Descubiertos chorros supersónicos de plasma

Durante el Swarm Science Meeting celebrado en Canadá la semana pasada, científicos de la Universidad de Calgary presentaron estos hallazgos y explicaron cómo estaban aprovechando las mediciones del trío de satélites Swarm para seguir desarrollando lo que ya se sabía sobre las vastas láminas de corriente eléctrica producidas en la alta atmósfera.

La teoría de que existen enormes corrientes eléctricas, impulsadas por el viento solar y guiadas a través de la ionosfera por el campo magnético terrestre, fue postulada hace más de un siglo por el científico noruego Kristian Birkeland.

Pero estas ‘corrientes de Birkeland’ no se pudieron confirmar mediante mediciones directas en el espacio hasta los años setenta, con la llegada de los satélites.

Estas corrientes transportan hacia la alta atmósfera hasta 1 TW de energía eléctrica, unas 30 veces lo que consume la ciudad de Nueva York durante una ola de calor.

También son responsables de las auroras polares, las populares cortinas de luz verdosa que se mueven lentamente de horizonte a horizonte.

Aunque estos sistemas de corrientes ya eran bien conocidos, las recientes observaciones de Swarm han revelado su relación con grandes campos eléctricos. 

Estos campos, que son más fuertes en invierno, se producen allí donde las corrientes de Birkeland ascendentes y descendentes se conectan a través de la ionosfera.

Bill Archer, de la Universidad de Calgary, lo explica así: “Gracias a los datos procedentes los instrumentos de los satélites Swarm, descubrimos que estos potentes campos eléctricos impulsan chorros de plasma supersónicos”.

“Estos chorros, que llamamos ‘flujos fronterizos de corrientes de Birkeland’, marcan claramente el límite entre las láminas de corriente que se mueven en sentidos opuestos y provocan condiciones extremas en la alta atmósfera”.

“Pueden hacer que la ionosfera alcance temperaturas de hasta 10.000 °C, cambiando su composición química. También hacen que la ionosfera ascienda a mayores altitudes, donde la energización adicional puede conducir a la pérdida de material atmosférico al espacio”. 

David Knudsen, también de la Universidad de Calgary, añade: “Estos últimos resultados de Swarm aportan nuevos datos sobre potencial eléctrico y tensión a nuestros conocimientos del circuito de corrientes de Birkeland, que probablemente sea el fenómeno de organización del sistema de acoplamiento magnetosfera-ionosfera más ampliamente reconocido”.

Este descubrimiento se suma a los nuevos hallazgos presentados en la semana de reuniones científicas dedicadas a la misión Swarm. En otro de los dedicados a las corrientes de Birkeland, por ejemplo, los datos de Swarm se utilizaron para confirmar que estas corrientes son más fuertes en el hemisferio norte y que presentan variaciones estacionales. 

Desde su lanzamiento en 2013, los tres satélites idénticos de Swarm miden y desentrañan las distintas señales magnéticas procedentes del núcleo, el manto, la corteza, los océanos, la ionosfera y la magnetosfera de nuestro planeta. 

Además del instrumental adecuado para ello, cada satélite presenta un instrumento de campo eléctrico en la parte frontal que mide la densidad, la deriva y la velocidad del plasma.

Como reconoce Rune Floberghagen, responsable de la misión Swarm de la ESA: “El instrumento de campo eléctrico es el primer generador de imágenes ionosférico en órbita, por lo que estamos encantados de obtener estos fantásticos resultados gracias a él”.

“La dedicación de los científicos que trabajan con los datos de la misión nunca deja de sorprenderme y estamos viendo algunos resultados excelentes, como estos, durante el encuentro de esta semana”.

“Swarm nos está permitiendo ver cómo funciona el planeta, desde lo más profundo de su núcleo hasta lo más alto de la atmósfera”.