El campo magnético de la Tierra es más permeable de lo que se pensaba, de acuerdo a los datos que analizan los investigadores de la misión Cluster de la Agencia Espacial Europea. Estos resultados pueden aplicarse en la modelización de los peligros planteados por el clima espacial, además de ayudar a entender mejor los entornos magnéticos que existen alrededor de Júpiter y Saturno.

La misión Cluster, lanzada en 2000, está compuesta por cuatro satélites idénticos que vuelan en una formación tetraédrica muy cerca de la Tierra. Con órbitas muy elípticas, los satélites son capaces de barrer el entorno magnético de dentro y fuera de la Tierra, construyendo una imagen 3D de las interacciones entre el viento solar y nuestro planeta. El viento solar es un flujo de partículas cargadas procedentes de las capas externas del Sol que inunda todo el sistema solar. Según se cree, el campo magnético de la Tierra establece una barrera protectora frente al viento solar.

Es bien sabido que, si el campo magnético del entrante viento solar tiene una orientación opuesta al campo magnético de la Tierra, entonces, las líneas de campo pueden romperse y unirse de nuevo, en un proceso conocido como «reconexión magnética». Este proceso permite que el plasma del viento solar viole las fronteras del campo magnético de la Tierra, la magnetopausa, y poder así llegar hasta nuestro planeta.

Vórtices de remolino

En 2004, los datos de Cluster revelaron que esta falta de coincidencia en la orientación magnética no era una regla rígida y rápida, los 40.000 kilómetros de longitud de remolinos de plasma pudieron verse a todo lo largo de la magnetopausa, creando pasarelas dentro de la magnetosfera, incluso cuando ambos campos magnéticos estaban alineados. En 2006, los investigadores concluyeron que, lo más probable es que estos vórtices fueran originados por las ondas de Kelvin-Helmholtz (KHWs), que se producen cuando dos medios están fluyendo a ambos lados de una frontera a diferentes velocidades. Un ejemplo terrestre es el viento que sopla sobre la frontera entre el aire y el mar. En el espacio, la frontera es la magnetopausa, con un plasma desacelerado por el lado de la Tierra en comparación con el viento solar que viene del otro lado.

Una vez creada, la amplitud de estas inestabilidades pueden acumularse, enredando las líneas del campo magnético y disparando la reconexión magnética, a pesar de que las líneas de campo estén alineadas. Este fenómeno, se pensaba que sólo ocurría en condiciones especiales, aunque «nosotros pensábamos que se restringía a las áreas que circundan el ecuador de la Tierra», comentaba Arnaud Masson, uno de los científicos que trabajan en la misión Cluster. Ahora, en este nuevo análisis de los datos del Cluster, inicialmente obtenidos en el año 2003, se muestra que ocurre lo mismo en latitudes mucho más altas, y en un amplio rango de alineaciones de campos magnéticos. «Parece ser que no importa cuál sea la orientación de los campos magnéticos, ya que sucede el mismo efecto», explica Masson. «Y también parece que esto ocurre todo el tiempo, y no sólo en circunstancias especiales».

Modelización del clima espacial

Conocer la diversidad de condiciones en las que el viento solar puede penetrar las defensas magnéticas de la Tierra, desempeña un papel importante en el modelado del clima espacial (hay un catálogo de efectos que  interrumpen de navegación GPS, causados por la interacción con el viento solar). «Hay que saber dónde están esas puertas abiertas de nuestro escudo protector», continúa Masson. Chris Arridge, delUniversity College de Londres, está de acuerdo: «Parece que hay mucho más agujeros en tamiz magnético de la Tierra de lo que pensábamos. Si queremos desarrollar la capacidad de predecir los efectos del clima espacial, es importante conocer la amplitud de formas en que la energía, masa y momentum puede entrar en el sistema.»

Arridge, investigador de la interacción entre el viento solar y los planetas exteriores del sistema solar, cree que esta línea de investigación también ayudaría a entender a Júpiter y Saturno. «El papel exacto de KHWs en las magnetosferas de los planetas gigantes es un tema candente». Entender los mecanismos KHW de la Tierra nos ayudará a entender los entornos magnéticos de Júpiter y Saturno, y viceversa.»

– Autor: Colin Stuart. 
– Fuente: Journal of Geophysical Research .
– Imagen: La alineación de vórtices y campos magnéticos, cortesía de ESA/AOES Medialab.

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