Detectan rayos X relacionados con los electrones que atraviesan la atmósfera

Electrones de alta energía potencialmente destructivos atraviesan la atmósfera de la Tierra desde el espacio a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.

Esta avalancha de partículas puede conducir al agotamiento del ozono y a dañar a los satélites orbitales que nos proporcionan de la que somos cada vez más dependientes. Estos satélites vuelan por los cinturones de radiación de Van Allen -capas concéntricas gigantes de partículas cargadas sujetas por el campo magnético de la Tierra. Un aumento en la densidad de las partículas y la carga provocada por la actividad solar puede elevar el nivel de amenaza para nuestros satélites.

El físico de Dartmouth College (EE.UU.) Robyn Millan y sus colegas han participado en un estudio sobre este bombardeo electrónico, empleando por primera vez dos puntos de vista muy diferentes y distantes, a gran altura sobre la Tierra.

Sus hallazgos aparecen en la revista Nature.

"Estamos integrando los datos recogidos por nuestros instrumentos con los de las Sondas Van Allen de la NASA", dice Millan en la información de la universidad. "Estas son las medidas más directas que jamás se hayan hecho que relacionen lo que está pasando en el ecuador con lo que viene de la atmósfera hacia la región polar sur. Estamos midiendo partículas que se están dispersando en la atmósfera de la Tierra al mismo tiempo que una nave espacial están midiendo lo que está pasando en el espacio".

Instrumentos

Millan utiliza instrumentos lanzados en globos desde la Antártida, hasta 38.000 metros, con el apoyo de la NASA. El proyecto se llama Barrel, y los instrumentos registran los rayos X producidos a medida que los electrones chocan con la atmósfera.

"El campo magnético de la Tierra se parece al de una barra magnética", dice Millan. "Las partículas se mueven a lo largo de esas líneas de campo magnético, desde el ecuador hasta los polos. Es por eso que vemos la aurora en los hemisferios norte y sur."

La segunda fuente de información, también un proyecto de la NASA, se compone de los dos satélites-Sondas Van Allen que puso en marcha en 2012. Las sondas orbitan la Tierra alrededor del ecuador en altitudes de hasta 32 kilómetros, cubriendo los cinturones de radiación Van Allen, que son dos anillos separados.

Plasma

"Nuestro artículo analizó las ondas de plasma", dice Millan. "Son como ondas de sonido en el aire, excepto porque se encuentran en un gas ionizado por lo que los campos eléctricos y magnéticos se ven afectados."

Millan describe una llamarada solar que se produjo en enero de 2014, liberando un estallido de partículas de viento solar que golpearon y perturbaron el campo magnético de la Tierra.

Eso creó un tipo particular de onda llamada "siseo plasmasférico", ejemplos del cual se observaron durante décadas en la región de plasma denso que rodea la Tierra en la parte alta de la atmósfera.

"Lo que el trabajo muestra es que observamos estas ondas en la ubicación de las sondas de Van Allen. Vimos variaciones del campo eléctrico y magnético que muestran un patrón, coincidente con las variaciones en los rayos X que estábamos registrando en la Antártida", dice Millan. "Llegamos a la conclusión de que esas ondas estaban causando que los electrones se dispersaran". Estos mismos procesos, termina, "están ocurriendo probablemente en todo el universo".

Referencia bibliográfica:

A. W. Breneman, A. Halford, R. Millan, M. McCarthy, J. Fennell, J. Sample, L. Woodger, G. Hospodarsky, J. R. Wygant, C. A. Cattell, J. Goldstein, D. Malaspina, C. A. Kletzing: Global-scale coherence modulation of radiation-belt electron loss from plasmaspheric hiss. Nature (2015). DOI: 10.1038/nature14515.