En septiembre de 2012, los científicos con las sondas Van Allen recién lanzadas obtuvieron permiso para encender uno de sus instrumentos después de solo tres días en el espacio en lugar de esperar semanas, como estaba planeado. Querían encender el Telescopio Relativista de Protones Electrónicos (REPT) para que sus observaciones se superpusieran con otra misión llamada SAMPEX (Explorador de partículas solares, anómalas y magnetosféricas), que pronto se desorbitaría y volvería a entrar en la atmósfera de la Tierra.
Ahora, están muy contentos de haberlo hecho, ya que sucedió algo que nadie había visto antes. Un tercer cinturón de radiación previamente desconocido se formó en los cinturones de radiación de Van Allen que rodean la Tierra. El científico observó, con incredulidad, mientras sus datos mostraban que el cinturón adicional se estaba formando y luego desaparecía repentinamente, como si lo hubieran cortado con un cuchillo. Todavía no han visto una recurrencia de un tercer cinturón.
'Primero pensamos que nuestros instrumentos no estaban funcionando correctamente', dijo Dan Baker, miembro del equipo de Van Allen Probes de la Universidad de Colorado en Boulder, 'pero rápidamente nos dimos cuenta de que estábamos viendo un fenómeno real'.
Lo que sucedió es que poco antes de que se activara REPT, la actividad solar en el Sol había enviado energía hacia la Tierra que provocó que los cinturones de radiación se hincharan. Las partículas energéticas luego se asentaron en una nueva configuración, mostrando un tercer cinturón adicional que se extiende hacia el espacio.
“Para el quinto día de REPT, pudimos trazar nuestras observaciones y observar la formación de un tercer cinturón de radiación”, dice Shri Kanekal, científico adjunto de la misión. 'El tercer cinturón persistió maravillosamente, día tras día, semana tras semana, durante cuatro semanas'.
Este gráfico muestra datos de electrones energéticos recopilados por los instrumentos del Telescopio Relativista Electrón-Protón (REPT), en los satélites gemelos Van Allen Probes en órbitas excéntricas alrededor de la Tierra, desde el 1 de septiembre de 2012 hasta el 4 de octubre de 2012 (eje horizontal). Muestra tres canales de energía discretos (medidos en megaelectrones voltios o MeV). La tercera región del cinturón (en amarillo) y la segunda ranura (en verde) están resaltadas y existen hasta que una eyección de masa coronal (CME) las destruye el 1 de octubre. El eje vertical en cada una es L *, efectivamente la distancia en la Tierra radios en los que una línea de campo magnético cruza el plano ecuatorial magnético. Crédito: LASP
Desde su descubrimiento en 1958, sabemos que el cinturón de radiación de Van Allen está compuesto por dos capas en forma de rosquilla de partículas cargadas de energía alrededor del planeta Tierra, mantenidas en su lugar por su campo magnético.
Los científicos ahora están incorporando lo que vieron en nuevos modelos de cinturones de radiación, una región que a veces puede hincharse drásticamente en respuesta a la energía entrante del Sol, impactando satélites y naves espaciales o planteando amenazas potenciales para los vuelos espaciales humanos.
Los cinturones se encuentran normalmente entre 200 y 60 000 kilómetros sobre la Tierra; el nuevo anillo estaba mucho más lejos.
Lanzado el 30 de agosto de 2012 como la misión Radiation Belt Storm Probes, las sondas gemelas fueron renombradas en honor al descubridor de los cinturones, el astrofísico James Van Allen. Las observaciones de los cinturones han demostrado que son dinámicos y misteriosos. Sin embargo, este tipo de estructura dinámica de tres cinturones nunca se vio, ni siquiera se consideró teóricamente.
Una eyección de masa coronal (CME) del Sol el 31 de agosto de 2012, el evento que provocó la formación de un tercer anillo en los cinturones de radiación de Van Allen. Crédito: NASA
El conjunto de instrumentos de partículas energéticas, composición y plasma térmico (ECT) a bordo de las sondas se diseñó para ayudar a comprender cómo las poblaciones de electrones que se mueven casi a la velocidad de la luz y los iones penetrantes en el espacio se forman o cambian en respuesta a entradas variables de energía. del sol.
Lo que el equipo ya ha aprendido es volver a escribir los libros de texto de lo que se sabe sobre los cinturones de Van Allen.
“Estos eventos que hemos registrado son extraordinarios y ya nos están permitiendo refinar y confirmar nuestras teorías de la dinámica del cinturón de una manera que conducirá a la predictibilidad de su comportamiento”, dijo el astrofísico Harlan Spence, investigador principal del ECT, “que es importante para comprender el clima espacial y, en última instancia, para la seguridad de los astronautas y las naves espaciales que operan dentro de una región tan peligrosa del geoespacio ”.
En una conferencia de prensa hoy, se le preguntó al equipo por qué nunca antes se había observado este tercer anillo.
“Nunca antes habíamos tenido la capacidad de ver algo como esto, dijo Nicky Fox, científico adjunto del proyecto Van Allen Probes. “El hecho de que tuviéramos un descubrimiento tan asombroso a los pocos días de encenderlos muestra que todavía tenemos misterios por descubrir y explicar. Lo que han demostrado las sondas Van Allen es que los avances en tecnología y detección realizados por la NASA ya han tenido un impacto casi inmediato en la ciencia básica ”.
Baker agregó: “Como dijo una vez el filósofo Yogi Bera, se pueden observar muchas cosas con solo mirar. Esto muestra que cuando abres nuevos ojos al Universo, invariablemente puedes encontrar cosas nuevas '.
El equipo buscará comprender qué significa el tercer anillo para los astronautas y satélites, aunque el nuevo anillo está más lejos, las regiones en la órbita de la Tierra están conectadas magnéticamente a la nueva región que se formó.
“Saber más sobre esto y comprender más sobre el cinturón es importante para tener mejores modelos y poder predecir la vida útil de las naves espaciales”, dijo Fox.
'Los anillos, los satélites, la estación espacial se ven afectados por el clima espacial', dijo Mona Kessel, científica del programa Van Allen Probes. 'No entendemos completamente lo que hemos visto, pero lo estamos modelando y tratando de reconstruir todo esto, así que estad atentos'.
El equipo ha publicado un artículo en la revista Science.
Para más información: NASA , U Universidad de New Hampshire