Un grupo de investigadores ha desvelado el papel de las capas altas de la atmósfera a la hora de determinar qué tamaño alcanzarán las tormentas geomagnéticas. Algo que resulta importante porque, generalmente, no se pensaba que pudiese tener demasiado impacto…
El papel de la atmósfera en las tormentas geomagnéticas
En su trabajo, los investigadores explican que, hasta ahora, no se pensaba que la atmósfera de la Tierra tuviese un papel importante en este aspecto. Comprender los factores que provocan las tormentas geomagnéticas es importantísimo porque estos fenómenos pueden tener un impacto directo en el campo magnético terrestre. Esto puede provocar corrientes inesperadas en el tendido eléctrico, así como la perturbación de señales de radio y GPS. Este trabajo podría ayudar a predecir qué tormentas tendrán el mayor impacto en la Tierra.
Las tormentas geomagnéticas están asociadas con la actividad del Sol. Las partículas cargadas calientes forman la capa exterior del Sol, aquello que podemos ver. Estas partículas fluyen desde la estrella, creando lo que conocemos como viento solar. Este viento interactúa con los objetos en el espacio, como la Tierra. Cuando las partículas alcanzan el campo magnético que rodea nuestro planeta, es decir, la magnetosfera, interactúan con él. Las interacciones entre esas partículas y los campos magnéticos provocan lo que conocemos como meteorología espacial.
Es decir, las condiciones espaciales que pueden afectar a la Tierra y a sistemas tecnológicos como satélites. Una parte importante de la magnetosfera es la magnetocola. Es la parte de la magnetosfera que se extiende en la dirección opuesta al Sol. Es decir, sigue la dirección del flujo del viento solar. Dentro de esta magnetocola se encuentra una región llamada hoja de plasma. Está llena de partículas cargadas (es decir, plasma). Es importante porque es la fuente de partículas que se adentran en la magnetosfera interna, creando la corriente que provoca tormentas geomagnéticas.
¿Cuánto plasma procede de la Tierra?
La importancia del Sol está bien entendida y los investigadores buscaban entender cuánto de ese plasma, en la magnetosfera, procede de la Tierra y cómo esa contribución cambia durante una tormenta geomagnética. En su estudio, han utilizado los datos de una gran tormenta geomagnética que sucedió el 7 y 8 de septiembre de 2017. En aquel entonces, el Sol expulsó una enorme eyección de masa coronal que chocó con la atmósfera de la Tierra. Desencadenó una enorme tormenta geomagnética. El impacto se hizo notar en el planeta.
Afectó a la magnetosfera, provocando interferencias con las señales de radio, GPS y aplicaciones de medición precisa. Los investigadores, de manera retroactiva, analizaron el transporte de iones durante este fenómeno, utilizando datos de diferentes misiones espaciales. Han recurrido a las misiones MMS y Wind (Magnetospheric Multiscale) de NASA, la misión Arase (de la Agencia Espacial Japonesa, JAXA) y la misión Cluster, de la Agencia Espacial Europea. Han logrado distinguir los iones del viento solar de aquellos que proceden de la ionosfera en sí misma.
Usaron mediciones simultáneas de la composición del viento solar para seguir los cambios en la fuente. Así, encontraron cambios muy notables en la composición, y otras propiedades, de la hoja de plasma cercana a la Tierra, a medida que se desarrollaba. Las propiedades de la hoja de plasma, como su densidad, distribución de energía de partículas y su composición, afecta a cómo se desarrollan las tormentas geomagnéticas. Al principio de la primera fase de la tormenta, la fuente pasó de estar dominada por el viento solar a estarlo por la ionosfera.
La ionosfera y la atmósfera son protagonistas en las tormentas geomagnéticas
El descubrimiento más importante, explican los investigadores, es que, al principio de una tormenta geomagnética, el plasma pasó de ser principalmente solar a ser de la ionosfera. Esto muestra que la tormenta geomagnética provoca un mayor flujo de la ionosfera de la Tierra. Además, también muestra que el plasma ionosférico puede moverse rápidamente a través de la magnetosfera de nuestro planeta. El trabajo permite profundizar en la comprensión de cómo se desarrollan las tormentas geomagnéticas que afectan al planeta.
Muestra la importancia del plasma de la ionosfera. Además, los investigadores añaden que han descubierto indicios convincentes de que no solo el plasma del Sol alimenta a las tormentas geomagnéticas. La Tierra también alimenta estos fenómenos. Las propiedades de la hoja de plasma afectan a las tormentas geomagnéticas. Sus propiedades (distribución de partículas, densidad, composición…) serán diferentes en función de la fuente. Lo más importante, en cualquier caso, es que las tormentas geomagnéticas son un factor cada vez más preocupante.
La sociedad moderna depende enormemente de la tecnología. En todas las facetas de nuestras vidas, la tecnología y la energía están presentes de una manera u otra. Un corte en las comunicaciones, en los sistemas de GPS o en, simplemente, el suministro de energía, puede tener implicaciones muy serias. Especialmente si esos problemas se mantienen a lo largo de semanas o incluso meses. Por ello, este tipo de trabajos resultan sumamente interesantes. Permiten entender mejor las condiciones en el entorno de la Tierra y qué puede suceder.
Estudio
El estudio es L. Kistler, K. Asamura, S. Kasahara et al.; «The variable source of the plasma sheet during a geomagnetic storm». Publicado en la revista Nature el 30 de octubre de 2023. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
