La sonda Arase (antes ERG) ha estudiado la interacción de electrones y campo magnético terrestre en la formación de las auroras pulsantes [ERG ScienceTeam].
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Los resplandores que iluminan las noches en las latitudes boreales y australes más elevadas reciben genéricamente el nombre de auroras. Pero no todas son iguales. A las más espectaculares, como las que se escogen como fondo de escritorio en los ordenadores, por ejemplo, se las llama discretas. Las que, en cambio, varían de modo casi periódico en unos segundos o décimas de segundo se denominan auroras pulsantes.
Un estudio publicado en Nature por Satoshi Kasahara, de la Universidad de Tokio, y sus colaboradores confirma experimentalmente la teoría mejor reputada para explicar las auroras pulsantes.
Mientras que el proceso que genera las auroras discretas comienza miles de kilómetros sobre la superficie terrestre, el que origina las pulsantes se inicia a decenas de miles de kilómetros de altura, en la región ecuatorial de la magnetosfera, es decir, en la zona del espacio dominada por el campo magnético de la Tierra.
Hace algunos decenios, se formuló la hipótesis de que las auroras pulsantes eran el resultado de las interacciones entre los electrones de la magnetosfera y el llamado «coro», o «estribillo», un conjunto de fluctuaciones electromagnéticas, llamado así porque oscila con frecuencias que se pueden convertir fácilmente en un sonido audible. Como consecuencia de esta interacción, los electrones se proyectan hacia la Tierra a lo largo de las líneas del campo electromagnético.
Dicho con otras palabras, muchos electrones presentes en el espacio se mueven en torno a la Tierra y tienden a seguir las líneas del campo electromagnético. Cuando se encuentran con el coro, pueden ser dirigidos hacia una región de la parte superior de la atmósfera, la ionosfera, comprendida entre los 60 y los 450 kilómetros de altura; y es alrededor de los 100 kilómetros de altura donde generan las luces aurorales.
El proceso que sucede en la ionosfera es comparable a la producción de imágenes en las viejas pantallas y televisores de tubo catódico, cuya fluorescencia se creaba al incidir un haz de electrones sobre una fina capa de fósforo. En el caso de la ionosfera, los electrones pueden colisionar con los átomos y moléculas de los gases que componen la atmósfera, que entran entonces en un estado excitado. Al volver al estado no excitado, esos mismos átomos y moléculas emiten la radiación luminosa de las auroras. La cuasiperiodicidad de esta luz refleja las fluctuaciones de la población de electrones, derivadas a su vez de las oscilaciones de las ondas de coro.
El lanzamiento del satélite Arase, de la Agencia Espacial Japonesa (JAX), en 2016 permitió observar directamente tales interacciones. En particular, Arase tomó datos durante una aurora que se produjo el 27 de marzo de 2017. Los análisis de esos datos efectuado por Kasahara y sus colaboradores ha encontrado electrones procedentes de la magnetosfera y dotados de una energía elevada, de hasta decenas de kiloelectronvoltios (una unidad de medida de la energía de las partículas) mientras las ondas del coro los difundían, con lo que se producía una lluvia de electrones en la atmósfera superior.
El resultado demuestra el enorme potencial de la técnica espacial en la verificación y perfeccionamiento de los modelos actuales del campo magnético terrestre, gracias a la comparación con las mediciones en el espacio y con el campo magnético de otros planetas, como Júpiter y Saturno. También en este han descubierto los instrumentos la existencia de ondas de coro.
Le Scienze
Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con el permiso de Le Scienze.
Referencia: «Pulsating aurora from electron scattering by chorus waves», de S. Kasahara et al., en Nature 554, 337-340 (15 de febrero de 2018).
