Múltiples fracturas en el escudo magnético de la Tierra

sci.esa.int/Ciencia Kanija
25/01/10

El campo magnético de la Tierra nos protege de la mayor parte del flujo permanente de partículas del viento solar. Se sabe que hay fisuras en este escudo magnético, permitiendo que el viento solar penetre en nuestro entorno espacial cercano. Un estudio basado en datos recopilados por los cuatro satélites Cluster de la ESA y la nave Double Star TC-1 de CNSA/ESA, proporcionan una nueva visión en la posición y duración de estas fracturas en el campo magnético terrestre.

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Este estudio informa de la observación de fisuras en el lado que mira al Sol del escudo magnético de la Tierra – la magnetopausa diurna. Afortunadamente, estas fisuras no exponen la superficie de la Tierra al viento solar; nuestra atmósfera nos protege incluso cuando el campo magnético no lo hace. No obstante, se han detectado efectos claros en la atmósfera superior y en la región del espacio alrededor de la Tierra donde orbitan los satélites.

El proceso físico predominante que provoca estas grietas es conocido como reconexión magnética, un proceso por el cual las líneas de campo magnético de distintos dominios magnéticos colisionan y se reconectan, abriendo el cerrado escudo magnético. La reconexión magnética es un proceso físico que funciona en todo el universo, desde la formación estelar a las explosiones solares o los reactores experimentales de fusión en la Tierra. No obstante, las condiciones bajo las que tiene lugar y cuánto duran no está claro aún.

Lo que se sabe es que la reconexión magnética lleva a la mezcla de plasmas anteriormente separados cuando, por ejemplo, el plasma del viento solar entra en la magnetosfera. En este ejemplo los dos dominios magnéticos son el campo magnético interno de la Tierra, y el Campo Magnético Interplanetario (IMF). El viento solar no sólo está compuesto por partículas solares (mayormente protones y electrones), sino que también transporta el campo magnético del Sol. Fuera de entre los planetas, el campo es el IMF).

Durante más de 700 000 años, las orientaciones del campo magnético terrestre de norte y sur se han mantenido bastante estables. Por contra, la orientación del IMF es muy variable, con una inversión total frecuente observada a escalas temporales de minutos.

La reconexión entre el campo magnético de la Tierra y el IMF depende críticamente del ángulo entre estos campos. Los físicos espaciales han hecho una distinción entre la reconexión cuando ambos campos están en sentidos opuestos, o antiparalela, y la reconexión componente cuando el IMF no está paralelo o antiparalelo al campo magnético terrestre. La distinción es importante debido a que las reconexiones componente y antiparalela tienen distintas características de aparición y llevan a una duración diferente de las fracturas en el campo magnético. La distinción entre estos dos tipos de reconexiones magnéticas ha sido tema de un acalorado debate entre los científicos espaciales durante muchos años.

Por primera vez, cuatro naves que vuelan en grupo (la misión Cluster de la ESA), han proporcionado una prueba inequívoca de reconexión antiparalela en altas latitudes de la magnetopausa diurna, teniendo lugar de forma casi simultánea con un periodo de reconexión componente de baja latitud detectada por el satélite Sino-Europeo Double Star TC-1. TC-1 y el grupo Cluster (con cada nave Cluster separada unos 2000 km) están a más de 30 000 km de distancia. La reconexión 3D descrita, (es decir, el corazón del proceso de reconexión, se muestra en la animación 2.

“Estas observaciones apoyan la idea de que ambas reconexiones, componente y antiparalela, tienen lugar en la magnetopausa diurna bajo las mismas condiciones IMF y que ambos fenómenos podrían ser la firma local de una descripción de reconexión global”, dice el Profesor Malcolm Dunlop del Laboratorio Rutherford Appleton en Didcot, Reino Unido.

“Este notable conjunto de observaciones demuestra que la reconexión magnética en la magnetopausa, ¡no es tan simple como se describe en los libros de texto! También demuestra la necesidad de una capacidad para el estudio de reconexión magnética a múltiples escalas de forma simultánea”, dice Matt Taylor, científico del proyecto Cluster en la Agencia Espacial Europea.

Publicación de referencia: Dunlop, M.W., Zhang, Q.-H., Xiao, C.-J., He, J.-S., Pu, Z., Fear, R.C., Shen, C., and Escoubet, C.P., Reconnection at high latitudes: Antiparallel merging, Phys. Rev. Lett., 102, 075005, 2009. DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.075005