Satélite THEMIS observa un gran escape de electrónes en una tormenta solar...

De octubre a diciembre de 2003, los cinturones de radiación aumentaron y se contrajeron en respuesta a las tormentas geomagnética como las partículas entraron y escaparon de los cinturones. Crédito: NASA/Goddard Studio de visualización científica

Cuando los científicos descubrieron dos grandes franjas de radiación que rodean la tierra en la década de 1950, generó temores al principio "electrones asesinos" y los efectos de la radiación espacial sobre los terrícolas. Pronto se ha calmado los temores: la radiación no llegará a la Tierra, aunque puede afectar a los satélites y los seres humanos pasando los cinturones. Sin embargo, muchos misterios acerca de los cinturones – ahora conocidos como los cinturones de radiación de Van Allen: permanecen hasta el día de hoy.

Lleno de electrones y partículas cargadas energéticas, los cinturones de radiación se hinchan y encoger en respuesta a la energía solar entrante, pero nadie está seguro de cómo. De hecho, lo que parece ser el mismo tipo de energía entrante ha sido conocido para provocar respuestas totalmente diferentes en diferentes ocasiones, causando un aumento de partículas en un caso y  la pérdida en otro. Abundan las teorías sobre sólo lo que hace que los cinturones se engrosen o reduzcan, con poca evidencia para distinguir entre ellos. Simplemente ha sido una gran pregunta determinar si, cuando los cinturones retráctiles, partículas escapan arriba y afuera en el espacio interplanetario o abajo hacia la Tierra. Ahora, un nuevo estudio utilizando simultáneamente varias naves espaciales ha rastreado las partículas y determina la dirección de fuga para al menos un evento: arriba.

"Durante mucho tiempo, se pensaba que las partículas se precipitan hacia abajo de los cinturones," dice Drew Turner, un científico de la Universidad de California, Los Ángeles y primer autor de un libro sobre estos resultados que aparecen divertidos en la naturaleza física el 29 de enero de 2012 fecha. "Pero más recientemente, los investigadores teorizaron que quizás las partículas podrían barrerse hacia afuera. Nuestros resultados para este evento son claros: no vimos ningún aumento de precipitaciones hacia abajo. "

Aunque puede sonar como un simple detalle, tal conocimiento no es sólo esotérico. De hecho, el estudio de las pérdidas de partículas en los cinturones hasta ahora ha proporcionado más misterio y posibles teorías de información concreta. Pero la comprensión de los cinturones de radiación, y cómo cambian cuando las partículas y energía entrar o salen--es una parte crucial de la protección de los satélites que vuelan a través de la región.

 

Los cinturones de Van Allen encajan en un sistema más grande que se extiende desde el Sol a la Tierra. El Sol envía un flujo constante de viento solar, no a mencionar ocasionales  ráfagas mayores, tales como explosiones en la atmósfera del Sol llamada eyecciones de masas coronales (materia) o frentes de choque causados por rápidos vientos solares adelantamientos lentos vientos llamadas regiones de interacción corotating (CIRs).

Cuando estas ráfagas de energía se mueven hacia la Tierra, pueden perturbar el ambiente magnético de la Tierra, conocida como la magnetosfera y crear una tormenta geomagnética. A veces estas tormentas pueden causar una caída repentina en la radiación de partículas del cinturón, aparentemente vacian el cinturón en sólo unas horas. Este "abandono" puede durar días. Las causas de la deserción, por qué dura tanto tiempo y cómo las partículas incluso dejan sólo quedan preguntas sin responder.

 

 

Concepto de artista de la nave de radiación cinturón tormenta sondas gemelas, programada para su lanzamiento en agosto de 2012. Crédito: NASA

Resolver tal misterio requiere numerosos cambios de medición de sonda en varios puntos en el espacio para determinar si un evento en un lugar afecta a un evento en otros lugares. La radiación del cinturón - tormenta  sondas (RBSP), programada para iniciar en agosto de 2012, están orientados específicamente para dichas observaciones, pero en el ínterin, un equipo de científicos han reunido dos conjuntos diferentes de una nave espacial para obtener una vista multipunto temprana de los cinturones de radiación durante un evento cuando los cinturones experimentan una pérdida repentina de partículas.

 

"Estamos entrando en una era donde multi-spacecraft son clave," dice Vassilis Angelopoulos, un espacio científico en UCLA y el investigador principal de TEMIS y un coautor en el papel. "Ser capaz de unir a una flota de recursos disponibles en un estudio se está convirtiendo en más de una necesidad de girar una esquina en nuestro entendimiento del ambiente de la tierra."

 

Aprovechando las capacidades de observación de los tres TEMIS (arriba), dos va (medio) y seis naves espaciales de POES (abajo), los investigadores podrían observar eventos Van Allen cinturones de radiación desde numerosos puntos de vista simultáneamente. Crédito: NASA/Goddard Space Flight Center

 

En este caso, el equipo ha observado una pequeña tormenta geomagnética el 06 de enero de 2011 con la nave espacial THEMIS de la NASA (historia del tiempo de eventos e interacciones macroescala durante Substorms) tres, dos va (Geostationary Operational entorno Satellite), operado por la National Oceanic Atmospheric Administration (NOAA) y seis POES (Polar Operational Environmental Satellite), ejecutado conjuntamente por la NOAA y la Organización Europea para la nave de la explotación de satélites meteorológicos (EUMETSAT).

La nave espacial THEMIS  va órbita alrededor de la región ecuatorial de la Tierra, mientras la nave POES órbita a baja altitud cerca de los polos y viajes a través de los cinturones de radiación varias veces al día. Todas están equipadas para estudiar las partículas energéticas en la región. Las observaciones proporcionan una vista sin precedentes de una tormenta geomagnética desde numerosos puntos de vista simultáneamente, y el equipo se encuentra inequívocamente que las partículas escaparon los cinturones de radiación por streaming saliendo al espacio, no llueven hacia la Tierra.

Durante esta tormenta, electrones moviéndose cerca de la velocidad de la luz abandonaron durante más de seis horas. En ese momento períodos POES no aumentó en electrones escapan hacia abajo de los cinturones. Por otro lado, la nave vigila un parche de baja densidad del cinturón que apareció por primera vez en los bordes exteriores de los cinturones y luego se trasladó hacia adentro. Esta secuencia es coherente con la noción de que las partículas fueron flujo hacia el exterior, así como la región de baja densidad de coches saliendo desde la parte frontal de un atasco de tráfico se mueve hacia atrás en el tiempo cuando los coches cada vez más son capaces de seguir adelante y escapar.

"Esta fue una tormenta muy simple", dice Turner. "No es un caso extremo, por lo que pensamos es probablemente bastante típica de lo que sucede en general y continuos resultados de estudios estadísticos concurrentes apoyan."

Si, de hecho, los electrones suelen escapan los cinturones de radiación por streaming hacia afuera, parece probable que algún tipo de olas ayuda y sancionan su movimiento hacia el exterior, lo que les permite llegar a la frontera exterior al escapar. Martilleo a este mecanismo de escape será uno de los trabajos para RBSP, dice David Sibeck en Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, MD., quien es científico de misión de la NASA para RBSP y científico del proyecto THEMIS.

"Este tipo de investigación es una clave para entender y eventualmente predecir, eventos peligrosos en los cinturones de radiación de la tierra,", dice Sibeck. "Es un gran ejemplo completo de lo que podemos esperar ver a lo largo de la próxima misión RBSP".

 

Karen C. Fox
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD.

Traducción: El Quelonio Volador