Un tipo especial de aurora, que se extiende de este a oeste a través del cielo nocturno como un collar de perlas resplandecientes, está ayudando a los científicos a comprender mejor la ciencia de las auroras y sus poderosos impulsores en el espacio. Conocidas como perlas de auroras, estas luces a menudo se muestran soloantes de las grandes manifestaciones de auroras, que son causadas por tormentas eléctricas en el espacio llamadas subtormentas. Anteriormente, los científicos no estaban seguros de si las perlas de auroras están conectadas de alguna manera a otras manifestaciones de auroras como un fenómeno en el espacio que precede a las subtormentas, o si son causadas por perturbaciones más cercanasa la atmósfera de la Tierra.
Pero los nuevos y poderosos modelos de computadora combinados con las observaciones de la historia temporal de eventos e interacciones macroescalares de la NASA durante las subtormentas, la misión THEMIS, han proporcionado la primera evidencia sólida de los eventos en el espacio que conducen a la aparición de estas cuentas, y han demostrado lapapel importante que juegan en nuestro entorno espacial cercano.
"Ahora sabemos con certeza que la formación de estas perlas es parte de un proceso que precede al desencadenamiento de una subtormenta en el espacio", dijo Vassilis Angelopoulos, investigador principal de THEMIS en la Universidad de California, Los Ángeles. "Esto esuna nueva pieza importante del rompecabezas ".
Al proporcionar una imagen más amplia que la que se puede ver con las tres naves espaciales THEMIS o las observaciones terrestres por sí solas, los nuevos modelos han demostrado que las perlas aurorales son causadas por turbulencias en el plasma, un cuarto estado de la materia, compuesto de gases y altamentepartículas cargadas conductoras - alrededor de la Tierra. Los resultados, publicados recientemente en las revistas Cartas de investigación geofísica y Revista de investigación geofísica: Física espacial , en última instancia, ayudará a los científicos a comprender mejor la gama completa de estructuras arremolinadas que se ven en las auroras.
"Las observaciones de THEMIS ahora han revelado turbulencias en el espacio que provocan flujos que iluminan el cielo como perlas individuales en el brillante collar de auroras", dijo Evgeny Panov, autor principal de uno de los nuevos artículos y científico de THEMIS en el Instituto de Investigación Espacial.de la Academia de Ciencias de Austria. "Estas turbulencias en el espacio son causadas inicialmente por electrones más ligeros y ágiles, que se mueven con el peso de partículas 2000 veces más pesadas, y que teóricamente pueden convertirse en subtormentas aurorales a gran escala".
Misterios de la formación de perlas aurorales
Las auroras se crean cuando las partículas cargadas del Sol quedan atrapadas en el entorno magnético de la Tierra, la magnetosfera, y se canalizan hacia la atmósfera superior de la Tierra, donde las colisiones hacen que brillen átomos y moléculas de hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.-Entorno terrestre en escalas de decenas de millas a 1,2 millones de millas, los científicos de THEMIS pudieron mostrar los detalles de cómo se forman las perlas de las auroras.
A medida que las nubes de plasma eructadas por el Sol pasan por la Tierra, su interacción con el campo magnético de la Tierra crea burbujas de plasma flotantes detrás de la Tierra. Como una lámpara de lava, los desequilibrios en la flotabilidad entre las burbujas y el plasma más pesado en la magnetosfera crean dedos deplasma de 2,500 millas de ancho que se extienden hacia la Tierra. Las firmas de estos dedos crean la estructura distintiva en forma de cuentas en la aurora.
"Ha habido una comprensión de que, en resumen, estos eventos transitorios relativamente pequeños que ocurren alrededor de la magnetosfera son de alguna manera importantes", dijo David Sibeck, científico del proyecto THEMIS en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Solo tenemosrecientemente llegó al punto en el que la potencia informática es lo suficientemente buena como para capturar la física básica de estos sistemas ".
Ahora que los científicos entienden que las perlas de auroras preceden a las subtormentas, quieren averiguar cómo, por qué y cuándo las perlas pueden desencadenar una subtormenta en toda regla. Al menos en teoría, los dedos pueden enredar las líneas del campo magnético y causar un evento explosivo conocido comoreconexión magnética, que es bien conocida por crear subtormentas y auroras a gran escala que llenan el cielo nocturno.
Nuevos modelos abren nuevas puertas
Desde su lanzamiento en 2007, THEMIS ha estado tomando medidas detalladas a medida que atraviesa la magnetosfera para comprender las causas de las subtormentas que conducen a las auroras. En su misión principal, THEMIS pudo demostrar que la reconexión magnética es un factor primarioimpulsor de subtormentas. Los nuevos resultados destacan la importancia de las estructuras y los fenómenos a escalas más pequeñas: esos cientos y miles de millas de ancho en comparación con los que se extienden por millones de millas.
"Para comprender estas características en la aurora, realmente necesita resolver escalas locales y globales más pequeñas. Por eso fue tan desafiante hasta ahora", dijo Slava Merkin, coautora de uno de los nuevos artículosy científico en el Centro de Tormentas Geoespaciales de la NASA con sede en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland. "Requiere algoritmos muy sofisticados y supercomputadoras muy grandes".
Las nuevas simulaciones por computadora coinciden casi a la perfección con THEMIS y las observaciones terrestres. Después del éxito inicial de los nuevos modelos de computadora, los científicos de THEMIS están ansiosos por aplicarlos a otros fenómenos aurorales inexplicables. Particularmente para explicar estructuras a pequeña escala, los modelos de computadora son esenciales comopueden ayudar a interpretar lo que sucede entre los espacios por donde pasan las tres naves espaciales THEMIS.
"Hay muchas estructuras muy dinámicas y de muy pequeña escala que la gente ve en las auroras que son difíciles de conectar con la imagen más grande en el espacio, ya que ocurren muy rápidamente y en escalas muy pequeñas", dijo Kareem Sorathia, autor principal deuno de los nuevos artículos y científico del Centro de Tormentas Geoespaciales de la NASA con sede en el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins. "Ahora que podemos usar modelos globales para caracterizarlos e investigarlos, eso abre muchas puertas nuevas".
Obtenga más información sobre las misiones THEMIS y ARTEMIS de la NASA : http://www.nasa.gov/specials/artemis/
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro de vuelos espaciales de la NASA / Goddard . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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