Misión espacial para investigar la corriente anular que rodea la Tierra

El campo magnético terrestre actúa como una poderosa trampa. Atrae del espacio cercano a nuestro mundo partículas cargadas eléctricamente y las atrapa en un anillo invisible con forma de rosquilla alrededor de la Tierra. Este flujo atrapado es conocido como corriente anular, y es similar a los cinturones de radiación de Van Allen de la Tierra, pero con partículas de menor energía. Durante las tormentas solares, la corriente anular tiende a fluctuar en tamaño, forma e intensidad de manera más drástica que los cinturones de radiación de Van Allen. Además, en la corriente anular, las partículas con carga positiva y negativa fluyen en direcciones opuestas, generando corrientes eléctricas.

Este enjambre de partículas cargadas atrapadas desempeña un papel importante en la reacción de la Tierra a las condiciones cambiantes del espacio, una dinámica conocida como meteorología espacial y que puede afectar a diversas infraestructuras y dispositivos eléctricos, electrónicos e informáticos de los que dependemos para bastantes cosas, entre ellos los satélites artificiales y las redes eléctricas. Sin embargo, todavía es muy poco lo que se sabe sobre la corriente anular.

La NASA iniciará pronto una misión diseñada para ofrecer una visión única y detallada de la corriente anular. Llamado STORIE (Storm Time O+ Ring current Imaging Evolution), el lanzamiento de este módulo al espacio está programado para este mes a bordo de una misión comercial de reabastecimiento de SpaceX a la Estación Espacial Internacional para la NASA. El módulo forma parte de la carga útil del programa STP-H11 (Space Test Program – Houston 11), una colaboración entre la Fuerza Espacial de EE.UU. y la NASA. Una vez instalado robóticamente en el exterior de la estación espacial (se espera que unos días después de su llegada), STORIE comenzará a observar la corriente anular, ayudando así a responder preguntas que durante mucho tiempo han carecido de respuestas claras. Esas preguntas abarcan desde cómo crece y se contrae la corriente anular, hasta qué tipo de partículas la componen.

La ubicación de la corriente en anillo (1) y las de los cinturones de Van Allen (2). (Imagen: NASA / Mary Pat Hrybyk-Keith / Kristen Perrin)

Conocer a fondo la corriente anular es importante, sobre todo para cuando se desencadenan tormentas solares, ocasiones en las cuales esa actividad solar puede provocar perturbaciones magnéticas en la Tierra. Teniendo en cuenta que en la corriente anular, partículas cargadas positiva y negativamente fluyen en direcciones opuestas, creando corrientes eléctricas, los cambios en ella pueden provocar fluctuaciones magnéticas y corrientes inducidas en la superficie terrestre, afectando potencialmente a diversas infraestructuras, desde oleoductos hasta líneas de suministro eléctrico. La corriente anular también puede contribuir a la acumulación de carga eléctrica en la superficie de satélites artificiales en órbita terrestre, lo que puede provocar fallos en dichas naves. Además, cuando la energía de la corriente anular aumenta, parte de esa energía se transfiere a la atmósfera superior, provocando su calentamiento, su expansión y un aumento de la resistencia aerodinámica ejercida sobre los satélites. Esto último puede causar que, antes de lo previsto, los satélites afectados pierdan sustentación orbital y reentren a la atmósfera terrestre deshaciéndose en ella.

Sin embargo, es difícil estudiar la corriente anular directamente porque las partículas que la componen son invisibles. No se pueden capturar con una cámara.

Por eso, STORIE buscará el brillo de los átomos neutros energéticos, que se forman cuando las partículas cargadas atrapadas en la corriente anular logran escapar. Estas partículas obtienen su libertad al robar un electrón de la atmósfera exterior de la Tierra, conocida como exosfera, y pasar a conformar átomos neutros.

Una vez que estas partículas cargadas roban los electrones que necesitan, ya no se ven afectadas por el campo magnético terrestre y dejan de estar atrapadas. Pueden simplemente dispersarse en cualquier dirección. Al medir la velocidad y la dirección de los átomos neutros energéticos, STORIE podría ayudar a responder preguntas formuladas mucho tiempo atrás acerca del origen de las partículas en la corriente anular: si provienen de un flujo de partículas que emana del Sol, conocido como viento solar, o si provienen de la Tierra.

Algunas misiones anteriores de la NASA monitorizaron los átomos neutros energéticos de la corriente anular valiéndose de una perspectiva observacional que les permitió observar toda la corriente anular a la vez. Sin embargo, desde esa perspectiva, la luz ultravioleta reflejada por la Tierra (en el centro del anillo) puede interferir con la detección de dichos átomos, y la geometría de observación dificulta la detección de las partículas atrapadas en el sector de la corriente anular que está ubicado cerca del ecuador terrestre.

Desde la perspectiva de STORIE, con la Tierra detrás, se puede observar esta población atrapada cerca del ecuador, que fue difícil de observar para otras misiones.

Algunos cohetes sonda convenientemente equipados han realizado observaciones comparables a las que hará STORIE, pero solo contaban con unos pocos minutos para observar y solo podían ver una porción de la corriente anular en cada vuelo. Las observaciones que se realicen desde STORIE abarcarán una sección de la corriente anular a la vez, pero a medida que la estación espacial orbite en torno a la Tierra, STORIE irá confeccionando un mapa global de la corriente anular, tardando aproximadamente 90 minutos en completarlo.

Durante su misión de seis meses, STORIE monitorizará la evolución de la corriente anular a lo largo del tiempo y permitirá comparar su comportamiento durante las tormentas solares con su conducta durante los periodos de calma solar.

En definitiva, los datos que STORIE obtenga ayudarán a conocer mejor cómo responde la Tierra a las tormentas solares, a mejorar las predicciones del clima espacial y a mitigar sus efectos en infraestructuras y dispositivos usados comúnmente por la población mundial. (Fuente: NCYT de Amazings)