Los datos satelitales muestran la forma ‘impactante’ en que el campo magnético de la Tierra produce chorros de plasma

Aunque el campo magnético de la Tierra nos protege del viento solar y del clima espacial, no siempre ofrece una protección completa. Los investigadores han descubierto un nuevo mecanismo en el entorno espacial de la Tierra que puede permitir que las partículas solares se deslicen a través de la primera línea de defensa del planeta.

La interacción constante entre el campo magnético de la Tierra y las partículas supersónicas del sol a veces da como resultado cambios a pequeña escala. chorros de plasma que pueden debilitar la protección de la barrera contra clima espacial efectos, que no solo producen gloriosas auroras, sino que también pueden causar la interrupción de las redes eléctricas y las comunicaciones por satélite.

Publicando en Comunicaciones de la naturaleza, investigadores del Instituto Real de Tecnología KTH de Estocolmo identificaron y explicaron el mecanismo por el cual se producen estos chorros de alta presión cuando la velocidad del viento solar supersónico se ve atenuada por el arco de choque de la magnetosfera de la Tierra.

El autor principal, Savvas Raptis, estudiante de doctorado en KTH, dice que los resultados pueden aplicarse universalmente. «Los hallazgos podrían ser fundamentales en las conmociones», dice Raptis. «También pueden existir en otros entornos de plasma similares, que se pueden encontrar en todas partes del universo, desde objetos astrofísicos hasta otros planetas, así como aquí en la Tierra».

A medida que el plasma viaja a una velocidad supersónica hacia la Tierra, choca contra el campo magnético, que emana del núcleo del planeta, y se ralentiza abruptamente, formando un arco de choque. Más allá de este punto se encuentra una zona de transición conocida como magnetoenvoltura. Ahí es donde el plasma comprimido y calentado permanece relativamente uniforme en su mayor parte, pero donde las ondas y partículas aguas arriba y aguas abajo interactúan y evolucionan, a veces dando paso a nuevos fenómenos. Una consecuencia de esta dinámica es la formación de chorros con una presión dinámica superior a la del viento solar sí mismo.

Usando los instrumentos a bordo de los cuatro satélites de la Misión Magnetosférica Multiescala (MMS) de la NASA, los investigadores siguieron la formación de estos chorros aguas abajo del arco de choque y rastrearon su origen como consecuencia directa de la evolución de las ondas aguas arriba y la arco de choque reforma, dice Raptis.

Raptis dice que es necesario centrarse en la investigación a pequeña escala para comprender los detalles sobre cómo se configura el entorno espacial de la Tierra. «La mayor parte de la investigación en las últimas décadas se ha centrado en los cambios a gran escala causados ​​por fenómenos a macroescala relacionados con la actividad solar», dice. «Pero a medida que descubrimos más y más fenómenos de menor escala, vemos que entornos como el arco de la Tierra conmoción y los fenómenos asociados, como los chorros de magnetoenvoltura, juegan un papel muy importante».

Él dice que la investigación también subraya la importancia de misiones como MMS, que en 2015 lanzó cuatro naves espaciales a la órbita de la Tierra para viajar en formación tetraédrica alrededor del planeta y permitir observaciones de alta resolución de la magnetosfera en funcionamiento. Investigadores de KTH como los coautores de Raptis, Tomas Karlsson, profesor de física de plasma, y ​​el investigador Per-Arne Lindqvist contribuyeron a la misión MMS con el diseño de componentes, y continúan investigando los datos que produce la misión.

«Pudimos observar partes previamente inexploradas del entorno espacial circundante de la Tierra», dice Raptis. «Mostramos cuán útiles son tales misiones espaciales para comprender y explicar la naturaleza. La evolución de los choques y cómo se conecta con la generación de chorros es una pieza necesaria para comprender la Tierra. espacio ambiente.»