Las La aurora boreal está de moda.es una realidad tan pronto como comience 2025. Aunque nunca pasaron de moda: ha sido objeto de atención desde los mitos antiguos que los consideraban mensajes divinos hasta las investigaciones modernas que intentan descifrar sus secretos. Estos espectáculos celestiales, con sus luces danzantes en tonos verdes, rojos y violetas, son más que un fenómeno visual: Son una manifestación de procesos físicos complejos que ocurren en la atmósfera superior de la Tierra.. Pero, ¿Cómo se generan exactamente? Un experimento reciente, KiNET-XDirigido por científicos de la Universidad de Alaska Fairbanks y llevado a cabo en colaboración con la NASA, ha dado un paso clave para responder a esta pregunta.
Al lanzar cohetes sonda desde las instalaciones de vuelo Wallops en Virginia, el equipo replicó las condiciones que producen las auroras en la ionosfera de la Tierra. Aunque el experimento no generó auroras visibles, proporcionó datos cruciales sobre cómo se aceleran los electrones y cómo interactúan con el plasma magnetizado. Como dijo Peter Delamere, investigador principal: “Las auroras son extremadamente complicadas. Este experimento fue un éxito que nos permitirá comprender más sobre estos fenómenos”.
Él Experimento KiNET-Xcuyo nombre significa “Transporte de energía y momento a escala cinética”, utilizó uno de los cohetes sonda más grandes de la NASA, el Brant Negro XIIpara liberar dos nubes de bario en la ionosfera de la Tierra. Estas nubes fueron detonadas a diferentes alturas: una a 400 kilómetros y otro a 350 kilómetrossobre el Océano Atlántico, cerca de las Bermudas. La elección del bario no fue casual: al ionizarse bajo la luz solar, este elemento actúa como un marcador visible que permite estudiar el comportamiento del plasma.
Lo que hace que KiNET-X sea único es su capacidad para simular, aunque sea a pequeña escala, los procesos que convierten la baja energía del viento solar en las partículas rápidas responsables de las auroras. Según el equipo, “las nubes de plasma interactuaron con el entorno magnetizado, generando ondas de Alfvén y acelerando electrones”. Estas ondas, que llevan el nombre del físico sueco Hannes Alfvén, son fundamentales en la transferencia de energía en plasmas magnetizados como los de la ionosfera y el viento solar.
Es interesante que el experimento utilizado Instrumentos de última generación para medir campos eléctricos y magnéticos.s, así como la temperatura de los electrones. Esto nos permitió observar cómo el plasma alterado interactuaba con el entorno, confirmando que las nubes de bario transfirieron energía al plasma circundante durante un breve período. Aunque no se generaron auroras visibles, la física detrás de estos procesos se confirmó experimentalmente.
Uno de los resultados más notables de KiNET-X ha sido la creación de ondas de Alfvénun tipo de onda que se propaga a lo largo de las líneas del campo magnético en un plasma. Estas ondas son esenciales para comprender cómo se transfiere la energía en entornos como la magnetosfera terrestre, el viento solar e incluso las atmósferas de planetas gigantes.
En el caso del experimento, las ondas de Alfvén surgieron cuando las nubes de plasma interactuaron con el plasma ambiental, creando perturbaciones magnéticas. Estas perturbaciones generaron campos eléctricos paralelos a las líneas del campo magnéticoun factor crucial para la aceleración de los electrones. Según el equipo de Delamere, los electrones ganaron una energía de aproximadamente 200 eVsuficiente para establecer paralelismos con los procesos que generan las auroras boreales naturales.
El concepto de ondas de Alfvén no es nuevo, pero esta es una de las primeras veces que se recrea su dinámica de forma controlada en un entorno experimental. Esto proporciona a los científicos una “pieza de oro del rompecabezas” para comprender cómo los electrones obtienen las energías necesarias para iluminar el cielo.
Hannes Alfvén fue un físico sueco cuya contribución a la ciencia transformó nuestra comprensión del cosmos. Nacido en 1908, es reconocido como el fundador de la magnetohidrodinámica (MHD), un campo que estudia cómo los fluidos conductores, como el plasma, interactúan con los campos magnéticos. Por ello, es una figura central en disciplinas que van desde la astrofísica hasta la física espacial. Su trabajo fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1970con el fin de resaltar sus investigaciones sobre los procesos que gobiernan el comportamiento del plasma en el universo.
Uno de sus mayores legados fue la identificación y descripción de los ondas de Alfvénun tipo de onda que viaja a través de plasmas magnetizados, como el viento solar y la magnetosfera de la Tierra. Estas ondas son fundamentales para comprender fenómenos como las auroras boreales, las tormentas solares e incluso los procesos que ocurren en las atmósferas de planetas gigantes como Júpiter. La capacidad de Alfvén para conectar fenómenos observables en la Tierra con procesos que ocurren a escala cósmica revolucionó la física del plasma y dejó un impacto duradero en la ciencia.
Además de su labor de investigación, Alfvén también fue un crítico abierto del uso irresponsable de la ciencia y la tecnologíaespecialmente en contextos bélicos y medioambientales.
Aunque KiNET-X no logró producir una aurora visible, sí replicó las condiciones físicas que las generan, lo que tiene enormes implicaciones para física del plasma y la comprensión de los fenómenos espaciales. Este experimento proporciona evidencia directa de que las ondas de Alfvén desempeñan un papel central en la aceleración de los electrones hacia la ionosfera de la Tierra.
Por otro lado, los datos obtenidos se pueden utilizar para reinterpretar experimentos anteriorescomo los realizados durante la misión CRRES en los años 90. En aquel momento se observaron nubes de bario “deslizándose” sobre el plasma ionosférico, fenómeno que ahora se comprende mejor gracias a KiNET-X. Estas observaciones también serán útiles para futuras misiones, como las destinadas a estudiar la interacción entre el viento solar y la atmósfera de Marte o las lunas heladas de Júpiter.
El experimento también destacó la importancia de simulaciones numéricas y avances en instrumentación. Gracias a estas herramientas fue posible rastrear fenómenos que ocurren en fracciones de segundo y que son invisibles a simple vista, como pequeños haces de electrones acelerados detectado en los datos.
El éxito de KiNET-X abre nuevas posibilidades para explorar cómo se transfieren la energía y el impulso en sistemas de plasma magnetizado. Esto no sólo tiene aplicaciones en la Tierra, sino también en la exploración espacial. Comprender cómo se generan las auroras en otros planetas puede revelar detalles sobre sus campos magnéticos y la interacción con su entorno espacial.
El experimento también resalta la importancia de cohetes sonoros como herramienta de investigación. Estos cohetes permiten realizar mediciones. en el sitio en la atmósfera superior, un entorno de difícil acceso incluso para los satélites. Según los investigadores, futuros experimentos podrían centrarse en inyecciones más rápidas o mayores cantidades de plasma para observar cómo se amplifican los efectos detectados en KiNET-X.
Como afirmó Delamere, “Se trata de armar todo el rompecabezas utilizando los datos disponibles y simulaciones avanzadas”. El camino hacia una comprensión completa de las auroras sigue abierto, pero cada experimento como KiNET-X nos acerca un paso más a ese objetivo.
Fuente Informativa
