Resumen:
En mayo de 2024, una tormenta geomagnética extremadamente rara arrasó el mundo, y la hermosa aurora rara vez penetró profundamente en latitudes bajas, asombrando a innumerables observadores de estrellas. Sin embargo, este súper evento conocido como “Tormenta Gannon” o “Tormenta del Día de la Madre” no sólo trajo espectáculos visuales, sino que su índice geomagnético SYM-H se desplomó a -518 nanotesla, convirtiéndose en la segunda tormenta geomagnética más fuerte del mundo desde 1981 después de la tormenta de noviembre de 2004.
En lo alto del cielo donde brilla la aurora, se desarrolla una escena anormal dentro de la magnetosfera terrestre que subvierte la comprensión tradicional de la comunidad astronómica: un equipo internacional compuesto por instituciones de investigación científica como la Universidad de Nagoya en Japón descubrió recientemente que aunque el viento solar que golpeó la Tierra en ese momento era extremadamente denso, la gran mayoría de los iones impulsores del núcleo que dominaron esta tormenta del siglo no procedían del viento solar en el espacio exterior, sino de la propia ionosfera de la Tierra.
La perturbación del campo magnético central de las tormentas geomagnéticas está dominada principalmente por corrientes de anillo. Las corrientes de anillo se refieren a corrientes de iones de alta energía (principalmente iones de hidrógeno e iones de oxígeno) que se mueven lentamente alrededor de la Tierra a miles o decenas de miles de kilómetros de distancia del ecuador. El campo magnético inverso que generan compensa parcialmente el campo geomagnético en el suelo. Durante décadas, la ciencia ha debatido qué parte del material de la corriente del anillo proviene del viento solar y cuánto proviene de la atmósfera superior de la Tierra, cargada eléctricamente (la ionosfera). Según la especulación tradicional, dado que la súper tormenta de mayo de 2024 es causada por el bombardeo directo de viento solar de alta densidad formado por la continua y violenta explosión de manchas solares y la fusión de múltiples nubes de plasma magnetizadas, los iones del viento solar deberían desempeñar un papel decisivo.
Sin embargo, los últimos datos de detección directa publicados en Science Advances destrozaron por completo esta suposición. El satélite "Arase/ERG", operado conjuntamente por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) y la Universidad de Nagoya, pasó con precisión a través del área de formación de la corriente anular durante la etapa inicial y el período pico de la tormenta. El instrumento de precisión transportado por el satélite no sólo logró la primera observación simultánea de los iones de la corriente anular y el viento solar en una tormenta súper geomagnética de la misma magnitud, sino que también registró una proporción de composición de materiales sin precedentes: los datos muestran que alrededor del 85% de los iones de alta energía en la corriente anular son iones de oxígeno de la ionosfera terrestre, y la contribución real de los iones del viento solar es mínima.
Los iones de oxígeno liberados por la ionosfera son mucho más pesados que las partículas ligeras traídas por el viento solar. El predominio extremo de estos iones pesados aumenta significativamente la perturbación del campo magnético. Cuando la tormenta alcanzó su punto máximo, "Arase" observó una fuerte caída de la intensidad del campo magnético de hasta un 40% en el perigeo, a unos 16.000 kilómetros de la Tierra. La distancia entre el área de perturbación del núcleo y la superficie actualizó significativamente el valor extremo cercano a la Tierra de registros similares anteriores. Acompañado de esta severa distorsión del campo magnético sin precedentes, los electrones de alta energía en esta región también experimentaron simultáneamente una fuerte caída y escape.
Este disruptivo resultado de medición no solo responde al misterio de la física básica, sino que también tiene un valor de aplicación de gran alcance en el mundo real. Las tormentas súper geomagnéticas pueden plantear directamente riesgos de radiación para las naves espaciales en órbita, interferir con la navegación GPS y las comunicaciones por radio, e incluso dañar las redes eléctricas terrestres y provocar cortes de energía a gran escala. Los modelos de pronóstico del clima espacial existentes durante mucho tiempo se han basado demasiado en los parámetros del viento solar. Nuevos hallazgos muestran que el propio estado de la atmósfera superior de la Tierra también determina el límite superior del poder destructivo de las tormentas megageomagnéticas. El resultado de esta investigación también proporciona un fuerte apoyo científico a la misión japonesa de satélite dual "FACTORS" de nueva generación que se encuentra en preparación. Esta misión explorará específicamente cómo los iones atmosféricos de la Tierra escapan a la magnetosfera y "añaden combustible al fuego" de las tormentas geomagnéticas. En el futuro, se espera que mejore en gran medida la precisión de las advertencias sobre condiciones climáticas extremas en el espacio.
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