Este campo es tan importante como el gravitatorio y el magnético, se ha descubierto gracias a un cohete diseñado para su investigación. Es como una gran "cinta transportadora" que lanza partículas al espacio.
Un campo eléctrico débil en la atmósfera superior puede lanzar partículas cargadas al espacio (Foto: NASA / Conceptual Image Lab / Wes Buchanan / Krystofer Kim).
Entre muchas razones, hay tres por las que la Tierra es un lugar muy especial. Y las tres tienen que ver con la Física. El campo gravitatorio le permite a la Tierra no dejar escapar su atmósfera, imprescindible para la vida. Marte, por ejemplo, no mantiene su atmósfera consigo.
La segunda razón es el campo magnético, que nos protege de las partículas dañinas provenientes del Sol, como bien muestran las auroras boreales. Se acaba de demostrar la existencia de la tercera: un campo eléctrico ambipolar, que contrarresta la gravedad y arrastra las partículas al espacio.
Este descubrimiento ha sido divulgado en el artículo titulado "Earth’s ambipolar electrostatic field and its role in ion escape to space", publicado en la revista Nature este mes de agosto. Este estudio, liderado por Glyn Collinson del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, representa un avance significativo en la física espacial, al confirmar por primera vez la existencia de este campo eléctrico, que juega un papel crucial en el escape de partículas ionizadas desde la atmósfera terrestre hacia el espacio.
El cohete de la NASA que ha medido el campo eléctrico terrestre
El 10 de mayo de 2022 se lanzó el cohete Endurance, desde un lugar espectacular: Ny-Ålesund en Svalbard, Noruega. Anteriormente, en 2016, la misión Venus Express (ESA) descubrió un potencial eléctrico de 10 voltios alrededor de Venus. Con esto llegó una pregunta, ¿tiene la Tierra un potencial eléctrico similar?
"Creemos que una de las razones por las que la Tierra puede ser habitable es porque tenemos un potencial eléctrico muy débil", afirmó en su momento Collinson. En agosto de 2024 por fin tenemos la respuesta.
El cohete Endurance despega desde Ny-Ålesund, Svalbard (Foto: Andøya Space / Leif Jonny Eilertsen).
El nombre de la misión Endurance no fue escogido al azar: rinde homenaje al famoso barco utilizado por el explorador Ernest Shackleton en su expedición a la Antártida en 1914. Este simbolismo refleja tanto la dificultad técnica de la misión como la determinación y perseverancia necesarias para llevarla a cabo.
Endurance es un cohete suborbital, lo que significa que no alcanzó una órbita alrededor de la Tierra, sino que fue diseñado para realizar un vuelo en arco antes de descender nuevamente a la superficie. Esta característica es crucial, ya que permite realizar mediciones en la atmósfera superior, en una región donde el campo eléctrico ambipolar se manifiesta con mayor fuerza.
El descubrimiento del campo eléctrico ambipolar
El concepto del campo eléctrico ambipolar no es nuevo. Desde la década del 60, los científicos han teorizado que un campo eléctrico débil pero extenso podría estar presente en la Tierra, especialmente en las regiones polares, donde se observaba una fuga constante de partículas cargadas hacia el espacio, un fenómeno conocido como "viento polar". Aunque se sospechaba que un campo eléctrico era responsable de este fenómeno, medirlo había sido imposible por problemas técnicos que la ciencia no había superado hasta ahora.
La misión Endurance, un esfuerzo internacional liderado por la NASA, fue concebida específicamente para resolver este misterio. El cohete suborbital fue equipado con instrumentos de última generación diseñados para detectar el tenue campo eléctrico en la atmósfera superior. El lanzamiento desde Svalbard, una ubicación estratégica cerca del Polo Norte, permitió a los científicos maximizar las oportunidades de medición en un entorno donde el campo eléctrico ambipolar se manifestaría con mayor claridad.
La ilustración simboliza cómo las partículas salen despedidas al espacio como si fuesen por una cinta transportadora (Foto: Leonardo.Ai / Eugenio Fdz).
Los datos obtenidos por el cohete Endurance revelaron varias características críticas del campo eléctrico ambipolar terrestre. Este campo, que comienza a formarse aproximadamente a una altitud de 250 kilómetros, es fundamentalmente bidireccional, lo que significa que afecta tanto a las partículas cargadas positivamente como a las negativamente en la atmósfera.
Las partículas negativas, como los electrones, son extremadamente ligeras y tienden a ser impulsadas hacia el espacio por este campo. Por otro lado, las partículas cargadas positivamente, como los iones, son considerablemente más pesadas y, bajo la influencia del campo eléctrico, son levantadas a alturas mayores antes de ser atraídas de nuevo hacia la Tierra por la gravedad.
La magnitud del campo eléctrico ambipolar medido es del orden de pocos milivoltios por metro, pero, aún así, tiene un efecto acumulativo significativo en la dinámica de la atmósfera superior. Este campo no sólo facilita el escape de partículas hacia el espacio, sino que también actúa como un regulador, evitando que la separación de cargas eléctricas en la ionosfera sea excesiva, lo que podría llevar a inestabilidades atmosféricas.
El tipo de partículas más abundantes en el viento polar son los iones de hidrógeno. Experimentan una fuerza hacia el espacio que es 10,6 veces superior a la gravedad de la Tierra. "Eso es más que suficiente para contrarrestar la gravedad; de hecho, es suficiente para lanzarlos hacia el espacio a velocidades supersónicas", explica Alex Glocer, científico del proyecto Endurance en el Centro Goddard de la NASA y coautor del artículo.
Además, se descubrió que la intensidad del campo varía con la actividad solar y las condiciones geoespaciales. Durante periodos de alta actividad solar, el campo podría intensificarse, aumentando la tasa de escape de partículas, mientras que en periodos de baja actividad, el campo podría debilitarse, permitiendo una mayor retención de partículas en la atmósfera superior.
(Fuente: Muy Interesante)
