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Las gafas espaciales que estudian la magnetosfera de la Tierra

Las gafas espaciales que estudian la magnetosfera de la Tierra
Las sondas gemelas TWINS de la NASA ofrecen una visión estereoscópica de la corriente de anillo, un hula hoop eléctrico que rodea la Tierra. J. Goldstein/Southwest Research Institute.

 

Los dos satélites gemelos que forman la misión TWINS de la NASA cumplen cinco años en órbita revelando los secretos de la magnetosfera terrestre.

En una célebre entrevista, el físico cuántico y premio Nobel Richard Feynman reconocía no poder explicar, al menos a un profano, cómo funciona esa misteriosa acción a distancia llamada magnetismo. Este raro fenómeno nos permite fijar notas en la puerta de la nevera y orientarnos en tierra desconocida, gracias a que nuestro propio planeta es un enorme imán. Aún más; si no fuera por ese enorme campo magnético que nos rodea, y del que carecen vecinos nuestros como Venus y Marte, no viviríamos, ya que el viento solar habría dispersado nuestra atmósfera en el espacio.

Para comprender un poco mejor este campo vital de la Tierra, la NASA lanzó hace cinco años la misión Two Wide-angle Imaging Neutral-atom Spectrometers, cuyo nombre abreviado, TWINS, significa “gemelos” en inglés. El motivo de esta denominación es simple: se trata de dos satélites iguales que, en planos orbitales distintos y oblicuos al plano ecuatorial, estudian la llamada corriente de anillo, un elemento de la magnetosfera terrestre. Planeada en principio para dos años y prolongada otros tres más, la misión ha rendido tan valiosos resultados a la ciencia que sus responsables han celebrado este quinto aniversario recapitulando las enseñanzas de estos gemelos espaciales.

La corriente de anillo de la Tierra es una especie de inmenso hula hoop formado por partículas cargadas eléctricamente que bailan en torno al ecuador en sentido de las agujas del reloj, si se mira desde el polo norte. Es responsable de ciertas fluctuaciones en el magnetismo terrestre y puede provocar alteraciones eléctricas en las naves espaciales. Desde junio de 2008, los satélites TWINS orbitan la Tierra a unos 32.000 kilómetros y han permitido caracterizar esta corriente de forma global, lo que ha ayudado a conocer mejor la magnetosfera y su respuesta a las tormentas espaciales.

Las razones para disponer de dos aparatos en lugar de uno las resume David McComas, investigador principal de TWINS en el Southwest Research Institute de San Antonio, Texas (EEUU): “Con dos sondas conseguimos dos cosas realmente únicas: imagen estéreo y cobertura continua”.

 



 

La primera ventaja es evidente: dos puntos de vista distintos, como un par de gafas en el espacio, permiten crear mapas precisos en tres dimensiones. Pero además, dado que sus órbitas no están sincronizadas, las dos sondas ofrecen una vigilancia constante de la corriente. La investigadora Natalia Buzulukova, del Centro Espacial Goddard de la NASA, explica que “dos aparatos proporcionan cobertura continua de la corriente de anillo, ya que uno de ellos siempre lo tiene a la vista”. Antes de TWINS, una sonda podía perderse parte de un fenómeno de interés cuando su órbita lo llevaba fuera del campo de visión.

Cada satélite está equipado con un juego de dos instrumentos. El primero es un espectrómetro de átomos neutros. Además de los iones o partículas cargadas que se mueven rápidamente, la corriente de anillo contiene átomos neutros, sin carga, pertenecientes a la geocorona, la zona más exterior de la atmósfera. “A veces las partículas cargadas colisionan con una partícula neutra que se mueve despacio”, señala McComas. Cuando esto ocurre, un electrón salta desde el átomo neutro al cargado, con lo que el primero adquiere carga y el segundo se convierte en una partícula neutra que puede escapar libremente de la corriente. Estos átomos neutros y rápidos son captados por el instrumento de TWINS, y el software utilizado por los científicos permite desandar el camino de esta partícula hasta su posición y movimiento original en la corriente de anillo. En resumen, lo que esta tecnología ofrece es la posibilidad de observar los iones de la corriente de forma remota, tal y como nosotros vemos la luz en los objetos iluminados a distancia.

El segundo instrumento de TWINS es un detector Lyman-alfa, que mide la densidad de la nube de hidrógeno (átomos neutros) de la geocorona. Además de ayudar a comprender las colisiones en la corriente, este dispositivo ha permitido conocer que la geocorona no es una simple nube esférica alrededor de la Tierra, sino que es asimétrica y que varía a lo largo del día, de las estaciones y de los ciclos solares. Juntos, ambos instrumentos de TWINS forman “una combinación de herramientas increíblemente poderosa”, presume McComas.

Además de contribuir a mejorar las simulaciones de la magnetosfera y de cómo esta responde a los fenómenos de la meteorología espacial, TWINS ayuda a los científicos a monitorizar cómo las partículas pueden escaparse de la corriente y precipitarse hacia la Tierra. Y todo ello, a bajo coste. “Es una misión barata y sigue produciendo increíbles resultados científicos”, celebra McComas.
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