Diciembre 17, 2009: Una red de cámaras desplegadas alrededor del Ártico, las cuales actúan como soporte de la misión THEMIS, de la NASA, ha hecho un descubrimiento sorprendente acerca de las auroras boreales. Algunas veces, amplias "cortinas" de auroras boreales chocan entre sí, produciendo de este modo espectaculares explosiones de luz. Se dieron a conocer hoy videos del fenómeno en la reunión de otoño de la Sociedad Estadounidense de Geofísica (American Geophysical Union o AGU, en idioma inglés), en San Francisco.
"Nos quedamos con la boca abierta cuando vimos los videos por primera vez", comenta el científico espacial Larry Lyons, de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) y miembro principal del equipo que hizo el descubrimiento. "Estas explosiones nos están enseñando algo muy fundamental sobre la naturaleza de las auroras".
Arriba: Auroras en colisión fotografiadas por los generadores de imágenes de todo el cielo (All-Sky Imagers o ASIs, en idioma inglés), el 29 de febrero de 2008. Crédito: Toshi Nishimura/UCLA. [Video corto con acotaciones] [Video completo]
Las colisiones ocurren a una escala tan grande que observadores en la Tierra, con limitados campos de visión, jamás se habían percatado del fenómeno. Para captar la gran imagen, fue necesario contar con una red de sensibles cámaras desplegadas a través de miles de kilómetros.
La NASA y la Agencia Espacial Canadiense crearon dicha red para THEMIS, abreviatura de "Cronología de Eventos e Interacciones a Macroescala durante Subtormentas". La misión THEMIS está compuesta por cinco sondas espaciales que fueron lanzadas en 2006 con el propósito de resolver un antiguo misterio: ¿Por qué las auroras ocasionalmente producen explosiones de luz denominadas subtormentas? Veinte generadores de imágenes de todo el cielo (ASIs, en idioma inglés) fueron desplegados a través del Ártico de Canadá y de Alaska con el propósito de fotografiar las auroras desde abajo, mientras que las sondas tomaban muestras de las partículas cargadas y de los campos electromagnéticos desde arriba. Juntas, las cámaras y las sondas registrarían el fenómeno desde dos perspectivas y podrían entender la causa y el efecto del suceso (o, al menos, esas eran las expectativas de los investigadores).
Y parece que eso funcionó.
La revelación se produjo a principios de este año, cuando el investigador de la UCLA, Toshi Nishimura, terminó la "labor herculana" de ensamblar los videos individuales proporcionados por los generadores de imágenes de todo el cielo para obtener así videos de la extensión del continente entero.
Arriba: Veinte generadores de imágenes de todo el cielo (ASIs, en idioma inglés) fueron desplegados por investigadores de la Universidad de California, en Berkeley, de la Universidad de Calgary y de la Universidad de Alaska en apoyo a la misión THEMIS. El mapa muestra sus ubicaciones y sus campos de visión. Crédito de la imagen: THEMIS/UC Berkeley.
"Puede ser algo engañoso", comenta Nishimura. "Cada cámara posee sus propias condiciones climáticas y de iluminación, y cada aurora está a una distancia distinta de las cámaras. Tuve que tomar en cuenta estos factores para que seis o más cámaras en simultáneo pudieran obtener un video coherente y a gran escala".
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El primer video que él mostró al científico Lyons fue el de un par de auroras que colisionaban entre sí, en diciembre de 2007.
"Nunca había visto nada parecido", recuerda Lyons. "En los siguientes días, buscamos más eventos de ese tipo. Nuestra excitación aumentaba a medida que nos convencíamos de que las colisiones ocurrían una y otra vez".
Las explosiones de luz, pensaban ellos, son un signo de que algo impresionante está ocurriendo en el espacio que rodea a la Tierra; específicamente, en la "cola de plasma" de la Tierra. Con una extensión de millones de kilómetros, y apuntando en el sentido contrario al Sol, la cola de plasma está formada por partículas cargadas que provienen principalmente del viento solar. Algunas veces también conocida como la "sábana de plasma", la cola mantiene su estructura debido a la presencia del campo magnético de la Tierra.
El mismo campo magnético que matiene la estructura de la cola también la conecta con las regiones polares terrestres. Debido a esta conexión, la observación de la "danza" de las auroras boreales puede revelar mucho acerca de lo que está sucediendo en la cola de plasma.
Arriba: Diagrama esquemático de la magnetósfera terrestre. La Tierra es el círculo que se encuentra ubicado cerca del centro y la cola de plasma está indicada en color amarillo. Crédito: Larry Lyons/UCLA [Imagen ampliada]
Analizando multitud de colisiones, Lyons y Nishimura identificaron una secuencia común de eventos. Dicha secuencia comienza con dos elementos: (1) una extensa cortina de auroras que se mueven lentamente, (2) una maraña más pequeña de auroras que se mueven rápidamente, las cuales al inicio del evento se encontraban separadas. La cortina con movimiento lento brilla de manera tenue sobre el Ártico cuando la veloz maraña se apresura desde el Norte. Las dos auroras colisionan y se origina una explosión de luz.
¿Cómo es que esta secuencia se conecta con los eventos que tienen lugar en la cola de plasma?
"Se necesitó cierto pensamiento creativo para obtener una respuesta, pero creo que este equipo lo ha logrado", comenta el científico del proyecto THEMIS, Dave Sibeck, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales.
Lyons cree que la veloz maraña está asociada con una corriente de plasma relativamente liviano y que se impele a través de la cola de plasma. La corriente comienza en las regiones externas de la cola de plasma y se traslada entonces rápidamente hacia el interior, hacia la Tierra. La maraña veloz de auroras se mueve en sincronía con esta corriente.
Mientras tanto, la extensa cortina de auroras se encuentra sobre el Ártico, brillando tenuemente, a veces un poco más, a veces un poco menos. Esta cortina se encuentra conectada con la frontera estacionaria interna de la cola de plasma y es alimentada por las inestabilidades del plasma que existen en la región.
Derecha: Auroras en posición de colisión. Haga clic en la imagen para ver una secuencia con acotaciones sobre los eventos. Crédito: Toshi Nishimura/UCLA
Cuando la corriente liviana alcanza la frontera interna de la cola de plasma, ¡pum!, se produce una erupción de ondas de plasma e inestabilidades. Esta colisión de plasma se traduce en una colisión entre auroras sobre los polos.
Los radares de la Fundación Nacional para la Ciencia, localizados en Alaska y en Groenlandia, confirman este esquema básico de sucesos. Ellos han detectado ecos que provienen de corrientes de material aceleradas a través de la atmósfera superior de la Tierra, justo antes de que se produzca la colisión de las auroras y la posterior explosión de luz.
Las cinco sondas THEMIS también concuerdan con esta postura. Ellas pudieron volar a través de la cola de plasma y confirmar la existencia del material liviano que se acelera hacia la Tierra. (A manera de referencia, estas son las "balas de plasma", de las cuales se informa en una historia de Ciencia@NASA, publicada en 2008: "Balas de plasma provocan las auroras boreales".)
"Al unir los datos que provienen de las cámaras y de los radares ubicados en tierra y de las propias sondas THEMIS, ahora tenemos una imagen casi completa de lo que ocasiona las subtormentas de auroras que explotan", comenta Sibeck.
¡Y vaya que es una imagen! Haga clic aquí para observar videos.
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