//La misión THEMIS desvela misterios sobre las auroras

La misión THEMIS desvela misterios sobre las auroras

Un tipo especial de aurora, que se extiende de este a oeste a través del cielo nocturno como un collar de perlas brillantes, está ayudando a los científicos a entender mejor la ciencia de las auroras y lo que las genera y gobierna en el espacio. Estas luces a menudo aparecen justo antes de los grandes despliegues de las auroras, que son causadas por tormentas eléctricas en el espacio, llamadas subtormentas.

Anteriormente, los científicos no estaban seguros de si estas “cuentas” o ”perlas” de aurora están de alguna manera conectadas a otras exhibiciones de aurora como un fenómeno en el espacio que precede a las sub-tormentas, o si son causadas por perturbaciones más cercanas a la atmósfera de la Tierra.

Ahora, nuevos y poderosos modelos de computadora combinados con observaciones de la misión de la NASA THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) han proporcionado la primera evidencia fuerte de los eventos espaciales que llevan a la aparición de estas cuentas, y han demostrado el importante papel que juegan en nuestro ambiente espacial cercano.

«Ahora sabemos con certeza que la formación de estas cuentas forma parte de un proceso que precede al desencadenamiento de una sub-tormenta en el espacio», dijo Vassilis Angelopoulos, investigador principal de THEMIS en la Universidad de California, Los Ángeles. «Esta es una nueva e importante pieza del rompecabezas».

Al proporcionar una imagen más amplia que la que se puede ver con las tres naves espaciales THEMIS o las observaciones terrestres por separado, los nuevos modelos han demostrado que las perlas aurorales son causadas por turbulencia en el plasma – un cuarto estado de la materia, compuesto de partículas cargadas gaseosas y altamente conductoras – que rodea a la Tierra. Los resultados, publicados recientemente en las revistas Geophysical Research Letters y Journal of Geophysical Research, en última instancia, ayudarán a los científicos a comprender mejor la gama completa de estructuras ondulantes que se ven en las auroras.

«Las observaciones de THEMIS han revelado ahora turbulencias en el espacio que causan los flujos que pueden verse iluminando el cielo, como si fueran perlas individuales en el brillante collar auroral», dijo Evgeny Panov, autor principal de uno de los nuevos artículos y científico del THEMIS en el Instituto de Investigación Espacial de la Academia Austriaca de Ciencias. «Estas turbulencias en el espacio son causadas inicialmente por electrones más ligeros y ágiles, que se mueven con el peso de partículas 2000 veces más pesadas, y que teóricamente pueden desarrollarse hasta convertirse en subtormentas aurorales a escala completa».

Las auroras se crean cuando las partículas cargadas del Sol quedan atrapadas en el entorno magnético de la Tierra – la magnetosfera – y son canalizadas hacia la atmósfera superior de la Tierra, donde las colisiones hacen que los átomos y moléculas de hidrógeno, oxígeno y nitrógeno brillen. Al modelar el entorno cercano a la Tierra a diferentes escalas, los científicos de THEMIS fueron capaces de mostrar los detalles de cómo se forman las cuentas aurorales.

A medida que las nubes de plasma expulsadas por el Sol pasan por la Tierra, su interacción con el campo magnético de nuestro planeta crea burbujas de plasma detrás de él. Como una lámpara de lava, los desequilibrios en la flotabilidad entre las burbujas y el plasma más pesado en la magnetosfera crean dedos de plasma de 4.000 km de ancho que se extienden hacia la Tierra. Las firmas de estos dedos crean la particular estructura en forma de cuenta en la aurora.

«Nos hemos dado cuenta de que, todo resumido, estos relativamente escasos eventos transitorios que suceden alrededor de la magnetosfera son de alguna manera importantes», dijo David Sibeck, científico del proyecto THEMIS en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. «Solo recientemente hemos llegado al punto en que la potencia de computación es lo suficientemente buena para capturar la física básica de estos sistemas».

Ahora que los científicos entienden que las cuentas de la aurora preceden a las subtormentas, quieren averiguar cómo, por qué y cuándo las cuentas pueden desencadenar una subtormenta completa. Al menos en teoría, los dedos pueden enredar las líneas de campo magnético y causar un evento explosivo conocido como reconexión magnética, que es bien conocido por crear subtormentas a gran escala y auroras que llenan el cielo nocturno.

«Para entender estas características en la aurora, realmente necesitas resolver tanto las escalas globales como las locales más pequeñas. Por eso fue tan desafiante hasta ahora», dijo Slava Merkin, co-autor de uno de los nuevos artículos y científico del Centro de Tormentas Geoespaciales de la NASA con sede en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland. «Requiere algoritmos muy sofisticados y supercomputadoras muy grandes».

Las nuevas simulaciones por ordenador coinciden casi perfectamente con las observaciones de THEMIS y desde la Tierra. Tras el éxito inicial de los nuevos modelos informáticos, los científicos de THEMIS están ansiosos por aplicarlos a otros fenómenos aurorales inexplicados. Particularmente en la explicación de las estructuras a pequeña escala, los modelos informáticos son esenciales ya que pueden ayudar a interpretar lo que ocurre entre los espacios por donde pasan las tres naves espaciales de THEMIS. (Fuente: NCYT Amazings)