Científicos de la Universidad de Nagoya han desmentido la creencia de que los cinturones de Van Allen forman una barrera infranqueable contra los 'electrones asesinos', partículas de alta energía peligrosas para satélites y astronautas. Un estudio reciente, apoyado por datos del satélite japonés Arase, revela que tormentas geomagnéticas intensas pueden debilitar esta protección, permitiendo que estos electrones penetren más cerca de la Tierra y se aceleren, planteando un riesgo para la infraestructura espacial.
A menudo, no somos plenamente conscientes de la protección que nos brinda la Tierra. Numerosas barreras, desde su campo magnético hasta la capa de ozono, nos resguardan de amenazas externas que harían de nuestro planeta un entorno hostil. Entre estas defensas se encuentran los cinturones de Van Allen, que retienen un tipo de electrones conocidos popularmente como 'electrones asesinos'. Aunque estos no representan un peligro en la superficie terrestre, sí pueden ser muy dañinos para satélites y astronautas.
Durante mucho tiempo, se creyó que estos electrones no podían acercarse a la Tierra más allá de un límite claro, situado a unos tres radios del centro terrestre, considerándose esta como una barrera prácticamente infranqueable. Sin embargo, científicos de la Universidad de Nagoya han sugerido recientemente que esta barrera no es tan infalible como se pensaba.
La idea de que la barrera podría no ser infranqueable ya se había insinuado en 2018. En aquel entonces, se planteó que la brevedad de las tormentas geomagnéticas, asociadas a estos electrones, podría hacer que desaparecieran antes de que los electrones penetraran profundamente en la magnetosfera, creando la ilusión de una barrera. Ahora, los científicos japoneses han añadido que la intensidad de las tormentas geomagnéticas es un factor crucial, ya que pueden generar 'ondas chorus' capaces de acelerar aún más los electrones atrapados en los cinturones de Van Allen.
El campo magnético, aunque protector, también puede implicar un riesgo. Cuando las partículas cargadas liberadas por el Sol chocan con él, la mayoría son desviadas, pero algunas logran atravesarlo. Los electrones, que inicialmente tienen una energía moderada, son acelerados por ondas electromagnéticas casi hasta la velocidad de la luz, transformándose en 'electrones asesinos'. Su potencia es tal que podrían perforar el blindaje de los satélites y dañar su electrónica, además de representar un peligro para los astronautas. Anteriormente, se pensaba que los electrones más energéticos no superaban la barrera de los tres radios, manteniendo segura la zona cercana a la Tierra, pero esta creencia se ha desmoronado.
Los cinturones de Van Allen son dos regiones en forma de donut dentro de la magnetosfera terrestre, que confinan una gran cantidad de electrones y protones, incluyendo los 'electrones asesinos'.
Los rayos generados por las tormentas eléctricas producen ondas que pueden viajar hasta el campo magnético, desviando a estos electrones asesinos hacia la atmósfera. Allí, chocan con las moléculas y pierden energía, despejando así los cinturones de Van Allen para recibir más electrones de futuras tormentas geomagnéticas. Este proceso implica que los electrones, originarios del Sol y atrapados en la magnetosfera, son finalmente liberados gradualmente por los rayos terrestres. Las tormentas eléctricas juegan un papel vital en el mantenimiento del equilibrio de estos electrones.
Alrededor de la Tierra, dentro de la magnetosfera, se encuentra la plasmasfera, una región de gas cargado de baja energía, conocido como plasma frío. Este plasma tiene dos efectos importantes: por un lado, amortigua las ondas electromagnéticas de alta frecuencia, absorbiendo su energía e impidiendo que ondas potentes como las 'chorus' se desarrollen en esta zona. Por otro lado, otras ondas presentes en esta región contribuyen a desviar los electrones de sus órbitas y dirigirlos hacia la atmósfera. A esto se suma la acción de limpieza de las ondas generadas por los rayos. La combinación de estos procesos mantuvo un equilibrio que, durante años, se interpretó como una barrera infranqueable.
Sin embargo, el problema surge cuando el plasma se agota debido a una tormenta geomagnética muy potente y se forman ondas 'chorus', capaces de acelerar aún más los electrones asesinos.
En 2024, una tormenta geomagnética de gran intensidad afectó severamente al plasma frío de la plasmasfera, reduciéndolo considerablemente. Dado que el plasma tardó en recuperarse, las ondas 'chorus' pudieron seguir acelerando electrones durante días. El satélite japonés Arase registró un aumento escalonado en el flujo de electrones: primero los de menor energía, medio día después los de mayor energía, y aproximadamente un día más tarde los de más de 3 MeV. Esto sugiere que los electrones ganaron energía en esa misma zona, en lugar de llegar desde el exterior.
Según observaciones posteriores de Arase, detalladas en este nuevo estudio, los niveles normales de electrones tardaron meses en restablecerse. Durante este período, podrían haberse producido problemas con los satélites. Por ello, los científicos advierten sobre la importancia de comprender a fondo este mecanismo. La tranquilidad que nos ofrecía un escudo supuestamente infalible se ve ahora alterada, al saber que ante un clima espacial extremo, esta barrera no es tan eficaz. Es crucial entender su funcionamiento para buscar soluciones antes de que cause daños a satélites o astronautas. Este nuevo descubrimiento es un avance significativo en esa dirección.
