Cluster y la meteorología espacial
La meteorología espacial no es algo abstracto: aunque tiene lugar en el espacio, sus efectos en la Tierra pueden ser notables. Para pronosticar mejor estos efectos, la misión Cluster de la ESA, formada por un cuarteto de satélites lanzados en 2000, estudia el vínculo entre nuestro planeta y su entorno magnético para esclarecer la compleja relación entre la Tierra y su estrella progenitora.
4-satellite Cluster mission
A pesar de las apariencias, el espacio que rodea nuestro planeta no está vacío. La Tierra está envuelta en varias capas de atmósfera, se ve bañada constantemente por un flujo de partículas cargadas procedentes del Sol —lo que se conoce como el viento solar— y envía líneas de su propio campo magnético al cosmos.
Nuestra ubicación en el espacio está inundada por este campo, que actúa como escudo contra la radiación extrema y potencialmente nociva que pudiera llegar. También define la magnetosfera del planeta, una región dominada por el campo magnético terrestre y llena de energía que aumenta con el viento solar y que se libera esporádicamente al entorno cercano a la Tierra.
Ahí es donde entra en escena la “meteorología”. En ocasiones, experimentamos tormentas eléctricas que interactúan con los cinturones de radiación, la atmósfera y la superficie de la Tierra. Uno de los ejemplos más famosos son las auroras que pueden verse en los polos. Estos halos de luz se forman cuando el viento solar perturba las capas superiores de nuestra atmósfera.
Aurora sobre Noruega
La meteorología espacial tiene un impacto real en nuestras actividades y supone un riesgo importante para los viajes espaciales, tanto humanos como robóticos. Las ráfagas de partículas de alta energía procedentes del Sol pueden contener hasta cien millones de toneladas de material, y este puede atravesar las paredes de las naves o afectar a sus sistemas electrónicos, inhabilitar satélites y, en la Tierra, puede provocar fallos en transformadores y en la red eléctrica. En la actualidad, unos 1.800 satélites activos circunvalan nuestro planeta, y cada vez dependemos más de la tecnología espacial.
“Esto ilustra la necesidad creciente de previsiones de meteorología espacial más precisas —constata Philippe Escoubet, científico de proyecto para la misión Cluster de la ESA—. Para comprender y pronosticar los fenómenos meteorológicos, tenemos que saber más sobre la relación entre la Tierra y el Sol, así como sobre la apariencia y la actividad del entorno magnético alrededor de la Tierra. Y precisamente ahí es donde Cluster nos está ayudando”.
Hay varias naves investigando el entorno magnético alrededor de la Tierra y su interacción con el viento solar. Se trata de esfuerzos colaborativos a nivel internacional, como los observatorios Cluster y Swarm de la ESA, la misión Multiescala Magnetosférica (MMS) y las sondas Van Allen y THEMIS de la NASA, y las misiones japonesas Arase y Geotail de la JAXA/ISAS.
Cluster comprende cuatro naves idénticas que vuelan en formación piramidal y es capaz de recopilar datos increíblemente detallados de la estructura compleja y las fluctuaciones de nuestro entorno magnético.
Este cuarteto lleva casi cuatro décadas cartografiando nuestra magnetosfera e identificando flujos de plasma frío e interacciones con el viento solar, y estudiando nuestra magnetocola, una extensión de la magnetosfera que se extiende más allá de la Tierra en dirección opuesta al Sol. La misión también ha elaborado un modelo de las turbulencias a pequeña escala y de las intrincadas dinámicas del propio viento solar, y ha contribuido a explicar los misterios de las auroras terrestres.
La ciencia de la meteorología espacial
Aunque este catálogo de descubrimientos ya es impresionante en sí, Cluster sigue produciendo nuevos hallazgos, especialmente en lo relativo a la meteorología espacial. Recientemente, la misión ha sido clave para construir modelos más precisos del campo magnético de nuestro planeta, tanto cerca de la superficie (a las denominadas altitudes geosíncronas) como a gran distancia, algo nada fácil.
Estos últimos modelos se basaban en datos de Cluster y otras misiones mencionadas más arriba, elaborados por científicos como Nikolai Tsyganenko y Varvara Andreeva, de la Universidad Estatal de San Petersburgo (Rusia). Ofrecen una manera de trazar líneas de campo magnético y determinar cómo evolucionan y cambian durante las tormentas, creando así un mapa magnético de todos los satélites actualmente en órbita alrededor de la Tierra hasta a altitudes bajas.
Además, la misión Swarm de la ESA también ofrece información sobre el campo magnético de nuestro planeta. Lanzada en 2013 y formada por tres satélites idénticos, Swarm mide con precisión las señales procedentes del núcleo, el manto, la corteza y los océanos, así como de la ionosfera y la magnetosfera.
“Este tipo de investigación es valiosísimo —señala Escoubet—. Las emisiones inesperadas o extremas pueden dañar gravemente a los satélites que tenemos orbitando la Tierra, así que mejorar su seguimiento, a la vez que comprendemos mejor la estructura dinámica del campo magnético terrestre, es clave para su seguridad”.
