El Escudo impenetrable de la Tierra

El espacio es mortal. Además de los rayos cósmicos de supernovas distantes, nuestro propio Sol arroja periódicamente una corriente de electrones asesinos casi a la velocidad de la luz. Siempre hemos asumido que el campo gravitatorio de la Tierra, junto a los 480 kilómetros de gruesa capa de nuestra atmósfera, protege la vida en la Tierra. Pero resulta que hay algo más por ahí mirando hacia fuera para nosotros, algo que no sabíamos … hasta ahora.

Un equipo dirigido por Dan Baker de la Universidad de Colorado y sus colegas en el MIT y la NASA ha descubierto una barrera misteriosa a 11.000 kilómetros sobre la superficie del planeta, que para electrones de alta energía en sus pistas.

En la década de 1950 los investigadores se dieron cuenta de que el campo magnético de la Tierra, generado por el movimiento del metal líquido alrededor del núcleo rico en hierro del planeta, nos estaba protegiendo contra el bombardeo de partículas cósmicas. Dos anillos en forma de rosquilla de electrones y protones que rodean el globo por encima del ecuador - Al igual que los "escudos deflectores" de la nave espacial Enterprise de Star Trek, el campo gravitatorio de la Tierra desvía las partículas, muchas de las cuales se encuentran atrapadas en uno de los "cinturones de Van Allen". El anillo interior se extiende entre aproximadamente 1.000 y 6.000 kilómetros de altitud, el exterior, alrededor de 13.000 hasta 60.000 kilómetros. Dentro de estas regiones las partículas pueden permanecer girando a lo largo de meses antes de que se pierdan en el espacio.

Este escudo deflector de la Tierra también actúa como un acelerador de partículas, azotando los electrones que consiguiendo velocidades de más del 99, 99% de la velocidad de la luz. Y ahí está el misterio. A esas velocidades algunos de estos poderosos electrones mortales deberían desviarse cerca de la Tierra, freír los satélites de comunicaciones y hacer una temporada en la Estación Espacial Internacional potencialmente letal. En la actualidad, para minimizar el riesgo, todas las comunicaciones satélites se colocan en órbitas abajo, entre, o más allá de los cinturones. 

Pero los electrones potencialmente mortales se mantienen alejados. En 2012 la NASA lanzó dos satélites gemelos llamados Van Allen para investigar el por qué. Las sondas viajan alrededor de la Tierra en órbitas muy excéntricas, moviendose dentro y fuera de los cinturones de Van Allen como conductores ebrios virando a lo largo de la carretera.

Miden los números esperados de partículas cargadas. Pero cada vez que bajan de los 11.000 kilómetros de altitud - justo debajo del cinturón exterior - el número de electrones de alta energía de repente cae en un factor de 1.000. Esta dramática caída ocurre en una franja de aproximadamente 100 kilómetros de longitud. Casi no se encuentran electrones por debajo de este límite, que Baker y su equipo describen como una "barrera casi impenetrable".

Para Baker, este es un resultado muy sorprendente porque a la naturaleza normalmente no le gustan los límites definidos. "Sería como salir a la calle y encontrar la temperatura fue de 30 grados bajo cero en un lado de la acera, y en el otro lado era de 30 grados por encima de cero", dice. "Para mí es extraordinario que esto pueda ocurrir en la naturaleza."

Satélites gemelos de la misión pueden caminar "a ambos lados de la acera" de forma simultánea. Si el hallazgo hubiera venido de la medición de un solo satélite, podría haber sido atribuido a las fluctuaciones aleatorias en el campo magnético de la Tierra. Pero de acuerdo con los gemelos manteniéndose en la misma posición, en la frontera, durante dos años tal atribución queda excluida.

Entonces, ¿qué está causando este límite? No se corresponde con cualquier característica inusual del campo magnético de la Tierra. Un candidato obvio es el límite de la plasmasfera, la enorme nube de gas ionizado alrededor de la Tierra que se genera cuando la luz ultravioleta golpea la atmósfera superior. Pero el borde de la plasmasfera está, al menos a 25.000 kilómetros por encima de la Tierra, mucho más allá de la barrera de electrones. 

Una de las razones por que el equipo va a publicar este trabajo ahora, dice Baker, es para atraer el interés de los teóricos a ver si pueden ser capaces de explicarlo. "Estamos muy abiertos a ideas nuevas o creativas sobre cómo esto podría suceder."

"Es una misión fantástica", dice Fred Menk, físico espacial de la Universidad de Newcastle, Australia, y agregó que la comprensión de la estructura del cinturón de Van Allen es vital para la protección de los satélites frente a la radiación perjudicial. Pero se pregunta si la barrera misteriosa es realmente impenetrable a las ráfagas de electrones, como los de una llamarada solar. En los dos años desde que las sondas de Van Allen están operativas, las ráfagas procedentes del Sol que han llegado a la Tierra han sido relativamente débiles. Dan Baker está de acuerdo en que ver a la barrera bajo el impacto directo de una tormenta solar extrema podría proporcionar pistas sobre su naturaleza. "Estamos a la espera de la próxima explosión", dice. "Estamos ansiosos por llegar al fondo de este misterio cósmico muy desconcertante”.

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