La Tierra está rodeada de un campo de fuerza magnética – una burbuja espacial llamada “magnetosfera” decenas de miles de millas de ancho. A pesar de que mucha gente no sabe que existe, la magnetosfera es conocida. Es una parte lejana del mismo campo magnético planetario que desvía las agujas de las brújulas en la superficie de la Tierra. Y es importante. La magnetosfera actúa como un escudo que nos protege de las tormentas solares.

Representación artística del satélite IMAGE de la NASA sobrevolando una ‘grieta’ en el campo magnético de la Tierra. [más]

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Sin embargo, según nuevas observaciones de la nave espacial IMAGE de la NASA y el grupo de satélites - Cluster satélites - con los que trabajan en forma conjunta la NASA y la Agencia Espacial Europea, a veces surgen grietas inmensas en la magnetosfera terrestre y permanecen abiertas por horas. Esto permite que el viento solar ingrese y produzca tormentas espaciales.

“Hemos descubierto que nuestro escudo magnético está expuesto a corrientes de aire, como una casa con una ventana abierta durante una tormenta”, dice Harald Frey de la Universidad de California, Berkeley, autor principal del ensayo sobre esta investigación publicado el 4 de diciembre en la revista Nature. “La casa desvía la mayor parte de la tormenta, pero el almohadón se arruina. En forma similar, nuestro escudo magnético soporta la parte más dañina de las tormentas espaciales, pero algo de la energía se desliza a través de las grietas, a veces lo suficiente para ocasionar problemas con los satélites, la comunicación por radio y los sistemas de energía eléctrica”.

“Ahora sabemos que las grietas permanecen abiertas durantes largos períodos y ese conocimiento lo podemos incorporar a nuestros modelos computarizados de pronóstico de tiempo espacial a fin de predecir con mayor precisión la influencia de los sucesos violentos del Sol en nuestro clima espacial”, agrega Tai Phan, también de la UC Berkeley, coautor del ensayo publicado en Nature.

El viento solar es un chorro rápido de partículas cargadas eléctricamente (electrones e iones) que el Sol expulsa constantemente. El viento puede ser fuerte durante los sucesos solares violentos, como las eyecciones de masa coronal (EMCs), que pueden disparar mil millones de toneladas de gas electrificado al espacio a millones de millas por hora.

La magnetosfera terrestre generalmente hace un buen trabajo de desvío de partículas y campos magnéticos entreverados transportados por las EMCs. De todas formas, las tormentas espaciales y sus vívidos efectos, como las auroras que iluminan el cielo sobre las regiones polares con más de cien millones de vatios de potencia, han indicado durante largo tiempo que el escudo no es impenetrable.

En 1961, Jim Dungey, del Imperial College del Reino Unido, predijo que las grietas podrían formarse en el escudo magnético cuando el viento solar contenía un campo magnético orientado en dirección opuesta a una porción del campo terrestre. En estas regiones, los dos campos magnéticos se interconectarían por medio de un proceso conocido como “reconexión magnética”, formando una grieta en el escudo por medio de la cual las partículas cargadas eléctricamente del viento solar podrían filtrarse.

Representación artística de una reconexión magnética. Las líneas marrones-amarillentas representan líneas de fuerza magnética. El punto brillante es donde los campos magnéticos de direcciones opuestas están haciendo contacto y “reconectándose”

En 1979, Goetz Paschmann del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Alemania detectó las grietas utilizando la nave International Sun Earth Explorer (ISEE). Sin embargo, debido a que esta nave sólo pasó durante un breve tiempo sobre las grietas durante su órbita, no se supo si las grietas eran rasgos temporales o si permanecían estables por largos períodos.

En nuevas observaciones, el satélite Imager for Magnetopause to Aurora Global Exploration (IMAGE) reveló un área casi del tamaño de California en la atmósfera superior del ártico donde una “aurora protónica” de 75 megavatios brilló por horas. Una aurora protónica es una clase de Luz Boreal causada por fuertes iones solares que golpean la atmósfera superior de la Tierra, haciendo que ésta emita luz ultravioleta – invisible al ojo humano pero perceptible por medio del Far Ultraviolet Imager del satélite IMAGE. Mientras IMAGE registraba esta aurora, el grupo de 4 satélites volaba muy por encima de IMAGE, directamente a través de la grieta y detectó los iones del viento solar que la traspasaban.

Representación artística del grupo de cuatro satélites cerca de un chorro de iones solares que se filtran en una grieta en la magnetosfera. [más]

Este chorro de iones de viento solar bombardeó nuestra atmósfera precisamente en la misma región donde IMAGE vio la aurora protónica. El hecho de que IMAGE fuera capaz de ver la aurora protónica durante más de 9 horas implica que la grieta permaneció continuamente abierta. Los investigadores estiman que la grieta era el doble del tamaño de la Tierra en el límite de nuestro escudo magnético – aproximadamente 38.000 millas (60.000 km) por encima de la superficie del planeta. Debido a que el campo magnético converge al entrar a la Tierra en las regiones polares, la grieta se reduce a aproximadamente el tamaño de California cerca de la alta atmósfera.

Afortunadamente, estas grietas no exponen la superficie de la Tierra al viento solar. Nuestra atmósfera nos protege aún cuando nuestro campo magnético no lo hace. Los efectos de las tormentas solares se sienten principalmente en la alta atmósfera y en la región del espacio alrededor de la Tierra donde orbitan los satélites.

Manténgase sintonizado a fines de esta semana para leer la continuación de esta historia en Ciencia@NASA sobre cómo las grietas magnéticas últimamente han hecho brillar hermosas auroras – un fenómeno de la alta atmósfera – en algunos lugares inesperados.