CIENCIA. Lluvia de electrones ultrarrápidos inundan la atmósfera terrestre

  Los satélites ELFIN han detectado lluvias de electrones ultrarrápidos que caen sobre la Tierra gracias a las ondas de silbido en la magnet...

 

Los satélites ELFIN han detectado lluvias de electrones ultrarrápidos que caen sobre la Tierra gracias a las ondas de silbido en la magnetosfera. NASA, Emmanuel Masongsong/UCLA

Investigadores de UCLA han descubierto una nueva forma de clima espacial: lluvias de electrones ultrarrápidos que se precipitan en la atmósfera desde los cinturones de radiación. El equipo dice que los eventos podrían afectar a los satélites, las naves espaciales y los astronautas, pero no se tienen en cuenta en los modelos actuales del clima espacial.

Las lluvias de electrones no son algo nuevo, ni son particularmente problemáticas la mayor parte del tiempo. Los electrones y otras partículas cargadas se acumulan en la magnetosfera de la Tierra y rebotan entre los polos norte y sur. El viento solar y las tormentas pueden soltar algunos de ellos y enviarlos como lluvia a la atmósfera de la Tierra, donde pueden contribuir a la aurora.

Pero en el nuevo estudio, los investigadores de la UCLA descubrieron un nuevo mecanismo que crea lluvias de electrones más grandes que las conocidas anteriormente. El culpable es lo que se conoce como "ondas de silbido", una especie de onda electromagnética que atraviesa el plasma en la magnetosfera. La investigación fue publicada en la revista Nature Communications .

Estas ondas pueden energizar los electrones en ese plasma, haciendo que se aceleren y caigan fuera de los cinturones de radiación. Las lluvias resultantes se mueven mucho más rápido y en mayores volúmenes que las lluvias de electrones habituales. 

Los electrones en un cinturón de radiación de Van Allen (azul) encuentran ondas de silbido (púrpura) y son enviados como lluvia hacia el polo norte (rojo). Los satélites THEMIS se ven cerca del cinturón de radiación, mientras que ELFIN de UCLA se cierne sobre la Tierra. Fuente: Zhang, et al., Nature Communications , 2022

El equipo hizo las observaciones utilizando ELFIN, un par de microsatélites, cada uno del tamaño de una barra de pan. Desde su posición en la órbita terrestre baja, los satélites ELFIN pueden detectar y medir las lluvias de electrones, mientras que el equipo midió las ondas de silbido utilizando datos de los satélites THEMIS de la NASA. La combinación de los dos conjuntos de datos indicó un vínculo claro entre las ondas silbadoras y las lluvias de electrones ultrarrápidas. Quizás, como era de esperar, estos aguaceros ocurrieron con más frecuencia durante las tormentas solares.

Hasta ahora, estas lluvias de electrones ultrarrápidos no se tienen en cuenta en los modelos y predicciones existentes para el clima espacial. Pero tenerlos en cuenta es importante, dice el equipo, porque estos eventos pueden interrumpir los satélites en órbita baja, dañar las naves espaciales que pasan o afectar la salud de los astronautas.

Aunque comúnmente se piensa que el espacio está separado de nuestra atmósfera superior, los dos están inextricablemente vinculados. Comprender cómo están conectados puede beneficiar a los satélites y astronautas que pasan por la región, que son cada vez más importantes para el comercio, las telecomunicaciones y el turismo espacial.

Fuente: UCLA

Más información: Xiao-Jia Zhang et al, Superfast precipitation of energetic electrons in the radiation belts of the Earth, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29291-8