La NASA descubre un campo eléctrico que envuelve la Tierra

Este campo eléctrico eleva las partículas cargadas en nuestra atmósfera superior a alturas mayores de lo que normalmente alcanzarían y podría haber influido en la evolución de nuestro planeta de formas aún por explorar.

Crédito: NASA.

El campo, conocido como el campo eléctrico ambipolar, fue descubierto por el cohete suborbital Endurance de la NASA más de 60 años después de que se planteara por primera vez la hipótesis de su existencia, y se cree que es tan fundamental para nuestro planeta como los campos magnéticos y gravitacionales más conocidos.

Al estudiarlo, los científicos esperan obtener una mejor comprensión de cómo ha evolucionado la atmósfera de nuestro planeta y cómo se comporta en la actualidad.

«Todo planeta con atmósfera debería tener un campo ambipolar», dijo Glyn Collinson, autor principal del estudio publicado en la revista Nature e investigador de la misión Endurance en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. «Ahora que finalmente lo hemos medido, podemos comenzar a aprender cómo ha modelado nuestro planeta y otros a lo largo del tiempo».

Vieja hipótesis

En una capa de la atmósfera terrestre conocida como la ionosfera (ubicada entre 60 y 300 kilómetros sobre la superficie terrestre), la radiación ultravioleta del sol bombardea átomos, despojándolos de electrones para transformarlos en iones. En teoría, esto debería crear un ligero campo eléctrico alrededor de nuestro planeta, así como de otros similares.

Los científicos teorizaron que este campo eléctrico debería comenzar a una altitud de 250 kilómetros, donde los átomos en nuestra atmósfera se desintegran en electrones cargados negativamente e iones cargados positivamente. Los electrones son increíblemente livianos; el más mínimo impulso de energía podría enviarlos al espacio. Los iones, por su parte, son al menos 1.836 veces más pesados y tienden a hundirse hacia el suelo. Si solo actuara la gravedad, las dos poblaciones, una vez separadas, se alejarían con el tiempo. Pero, dado que tienen cargas eléctricas opuestas, se forma un campo eléctrico que las une, evitando la separación de cargas y contrarrestando algunos de los efectos de la gravedad.

Las primeras señales de la existencia del campo eléctrico se detectaron en 1968 mediante naves espaciales que sobrevolaron los polos Norte y Sur de nuestro planeta. Estas señales aparecieron en forma de un «viento polar», o una corriente de partículas que se desprendían de la atmósfera de la Tierra hacia el espacio.

Se espera que parte de la atmósfera terrestre escape, especialmente después de ser calentada por la luz solar. Pero el viento polar resultó ser mucho más misterioso; las partículas en él estaban frías, lo que significa que no habían sido calentadas, pero aún así se movían a velocidades que rompían la barrera del sonido.

«Algo tenía que estar atrayendo estas partículas fuera de la atmósfera», dijo Collinson. Sin embargo, detectar un posible campo eléctrico resultó ser complicado: el campo era muy débil, con fluctuaciones detectables solo en distancias de cientos de kilómetros.

Cinta transportadora al espacio

Para investigar el origen del viento polar, los autores del estudio lanzaron el cohete Endurance desde una base en Svalbard, cerca del Polo Norte, llevándolo a una altitud de 768 kilómetros sobre la superficie antes de aterrizar en el mar de Groenlandia 19 minutos después.

En el rango de 518 kilómetros a lo largo del cual el Endurance recopiló datos, detectó un pequeño cambio de 0.55 voltios, aproximadamente la fuerza de una batería de reloj. No obstante, esta diferencia de voltaje impulsa iones de hidrógeno —las partículas más abundantes en el viento solar— con una fuerza 10.6 veces mayor que la gravedad.

El cohete Endurance se lanza desde Ny-Ålesund, Svalbard. Crédito: Andøya Space/Leif Jonny Eilertsen.

«Eso es más que suficiente para contrarrestar la gravedad; de hecho, es suficiente para lanzar partículas atmosféricas hacia el espacio a velocidades supersónicas», comentó Alex Glocer, científico del proyecto Endurance en NASA Goddard.

«Es como una cinta transportadora que eleva la atmósfera hacia el espacio», añadió Collinson.

Ahora que se ha detectado el campo, los científicos dicen que estudiarlo debería ayudarnos a aprender cómo ha cambiado la atmósfera de la Tierra a lo largo de la vida del planeta. También esperan encontrar campos eléctricos similares en las atmósferas de planetas como Venus y Marte.

Fuente: NASA/LS. Edición: MP.