El ojo de pájaro de la NASA Gold revela una dinámica misteriosa en la interfaz de la Tierra con el espacio

Nueva búsqueda con datos de NASALa misión Global Extremity and Disc Observation, o GOLD, ha revelado un comportamiento inesperado en las extensiones de partículas cargadas que conectan el ecuador de la Tierra, quizás gracias a la visión global de largo alcance de GOLD, la primera de su tipo para este tipo. a partir de la medición.

El oro se encuentra en una órbita geoestacionaria, lo que significa que orbita la Tierra a la misma velocidad que el planeta y «se cierne» sobre el mismo lugar. Esto permite que GOLD vea la misma región en busca de cambios a lo largo del tiempo en longitud y latitud, algo que la mayoría de los satélites que estudian la atmósfera superior no pueden hacer.

«Debido a que GOLD está en un satélite geoestacionario, podemos capturar una evolución temporal bidimensional de estas dinámicas», dijo el Dr. Xuguang Cai, investigador del Observatorio de Gran Altitud en Boulder, Colorado, y autor principal de un nuevo artículo de investigación.

GOLD se centra en partes de la atmósfera superior de la Tierra que se extienden desde aproximadamente 50 a 400 millas de altura, incluida una capa neutra llamada termosfera y las partículas cargadas eléctricamente que forman la ionosfera. A diferencia de las partículas neutras en la mayor parte de la atmósfera terrestre, las partículas cargadas en la ionosfera responden a los campos eléctricos y magnéticos que atraviesan la atmósfera y el espacio cercano a la Tierra. Pero debido a que las partículas cargadas y neutrales se mezclan, algo que afecta a una población también puede afectar a otra.

La misión GOLD de la NASA, un acrónimo de Observations on the Global Tip and Disk Scale, vio un movimiento asimétrico repentino en una de las bandas dobles de partículas cargadas que se forman en la atmósfera de la Tierra durante la noche. La perspectiva única de GOLD (a la derecha) hizo posible esta observación, porque otros tipos de mediciones realizadas con instrumentos terrestres (a la izquierda) no pueden ver cambios en aguas abiertas. Los puntos rojos muestran el pico de la banda de electrones medido por sensores terrestres que miden el contenido total de electrones, mientras que los puntos negros muestran el pico de la banda de electrones medido por GOLD. Al final de la visualización, los picos medidos aparecen en diferentes lugares. Crédito: Estudio de visualización científica de la NASA

Esto significa que la ionosfera y la atmósfera superior están formadas por una combinación compleja de factores, incluidas las condiciones climáticas espaciales, como las tormentas geomagnéticas impulsadas por el sol, y el clima terrestre. Estas áreas también sirven como autopista para muchas de nuestras señales para comunicaciones y navegación. Los cambios en la densidad y composición de la ionosfera pueden distorsionar las señales que la atraviesan, como la radio y el GPS.

Desde su posición ventajosa en un satélite de comunicaciones comerciales en órbita geoestacionaria, GOLD realiza observaciones de la ionosfera a nivel hemisférico aproximadamente cada 30 minutos. Esta vista sin precedentes brinda a los científicos nuevos conocimientos sobre cómo está cambiando esta región.

movimiento misterioso

Una de las características más distintivas de la ionosfera nocturna son las bandas dobles de partículas densamente cargadas a ambos lados del ecuador magnético de la Tierra. Estas bandas, llamadas anomalías de ionización ecuatorial o EIA, pueden cambiar de tamaño, forma e intensidad, según las condiciones de la ionosfera.

Las bandas también pueden mover su posición. Hasta ahora, los científicos se han basado en los datos capturados por los satélites que pasan por la región, promediando las mediciones durante meses para ver cómo los rangos podrían cambiar a largo plazo. Pero los cambios a corto plazo han sido más difíciles de rastrear.

Antes de GOLD, los científicos sospechaban que cualquier cambio rápido en las bandas sería simétrico. Si la banda norte se mueve hacia el norte, entonces la banda sur realiza un movimiento inverso al sur. Una noche de noviembre de 2018, GOLD vio algo que desafió esa idea: la banda sur de partículas se desplazó hacia el sur, mientras que la banda norte se mantuvo estable, todo en menos de dos horas.

La forma del campo magnético de la Tierra (representada por las líneas naranjas en esta visualización de datos) cerca del ecuador empuja las partículas cargadas (azules) lejos del ecuador, creando dos bandas densas al norte y al sur del ecuador conocidas como anomalía del ión ecuatorial. Crédito: Estudio de visualización científica de la NASA

Esta no es la primera vez que los científicos han visto que las bandas se mueven de esta manera, pero este evento más corto, solo unas dos horas, en comparación con las dos horas más típicas de seis a ocho horas vistas antes, se vio por primera vez y podría sólo se han observado antes. ORO. Las notas se describen en un documento publicado el 29 de diciembre de 2020, en Journal of Geophysical Research: Física espacial.

La deriva simétrica de estas bandas se produce debido a la altura del aire que arrastra consigo las partículas cargadas. A medida que cae la noche y las temperaturas se enfrían, se elevan bolsas de aire más cálido. Las partículas cargadas transportadas dentro de estas bolsas de aire más calientes están conectadas por líneas de campo magnético, y para esas bolsas cerca del ecuador magnético de la Tierra, la forma del campo magnético de la Tierra significa que el movimiento hacia arriba también empuja las partículas cargadas horizontalmente. Esto crea la deriva simétrica de norte a sur de las dos bandas de partículas cargadas.

La causa exacta de la aberración asimétrica observada por GOLD sigue siendo un misterio, aunque Cai sospecha que la respuesta está en una combinación de los muchos factores que dan forma al movimiento de los electrones en la ionosfera: reacciones químicas en curso, campos eléctricos y vientos a gran altitud. en la región.

Sin embargo, sorprendentemente, estos hallazgos podrían ayudar a los científicos a mirar detrás de la cortina de la ionosfera y comprender mejor qué impulsa sus cambios. Dado que es imposible monitorear todos los procesos con un satélite o un sensor terrestre, los científicos dependen en gran medida de los modelos informáticos para estudiar la ionosfera, como los que ayudan a los meteorólogos a predecir el clima en la Tierra. Para crear esta simulación, los científicos codifican lo que sospechan que es la física subyacente en funcionamiento y comparan la predicción del modelo con los datos observados.

Antes de GOLD, los científicos obtenían estos datos de satélites en tránsito ocasionales y observaciones terrestres limitadas. Ahora, GOLD ofrece a los científicos una visión general completa.

Referencia: «Observación del aumento de radiación de 135,6 nm de OI posterior al atardecer sobre América del Sur por la expedición del oro» por Xuguang Cai, Alan G. Burns, Wenbin Wang, Liying Qian, Jing Liu, Stanley C. Solomon, Richard W. Eastes, Robert E. Danielle, Carlos R. Martins, William E. McClintock e Inez S. Batista, 29 de diciembre de 202, disponible aquí. Journal of Geophysical Research: Física espacial.
doi: 10.1029 / 2020JA028108