El misterio de la energía perdida de la Tierra

Resuelto un rompecabezas científico de más de 50 años que puede ayudar a proteger las naves espaciales y a los astronautas de las tormentas solares

Investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) han conseguido resolver un rompecabezas científico de más de 50 años a partir de datos recogidos por una flota de naves espaciales en órbita. Se trata de la misteriosa desaparición de parte de la energía de la Tierra, los electrones de energía del cinturón de radiación exterior de nuestro planeta, que parecen desvanecerse sin explicación durante las tormentas geomagnéticas provocadas por el Sol, justo cuando más debería notarse su presencia. ¿Dónde iba toda esta energía?

En un artículo publicado en la revista Nature Physics, el equipo muestra que los electrones que faltan son alejados del planeta por una corriente de partículas de viento solar durante los períodos de alta actividad del Sol, como en el que nos encontramos ahora. «Este hallazgo representa un hito importante en la comprensión del ambiente espacial que rodea la Tierra», afirma el autor principal del estudio, Drew Turner, investigador en el departamento de Ciencias de la Tierra y del Espacio, en UCLA. «Ahora estamos un paso más cerca de comprender y predecir los fenómenos del clima espacial».

Durante los eventos solares importantes como las eyecciones de masa coronal -hace tan solo unos días hemos tenido varias muy potentes- , partes de la capa exterior magnetizada de la atmósfera solar chocan contra el campo magnético de la Tierra, provocando tormentas geomagnéticas capaces de dañar los componentes electrónicos de las naves espaciales en órbita.

Estos chubascos cósmicos tienen un efecto peculiar en el cinturón de radiación exterior de la Tierra -una región con forma de rosquilla llena de electrones tan energéticos que se mueven casi a la velocidad de la luz-. «Durante el inicio de una tormenta geomagnética, casi todos los electrones atrapados en el cinturón de radiación se desvanecen y regresan a las pocas horas», explica Vassilis Angelopoulos, profesor en la UCLA.

Los electrones que desaparecían del cinturón sorprendieron a los científicos cuando midieron este hecho, por primera vez, en la década de 1960, mediante los instrumentos a bordo de la primera nave espacial puesta en órbita, según cuenta el coautor del estudio, Yuri Shprits, investigador geofísico. Más extraños aún resultaban los electrones que desaparecían durante el pico de una tormenta geomagnética, un momento en que se podría esperar que el cinturón de radiación se llenara de partículas de alta energía a causa del bombardeo extremo del viento solar.

Desde la década de 1960, los investigadores se preguntaban por el paradero de estos electrones; algunos creían que los electrones se perdían en la atmósfera terrestre, mientras que otros pensaban que los electrones no se perdían, sino que su pérdida de energía temporal los hacía parecer ausentes. Para resolver el misterio, Turner y su equipo utilizaron datos de tres redes de naves espaciales en órbita colocadas a diferentes distancias de la Tierra para captar los electrones que escapan en el acto. Los datos muestran que, mientras que una pequeña cantidad de electrones cae en la atmósfera, la gran mayoría se aparta del planeta, expulsados del cinturón de radiación por las partículas del viento solar durante la tormenta magnética.

La «Tormenta de Halloween»

Una mayor comprensión sobre el cinturón de radiación de la Tierra es de vital importancia para poder proteger a los satélites; el cinturón de radiación exterior de la Tierra es un entorno de severa radiación para las naves espaciales y los astronautas, ya que los electrones de alta energía pueden penetrar en el blindaje de una nave espacial y causar estragos en su delicada electrónica.

Durante la «Tormenta de Halloween» de 2003, más de 30 satélites funcionaron mal y uno se perdió totalmente, explican los científicos. En el umbral del máximo solar en 2013, las tormentas geomagnéticas pueden ocurrir varias veces al mes. «Los electrones de alta energía pueden reducir la vida útil de una nave espacial de manera significativa», apunta Turner. «Los satélites que pasar un período prolongado en el cinturón de radiación de activos podría dejar de funcionar en unos primeros años».

Mientras que una nave puede mejorar su mecánica, los exploradores humanos en órbita no tienen el mismo lujo. Electrones de alta energía pueden atravesar los trajes espaciales de los astronautas y poner en serio riesgo su salud. «Como sociedad, nos hemos vuelto muy dependientes de la tecnología espacial -recuerda Turner-. La comprensión de estos electrones de alta energía y sus variaciones extremas ayudarán a crear modelos más precisos para predecir el efecto de las tormentas geomagnéticas en los cinturones de radiación».