Algunos eventos del clima espacial ligados a la actividad humana [eng]

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La historia de nuestra Guerra Fría ahora ofrece a los científicos la oportunidad de comprender mejor el complejo sistema espacial que nos rodea. El clima espacial -que puede incluir cambios en el entorno magnético de la Tierra- suele estar vinculado a la actividad del sol, pero datos recientemente desclasificados sobre las pruebas de explosiones nucleares a gran altitud han proporcionado una nueva mirada a los mecanismos que provocan perturbaciones en ese sistema magnético.

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tnt80

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"La historia de nuestra Guerra Fría ahora ofrece a los científicos la oportunidad de comprender mejor el complejo sistema espacial que nos rodea. El clima espacial -que puede incluir cambios en el entorno magnético de la Tierra- suele estar vinculado a la actividad del sol, pero datos recientemente desclasificados sobre las pruebas de explosiones nucleares a gran altitud han proporcionado una nueva mirada a los mecanismos que provocan perturbaciones en ese sistema magnético. Esta información puede ayudar a apoyar los esfuerzos de la NASA para proteger a los satélites y astronautas de la radiación natural inherente en el espacio.

De 1958 a 1962, los EE.UU. y U.S.S.R. llevaron a cabo pruebas a gran altura con nombres código exóticos como Starfish, Argus y Teak. Las pruebas han terminado hace mucho tiempo, y los objetivos en ese momento eran militares. Hoy en día, sin embargo, pueden proporcionar información crucial sobre cómo los seres humanos pueden afectar al espacio. Las pruebas, y otro clima espacial inducido por el hombre, son el foco de un nuevo y extenso estudio publicado en Space Science Reviews.

"Las pruebas fueron un ejemplo humano generado y extremo de algunos de los efectos del tiempo espacial frecuentemente causado por el sol", dijo Phil Erickson, subdirector del Observatorio Haystack del MIT, Westford, Massachusetts, y coautor del artículo. "Si entendemos lo que sucedió en el evento algo controlado y extremo que fue causado por uno de estos eventos realizados por el hombre, podemos entender más fácilmente la variación natural en el entorno del espacio cercano".

En general, el tiempo espacial -que afecta a la región del espacio cercano a la Tierra por donde viajan astronautas y satélites- suele estar impulsado por factores externos. El sol envía millones de partículas de alta energía, el viento solar, que corre a través del sistema solar antes de encontrarse con la Tierra y su magnetosfera, un campo magnético protector que rodea al planeta. La mayoría de las partículas cargadas son desviadas, pero algunas llegan al espacio cercano a la Tierra y pueden impactar nuestros satélites dañando la electrónica de a bordo y perturbando las comunicaciones o señales de navegación. Estas partículas, junto con la energía electromagnética que las acompaña, también pueden causar auroras, mientras que los cambios en el campo magnético pueden inducir corrientes que dañan las redes eléctricas.

Las pruebas de la Guerra Fría, que detonaron explosivos a alturas de 16 a 250 millas por encima de la superficie, imitaron algunos de estos efectos naturales. Tras la detonación, una primera onda expansiva expulsó una bola de fuego de plasma en expansión, un gas caliente de partículas cargadas eléctricamente. Esto creó una perturbación geomagnética, que distorsionó las líneas de campo magnético de la Tierra e indujo un campo eléctrico en la superficie.

Algunas de las pruebas incluso crearon cinturones de radiación artificial, similares a los cinturones de radiación de Van Allen, una capa de partículas cargadas mantenidas en su lugar por los campos magnéticos de la Tierra. Las partículas cargadas artificialmente atrapadas permanecían en un número significativos durante semanas, y en un caso, años. Estas partículas, naturales y artificiales, pueden afectar a la electrónica en los satélites de alto vuelo - de hecho algunos fallaron como resultado de las pruebas.

Aunque las cinturones de radiación inducida eran físicamente similares a los cinturones de radiación natural de la Tierra, sus partículas atrapadas tenían diferentes energías. Al comparar las energías de las partículas, es posible distinguir las partículas generadas por la fisión y las que se producen naturalmente en los cinturones de Van Allen.

Otras pruebas imitan otros fenómenos naturales que vemos en el espacio. La prueba Teak, que tuvo lugar el 1 de agosto de 1958, fue notable por la aurora artificial que produjo. La prueba se realizó sobre la isla Johnston en el Océano Pacífico. El mismo día, el Observatorio de Apia en Samoa Occidental observó una aurora muy inusual, que típicamente sólo se observa en los polos. Las partículas energéticas liberadas por la prueba probablemente siguieron las líneas de campo magnético de la Tierra a la nación isleña Polinesia, induciendo la aurora. Observar cómo las pruebas causaron la aurora, puede proporcionar detalles también sobre cuáles son los mecanismos aurorales naturales.

Más tarde ese mismo año, cuando se realizaron las pruebas de Argus, se observaron efectos en todo el mundo. Estas pruebas se realizaron a mayores altitudes que las pruebas anteriores, permitiendo a las partículas viajar más lejos alrededor de la Tierra. Se observaron tormentas geomagnéticas súbitas desde Suecia hasta Arizona y los científicos usaron el tiempo de los eventos observado para determinar la velocidad a la que viajaban las partículas de la explosión. Observaron dos ondas de alta velocidad: la primera viajó a 1.860 millas por segundo y la segunda, menos de una cuarta parte esa velocidad. A diferencia de los cinturones de radiación artificial, estos efectos geomagnéticos fueron de corta duración, durando sólo segundos.

Estos ensayos nucleares atmosféricos han cesado hace tiempo, y el ambiente espacial actual sigue dominado por fenómenos naturales. Sin embargo, teniendo en cuenta tales acontecimientos históricos permite a los científicos e ingenieros comprender los efectos del tiempo espacial en nuestra infraestructura y sistemas técnicos.

Tal información se suma a un conjunto mayor de investigación heliofísica, que estudia nuestro entorno espacial cercano a la Tierra con el fin de comprender mejor las causas naturales del clima espacial. Las misiones de la NASA, tales como Magnetospheric Multiscale (MMS), las pruebas de Van Halen y Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) estudian la magnetosfera de la Tierra y las causas del tiempo espacial. Otras misiones de la NASA, como STEREO, constantemente inspeccionan el sol para buscar actividad que podría disparar el tiempo espacial. Estas misiones ayudan a informar a los científicos sobre el complejo sistema en que vivimos y cómo proteger los satélites que utilizamos para la comunicación y la navegación a diario."