causado por ondas de silbido, un tipo de onda electromagnética que se propaga a través del plasma en el espacio y afecta a los electrones en la magnetosfera de la Tierra, causando quepara "derramarse" en la atmósfera.
Sus hallazgos, publicados el 25 de marzo en la revista Comunicaciones de la naturaleza, demuestra que las ondas silbadoras son responsables de mucha más lluvia de electrones de lo que predicen las teorías actuales y los modelos de clima espacial.
"ELFIN es el primer satélite en medir estos electrones súper rápidos", dijo Xiaojia Zhang, autora principal e investigadora del departamento de ciencias terrestres, planetarias y espaciales de la UCLA. "La misión está generando nuevos conocimientos debido a su punto de vista únicoen la cadena de eventos que los produce".
El centro de esa cadena de eventos es el entorno espacial cercano a la Tierra, que está lleno de partículas cargadas que orbitan en anillos gigantes alrededor del planeta, llamados cinturones de radiación de Van Allen. Los electrones en estos cinturones viajan en espirales similares a Slinky que literalmente rebotan entrelos polos norte y sur de la Tierra. Bajo ciertas condiciones, las ondas de silbido se generan dentro de los cinturones de radiación, energizando y acelerando los electrones. Esto efectivamente extiende la ruta de viaje de los electrones tanto que caen fuera de los cinturones y se precipitan en la atmósfera., creando la lluvia de electrones.
Uno puede imaginar los cinturones de Van Allen como un gran reservorio lleno de agua, o, en este caso, de electrones, dijo Vassilis Angelopolous, profesor de física espacial de la UCLA e investigador principal de ELFIN. A medida que el reservorio se llena, el agua cae periódicamente en espiral hacia abajoen un drenaje de alivio para evitar que la cuenca se desborde. Pero cuando se producen grandes olas en el embalse, el agua chapoteando se derrama por el borde, más rápido y en mayor volumen que el drenaje de alivio. ELFIN, que está aguas abajo de ambos flujos, es capaz demedir adecuadamente las contribuciones de cada uno.
Las mediciones de lluvia de electrones a baja altitud realizadas por ELFIN, combinadas con las observaciones de THEMIS de ondas de silbato en el espacio y sofisticados modelos informáticos, permitieron al equipo comprender en detalle el proceso por el cual las ondas provocan que torrentes rápidos de electrones fluyan hacia la atmósfera..
Los hallazgos son particularmente importantes porque las teorías actuales y los modelos del clima espacial, si bien tienen en cuenta otras fuentes de electrones que ingresan a la atmósfera, no predicen este flujo adicional de electrones inducido por ondas de silbato, que puede afectar la química atmosférica de la Tierra, representa riesgos para las naves espaciales ydañar los satélites de órbita baja.
Los investigadores demostraron además que este tipo de pérdida de electrones del cinturón de radiación a la atmósfera puede aumentar significativamente durante las tormentas geomagnéticas, perturbaciones causadas por una mayor actividad solar que pueden afectar el espacio cercano a la Tierra y el entorno magnético de la Tierra.
"Aunque comúnmente se piensa que el espacio está separado de nuestra atmósfera superior, los dos están inextricablemente vinculados", dijo Angelopoulos. "Comprender cómo están vinculados puede beneficiar a los satélites y astronautas que pasan por la región, que son cada vez más importantes para el comercio,telecomunicaciones y turismo espacial".
Desde su inicio en 2013, más de 300 estudiantes de UCLA han trabajado en ELFIN investigación de campos y pérdidas de electrones, financiada por la NASA y la Fundación Nacional de Ciencias. Los dos microsatélites, cada uno del tamaño de una hogaza de pan yCon un peso de aproximadamente 8 libras, se pusieron en órbita en 2018 y desde entonces han estado observando la actividad de los electrones energéticos y ayudando a los científicos a comprender mejor el efecto de las tormentas magnéticas en el espacio cercano a la Tierra.Los satélites son operados desde el Centro de Operaciones de la Misión de UCLA.en el campus.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de California - Los Ángeles. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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