Nuevo proceso magnético descubierto.

La nave espacial MMS de la NASA descubre un nuevo proceso magnético en el espacio turbulento.
En un entorno magnético turbulento, las líneas del campo magnético se mezclan. A medida que las líneas de campo se cruzan, las corrientes eléctricas intensas (que se muestran aquí como regiones brillantes) forman y eventualmente desencadenan la reconexión magnética (indicada por un flash), que es un evento explosivo que libera energía magnética acumulada en las capas actuales y expulsa a alta velocidad jets direccionales de electrones. Crédito: Laboratorio conceptual de imágenes de la NASA Goddard / Lisa Poje; Simulaciones de: Universidad de Chicago / Colby Haggerty; Universidad de Delaware / Tulasi Parashar

Aunque cerca de casa, el espacio inmediatamente alrededor de la Tierra está lleno de secretos ocultos y procesos invisibles. En un nuevo descubrimiento publicado en la revista Nature, los científicos que trabajan con la nave espacial NASA’s Magnetospheric Multiscale Spacecraft, MMS, han descubierto un nuevo tipo de evento magnético en nuestro entorno cercano a la Tierra mediante el uso de una técnica innovadora para extraer información adicional de los datos.

La reconexión magnética es uno de los procesos más importantes en el espacio, lleno de partículas cargadas conocidas como plasma, alrededor de la Tierra. Este proceso fundamental disipa la energía magnética e impulsa las partículas cargadas, las cuales contribuyen a un sistema de clima espacial dinámico que los científicos desean comprender mejor, e incluso predecir algún día, como lo hacemos con el clima terrestre. La reconexión ocurre cuando las líneas de campo magnético cruzado se rompen, expulsando explosivamente las partículas cercanas a altas velocidades. El nuevo descubrimiento encontró reconexión donde nunca se había visto antes, en plasma turbulento.

"En el universo de plasma, hay dos fenómenos importantes: reconexión magnética y turbulencia", dijo Tai Phan, investigador principal de la Universidad de California, Berkeley, y autor principal del artículo. "Este descubrimiento une estos dos procesos".

Observatorio Magnetosféricos Multiescala Procesados para Lanzamiento. Los
observatorios de la Magnestosfera Multiescala (MMS) de la NASA se procesan
para su lanzamiento en una sala limpia en las instalaciones de Astrotech Space
Operations en Titusville, Florida.

La reconexión magnética se ha observado innumerables veces en la magnetosfera, el entorno magnético alrededor de la Tierra, pero generalmente en condiciones de calma. El nuevo evento ocurrió en una región llamada Magnetosheath, justo fuera del límite exterior de la magnetosfera, donde el viento solar es extremadamente turbulento. Anteriormente, los científicos no sabían si la reconexión podría ocurrir allí, ya que el plasma es muy caótico en esa región. MMS descubrió que sí, pero en escalas mucho más pequeñas que las naves espaciales anteriores podría sondear.

MMS utiliza cuatro naves espaciales idénticas volando en una formación de pirámide para estudiar la reconexión magnética alrededor de la Tierra en tres dimensiones. Debido a que la nave espacial vuela increíblemente unida, a una separación promedio de tan solo cuatro millas y media, tienen el récord de la separación más cercana de cualquier formación de múltiples naves espaciales: son capaces de observar fenómenos que nadie ha visto antes. Además, los instrumentos de MMS están diseñados para capturar datos a velocidades cien veces más rápidas que las misiones anteriores.

Aunque los instrumentos a bordo del MMS son increíblemente rápidos, todavía son demasiado lentos para capturar la reconexión turbulenta en acción, lo que requiere observar capas estrechas de partículas de movimiento rápido lanzadas por las líneas de campo que retroceden. En comparación con la reconexión estándar, en la cual grandes chorros de iones salen del sitio de reconexión, la reconexión turbulenta expulsa chorros estrechos de electrones de solo un par de millas de ancho.

"La evidencia de la pistola humeante es medir los chorros de electrones opuestamente dirigidos al mismo tiempo, y las cuatro naves espaciales MMS tuvieron la suerte de arrinconar el sitio de reconexión y detectar ambos aviones", dijo Jonathan Eastwood, profesor del Imperial College de Londres y coautor del artículo.


La Tierra está rodeada por un entorno magnético protector, la magnetosfera, que se muestra aquí en azul, que desvía una corriente supersónica de partículas cargadas del Sol, conocida como viento solar. A medida que las partículas fluyen alrededor de la magnetosfera de la Tierra, forma una capa límite altamente turbulenta llamada Magnetosheath, que se muestra en amarillo. Los científicos, como los que participan en la misión Magnetospheric Multiscale de la NASA, están estudiando esta región turbulenta para ayudarnos a aprender más sobre nuestro entorno espacial dinámico.
Créditos del vídeo
Goddard Space Flight Center de la NASA / Mary Pat Hrybyk-Keith; Laboratorio conceptual de imágenes de la NASA Goddard / Josh Masters

De manera crucial, los científicos de MMS pudieron aprovechar el diseño de un instrumento, Fast Plasma Investigation, para crear una técnica para interpolar los datos, lo que les permite leer entre líneas y recopilar puntos de datos adicionales, para resolver los chorros.

"El evento clave del papel ocurre en solo 45 milisegundos. Este sería un punto de datos con los datos básicos ", dijo Amy Rager, estudiante graduada en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, y el científico que desarrolló la técnica. "Pero en su lugar podemos obtener de seis a siete puntos de datos en esa región con este método, lo que nos permite comprender lo que está sucediendo".

Con el nuevo método, los científicos de MMS tienen la esperanza de que puedan revisar los conjuntos de datos existentes para encontrar más de estos eventos, y potencialmente otros descubrimientos inesperados también.

La reconexión magnética se produce en todo el universo, de modo que cuando aprendemos acerca de ello en nuestro planeta, donde es más fácil para los terrícolas examinarlo, podemos aplicar esa información a otros procesos más alejados. El hallazgo de reconexión en turbulencia tiene implicaciones, por ejemplo, para estudios sobre el Sol. Puede ayudar a los científicos a comprender el papel que desempeña la reconexión magnética al calentar la corona solar inexplicablemente caliente, la atmósfera exterior del Sol, y acelerar el viento solar supersónico. Parker próxima misión Sonda Solar de la NASA será lanzada directamente al Sol en el verano de 2018 para investigar exactamente esas preguntas y que la investigación es aún mejor armado más entendemos sobre la reconexión magnética cerca de la casa.

Enlaces relacionados:

Artículo publicado en la revista Nature:

Por Mara Johnson-Groh
El Goddard Space Flight Center de la NASA, Greenbelt, Md.

Última actualización: 10 de mayo de 2018, enlace artículo.
Editor: Rob Garner