El inesperado origen de los iones implicados en una potente tormenta geomagnética

Los días 10 y 11 de mayo de 2024, enormes nubes de partículas cargadas provenientes del Sol golpearon la magnetosfera terrestre. Se observaron auroras polares en latitudes inusualmente bajas en todo el planeta, iluminando cielos que rara vez exhiben tales fenómenos. Todo comenzó con una gran mancha solar que desencadenó una rápida serie de violentas erupciones solares. Nubes de plasma magnetizado se fusionaron juntas mientras viajaban por el espacio y el conjunto impactó contra la magnetosfera terrestre.

El campo magnético o magnetosfera terrestre actúa como una poderosa trampa. Entre otras cosas, 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.

Un nuevo estudio, a cargo de un equipo encabezado por Naritoshi Kitamura, de la Universidad de Nagoya en Japón, se ha centrado en mediciones de iones implicados en esa fuerte tormenta geomagnética de mayo de 2024.

Antes de dicha tormenta geomagnética, ninguna con este nivel de potencia había sido medida dentro de la región de la corriente anular.

La órbita del satélite Arase (ERG) de la JAXA (la agencia espacial japonesa), lanzado al espacio en 2016, lo hace pasar por la región donde se desarrolla la corriente anular. El satélite lleva instrumentos especializados para identificar la masa y la energía de los iones detectados. En mayo de 2024, cruzó la corriente anular justo después de que comenzara la tormenta, y de nuevo cerca de su pico.

Recreación artística del satélite Arase detectando iones de la corriente anular durante la fuerte tormenta geomagnética de mayo de 2024. (Imagen: ERG Science Team. CC BY)

Se conocen dos fuentes de iones de la corriente anular: el viento solar y la ionosfera terrestre. Esta último es la capa superior de la atmósfera y está cargada eléctricamente. Durante décadas, se ha debatido en la comunidad científica cuánto contribuye cada fuente a la corriente anular. En la mayoría de las tormentas, ambas contribuyen, pero se tendía a creer que durante una tormenta impulsada por un viento solar denso, los iones de dicho viento solar tendrían un papel prominente. Las mediciones directas realizadas por el satélite Arase en la región de la corriente anular durante la tormenta geomagnética de mayo de 2024 revelaron que las contribuciones de iones del viento solar fueron mínimas, mientras que la ionosfera terrestre aportó la gran mayoría de los iones. Aproximadamente el 85% de los iones eran de oxígeno de la propia ionosfera terrestre.

Cerca del pico de la tormenta, Arase detectó una disminución del 40% en la intensidad del campo magnético a unos 16 000 kilómetros sobre la Tierra, mucho más cerca de ella que en disminuciones similares documentadas anteriormente.

Los hallazgos del nuevo estudio sugieren que conocer bien la contribución de la ionosfera terrestre a la corriente anular puede resultar esencial para predecir con precisión la severidad de las mayores tormentas geomagnéticas. En el caso de la de mayo de 2024, el predominio de los iones ionosféricos, mucho más pesados ​​que las partículas del viento solar, pudo ser lo que intensificó la perturbación magnética y concentró el pico de la corriente anular en una zona inusualmente cercana a la Tierra.

El estudio se titula “Extreme dominance of Earth-origin heavy ions in the intense ring current near the Earth during the May 2024 super geomagnetic storm”. Y se ha publicado en la revista académica Science Advances. (Fuente: NCYT de Amazings)