A miles de millas sobre la Tierra, el clima espacial gobierna. Es un lugar aparentemente vacío y solitario, en el que se ha encontrado un misterio llamado "plasma frío" en abundancia y bien puede tener implicaciones con nuestra conexión con el Sol. Si bien ha permanecido prácticamente oculto, los investigadores suecos han creado un nuevo método para medir estos iones fríos y cargados. Con evidencia de más de lo que alguna vez se pensó, estos nuevos hallazgos pueden muy bien darnos pistas sobre lo que está sucediendo alrededor de otros planetas y sus satélites naturales.
"Cuanto más buscas iones de baja energía, más encuentras", dijo Mats Andre, profesor de física espacial en el Instituto Sueco de Física Espacial en Uppsala, Suecia, y líder del equipo de investigación cuyos hallazgos han sido aceptados para publicación en Geophysical Research Letters, una revista de la American Geophysical Union. "No sabíamos cuánto había allí afuera. Es más de lo que pensaba ".
¿Dónde se origina este enigma? Los iones de baja energía comienzan en la parte superior de nuestra atmósfera llamada ionosfera. Aquí la energía solar puede eliminar electrones de las moléculas, dejando átomos como el oxígeno y el hidrógeno con una carga positiva. Sin embargo, encontrar físicamente estos iones ha sido problemático. Mientras que los investigadores sabían que existían en altitudes de aproximadamente 100 kilómetros (60 millas), Andre y su colega Chris Cully establecieron sus sitios más altos, entre 20,000 y 100,000 km (12,400 a 60,000 millas). En el borde, la cantidad de iones fríos varía entre el 50 y el 70% ... formando la mayor parte de la masa del espacio.
Sin embargo, ese no es el único lugar donde se ha encontrado plasma frío. Según los datos y cálculos de los satélites de investigación, ciertas zonas de gran altitud albergan iones de baja energía continuamente. ¡Tan descabellado como pueda parecer, el equipo también los ha detectado a altitudes de 100,000 km! Según Andre, descubrir tantos iones relativamente fríos en estas regiones es sorprendente porque hay tanta energía golpeando las altas altitudes de la Tierra desde el viento solar, un plasma caliente aproximadamente 1,000 veces más caliente de lo que Andre considera frío. ¿Qué tan frío? “Los iones de baja energía tienen una energía que correspondería a aproximadamente 500,000 grados Celsius (aproximadamente un millón de grados Fahrenheit) a las densidades de gas típicas encontradas en la Tierra. Pero debido a que la densidad de los iones en el espacio es muy baja, los satélites y las naves espaciales pueden orbitar sin estallar en llamas ".
Identificar estos iones de baja energía y medir cuánto material está abandonando nuestra atmósfera ha sido una tarea difícil. El taller de Andre es un satélite y una de las cuatro naves CLUSTER de la Agencia Espacial Europea. Alberga un detector creado a partir de un cable fino que mide el campo electrónico entre ellos durante la rotación del satélite. Sin embargo, cuando se recopilaron los datos, los investigadores encontraron un par de misterios: fuertes campos eléctricos en áreas inesperadas del espacio y campos eléctricos que no fluctuaban de manera uniforme.
"Para un científico, se veía bastante feo", dijo Andre. “Tratamos de descubrir qué estaba mal con el instrumento. Luego nos dimos cuenta de que no hay nada malo con el instrumento ". Lo que encontraron abrió los ojos. El plasma frío estaba cambiando la disposición de los campos eléctricos que rodeaban al satélite. Esto les hizo darse cuenta de que podían utilizar sus mediciones de campo para validar la presencia de plasma frío. "Es una forma inteligente de convertir las limitaciones de un detector basado en una nave espacial en activos", dijo Thomas Moore, científico principal del proyecto para la misión multiescala Magnetosférica de la NASA en el Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, Maryland. No estuvo involucrado en la nueva investigación.
A través de estas nuevas técnicas, la ciencia puede medir y mapear la envoltura de plasma frío de la Tierra, y aprender más sobre cómo cambian tanto el plasma frío como el calor durante condiciones climáticas espaciales extremas. Esta investigación apunta hacia una mejor comprensión de atmósferas diferentes a la nuestra también. Actualmente, las nuevas mediciones muestran que cada segundo se escapa un kilogramo (dos libras) de plasma frío de la atmósfera de la Tierra. Al tener una figura sólida como base para la tasa de pérdida, los científicos pueden modelar lo que pasó con la atmósfera de Marte, o explicar el atmósfera alrededor de otros planetas y lunas. También puede ayudar a pronosticar un clima espacial más preciso, incluso si no influye directamente en el medio ambiente. Es un jugador clave, incluso si no causa el daño en sí. "Es posible que desee saber dónde está el área de baja presión, para predecir una tormenta", señaló Andre.
Modernizar el pronóstico del tiempo espacial a un lugar similar al pronóstico del tiempo ordinario, "ni siquiera era remotamente posible si le faltaba la mayor parte de su plasma", dijo Moore, de la NASA. Ahora, con una forma de medir el plasma frío, el objetivo de los pronósticos de alta calidad está un paso más cerca. "Es algo que no pudimos ver y no pudimos detectar, y de repente pudimos medirlo", dijo Moore sobre los iones de baja energía. "Ahora puedes estudiarlo y ver si está de acuerdo con las teorías".
Fuente original de la historia: Comunicado de prensa de la Unión Geofísica Americana. Para leer más: Iones de baja energía: una población de partículas del sistema solar previamente oculta.
