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| Los cinturones de radiación de Van Allen, con las ondas silbadoras en color púrpura y los electrones energéticos superrápidos que llegan al ELFIN sobre el polo norte. Crédito: Zhang, et al., Nature Communications, 2022 |
El cinturón de radiación exterior de la Tierra, llamado cinturón de Van Allen, está lleno de electrones energéticos. La precipitación de estos electrones energéticos calienta la atmósfera superior y altera sus propiedades químicas. En determinadas condiciones, se generan ondas silbantes dentro de los cinturones de radiación, que aceleran y potencian los electrones. Esto alarga la trayectoria de los electrones, de modo que caen fuera de los cinturones y se precipitan en la atmósfera, creando una lluvia de electrones.
Gracias a la misión ELFIN, los científicos de la UCLA han detectado recientemente una inesperada y rápida "precipitación de electrones" desde la órbita terrestre baja. Este fenómeno provoca la colorida aurora boreal, pero al mismo tiempo pone en peligro a los satélites, las naves espaciales y los astronautas.
Cuando los científicos determinaron el origen de esta lluvia de electrones energéticos, descubrieron que las ondas silbadoras eran las causantes del repentino chaparrón. El estudio sugiere que las ondas silbadoras son responsables de una lluvia de electrones mucho mayor de lo que predicen las teorías actuales y los modelos de meteorología espacial.
Para este estudio, los científicos combinaron los datos de ELFIN con observaciones más lejanas de la nave espacial THEMIS de la NASA. A continuación, crearon un sofisticado modelo informático que les permitió comprender en detalle el proceso por el que las ondas causan la lluvia de electrones superrápida.
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| La lluvia de electrones, que puede causar la aurora boreal y afectar a los satélitesLa lluvia de electrones, que puede causar la aurora boreal y afectar a los satélites en órbita y a la química atmosférica. Crédito: NASA, Emmanuel Masongsong/UCLA |
Xiaojia Zhang, autora principal e investigadora del Departamento de Ciencias de la Tierra, Planetarias y Espaciales de la UCLA, declaró: "ELFIN es el primer satélite que mide estos electrones superrápidos. La misión aporta nuevos conocimientos gracias a su posición privilegiada en la cadena de acontecimientos que los produce".
Vassilis Angelopoulos, profesor de física espacial de la UCLA e investigador principal de ELFIN, dijo: "Uno puede imaginar los cinturones de Van Allen como un gran depósito lleno de agua, o, en este caso, de electrones. A medida que el depósito se llena, el agua desciende periódicamente en espiral hacia un desagüe de alivio para evitar que la cuenca se desborde. Pero cuando se producen grandes olas en el embalse, el agua que chapotea se derrama por el borde más rápidamente y en mayor volumen que el drenaje de alivio. ELFIN, que se encuentra aguas abajo de ambos flujos, puede medir correctamente las contribuciones de cada uno".
Los científicos demuestran además que esta lluvia de electrones superrápida puede aumentar significativamente durante las tormentas geomagnéticas. Por tanto, contribuye a una mayor actividad solar que puede afectar al espacio cercano a la Tierra y al entorno magnético terrestre.
Colin Wilkins, uno de los coautores de la investigación actual y responsable del instrumento ELFIN, declaró: "Es muy gratificante haber aumentado nuestros conocimientos de la ciencia espacial utilizando datos del hardware que nosotros mismos construimos."
Fuentes, créditos y referencias:
Zhang, XJ., Artemyev, A., Angelopoulos, V., et al. Superfast precipitation of energetic electrons in the radiation belts of the Earth. DOI: 10.1038/s41467-022-29291-8
Fuente: UCLA