Las sondas Van Allen ven una impenetrable barrera para los electrones rápidos

Dos donas hirvientes de radiación que rodean la Tierra, llamados los cinturones de radiación Van Allen, se han encontrado para contener una barrera casi impenetrable que impide que los electrones más rápidos, más enérgicos puedan llegar a la Tierra.

 

Una nube de frío, cargado de gas alrededor de Tierra, llamado el plasmasphere y visto aquí en púrpura, interactúa con las partículas en los cinturones de radiación de la Tierra — se muestra en gris — para crear una barrera impenetrable que bloquea los electrones más rápidos que se muevan más cerca a nuestro planeta.

Crédito de la imagen: NASA/Goddard

 

Los cinturones de Van Allen son una colección de partículas cargadas, que se reunieron en el lugar por el campo magnético de la Tierra. Pueden aumentar y disminuir en respuesta a la energía del Sol, a veces se hinchan lo suficiente como para exponer los satélites en órbita terrestre baja a la radiación dañina. El descubrimiento de la acequia que actúa como una barrera dentro de las correas se hizo utilizando las sondas Van Allen la NASA, lanzado en agosto de 2012 para el estudio de la región. Un documento sobre estos resultados aparecieron en la edición del 27 de noviembre de 2014, de la revista Nature.

 

"Esta barrera para los electrones ultra rápidos es una característica notable de las correas," dijo Dan Baker, un científico espacial de la Universidad de Colorado en Boulder y primer autor del artículo. "Somos capaces de estudiar por primera vez, porque nunca tuvimos tales mediciones precisas de estos electrones de alta energía antes".

 

Entender lo que le da su forma a los cinturones de radiación y lo que puede afectar en la manera que se hinchan o se encogen ayuda a los científicos predecir la aparición de esos cambios. Estas predicciones pueden ayudar a los científicos a proteger los satélites en el área de la radiación.

 

Los cinturones de Van Allen fueron el primer descubrimiento de la era espacial, medido con el lanzamiento de un satélite estadounidense, Explorer 1, en 1958. En las décadas posteriores, los científicos han aprendido que el tamaño de las dos correas puede cambiar – o fusionar, o incluso se separa en tres cinturones de vez en cuando. Pero generalmente el cinturón interior se extiende desde 400 a 6.000 millas sobre la superficie de la Tierra y el cinturón exterior se extiende desde 8.400 a 36.000 millas sobre la superficie de la Tierra.

 

Una ranura de espacio bastante vacío normalmente separa las correas. Pero, ¿qué los mantiene separados? ¿Por qué hay una región entre los cinturones con ningunos electrones?

 

Introduzca la barrera recién descubierta. Los datos de sondeos Van Allen muestran que el borde interior de la correa exterior es, de hecho, muy pronunciado. Para los electrones más rápidos, de más energía, este borde es una división clara que, bajo circunstancias normales, los electrones simplemente no pueden penetrar.

 

"Cuando usted mira los electrones muy energéticos, pueden llegar sólo menos de cierta distancia de la Tierra," dijo Shri Kanekal, el científico adjunto de misión para el Van Allen sondas de la NASA Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland y coautor en el papel de la naturaleza. "Esto es totalmente nuevo. Ciertamente no esperábamos eso."

 

El equipo ha mirado las posibles causas. Determinaron que las transmisiones generadas por humanos no eran la causa de la barrera. También se veían en las causas físicas. ¿La forma misma del campo magnético que rodea la Tierra puede causar el límite? Los científicos estudiaron pero eliminaron esa posibilidad. ¿Qué pasa con la presencia de otras partículas espaciales? Esto parece ser una causa más probable.

 

Este gif animado muestra cómo las partículas se mueven a través de cinturones de radiación de la Tierra, los donuts grandes alrededor de Tierra. La esfera en el medio muestra una nube de material frío llamado el plasmasphere. La nueva investigación muestra que el plasmasphere ayuda a mantener los electrones rápidos de los cinturones de radiación de la Tierra.

Crédito de la imagen: NASA/Goddard/Scientific Visualization Studio

 

Los cinturones de radiación no son las estructuras única partícula que rodea la Tierra. Una nube gigante de relativamente frescas, partículas cargadas llamadas los plasmasphere llena la región ultraperiférica de la atmósfera de la Tierra, comenzando a unas 600 millas arriba y se extienden parcialmente en el cinturón exterior de Van Allen. Las partículas en el límite exterior de la plasmasphere causan que las partículas en el cinturón de radiación externa se dispersen, eliminándolas de la correa.

 

Este efecto de dispersión es bastante débil y podría no ser suficiente para mantener a los electrones en el límite en su lugar, excepto por un capricho de la geometría: los electrones de cinturón de radiación se mueven increíblemente rápido, pero no hacia la Tierra. Por el contrario, se mueven en gigantes lazos alrededor de Tierra. Los sondeos de los datos Van Allen muestran que en la dirección hacia la Tierra, los electrones más energéticos tienen muy poco movimiento en absoluto – sólo una deriva lenta, suave que se produce en el transcurso de meses. Este es un movimiento tan lento y débil que puede ser rechazada por la dispersión causada por el plasmasphere.

 

Esto también ayuda a explicar por qué – bajo condiciones extremas, cuando un viento solar especialmente fuerte o una erupción solar gigante como una eyección de masa coronal envía nubes de material en el espacio cercano a la Tierra – los electrones desde el exterior de la correa se pueden empujar a la región de ranura vacía generalmente entre las correas.

 

La dispersión debido a la plasmapause es lo suficientemente fuerte como para crear una pared en el borde interior de la exterior cinturón de Van Allen,", dijo Baker. "Pero un evento fuerte viento solar provoca el límite de plasmasphere a mover hacia adentro".

Una afluencia masiva de la materia del Sol puede erosionar la plasmasphere exterior, moviendo sus fronteras hacia adentro y permitiendo que los electrones de los cinturones de radiación tengan espacio para avanzar hacia el interior también.

 

El Johns Hopkins laboratorio de física aplicada en Laurel, Maryland, construyó y opera la Van Allen sondas para la dirección de misiones de ciencia de la NASA. La misión es el segundo programa de vivir con una estrella de la NASA, gestionado por Goddard.

 

Karen C. FoxNASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

 

Traducción: El Quelonio Volador