La NASA envía una misión para estudiar una zona misteriosa sobre el Polo Norte
A 400 km de altitud, las señales de radio y GPS se comportan allí de forma extraña y las naves espaciales se ralentizan.
Sobre los polos de la Tierra, brechas en el campo magnético permiten el paso del viento solar y la radiación cósmica / Andøya Space Center/Trond Abrahamsen
Hace apenas unos días, el pasado 1 de diciembre, un cohete Oriole IV fue lanzado al espacio desde la base noruega de Andøya para liberar, a varios cientos de km de altitud, el ingenio de la NASA CREX-2 (Cusp Region Experiment-2). Su objetivo: estudiar los extraños fenómenos que suceden en la atmósfera sobre el Polo Norte de la Tierra. Allí, en efecto, cuando el Sol está en su punto más alto, se abre una brecha en forma de embudo en el campo magnético terrestre, el escudo natural que nos protege de las partículas cargadas de origen solar y de los nocivos rayos cósmicos que nos bombardean continuamente desde el espacio. Y a través de esa brecha, llamada ‘cúspide polar’ (y que también se produce en el Polo Sur) la radiación penetra, en línea recta, hasta la atmósfera.
Pero eso no es todo. Además, las señales de radio y GPS se comportan de manera extraña cuando viajan a través de esa parte del cielo. Y para colmo, en los últimos 20 años, los científicos y los operadores de naves espaciales han venido notando algo todavía más inusual: cuando las naves espaciales pasan por esta región, su velocidad disminuye.
“Aproximadamente a 400 km sobre la Tierra -explica Mark Conde, físico de la Universidad de Alaska Fairbanks e investigador principal del CREX-2- las naves espaciales parecen más pesadas, como si hubieran llegado a su tope de velocidad”. La razón es porque en la cúspide polar el aire es notablemente más denso que el que las naves encuentran en otras rutas orbitales alrededor de la Tierra. Pero nadie sabe por qué eso es así ni cómo ese fenómeno puede tener lugar. La misión de CREX-2 es, precisamente, la de averiguarlo.
Los trazadores liberados por la misión CREX-2 ‘pintarán’ el cielo para que los investigadores puedan estudiar los vientos / NASA/Lee Wingfield
Dos años de retraso
La misión ha partido con dos años de retraso. Estaba inicialmente prevista para 2019, pero aunque estaba completamente lista para su lanzamiento, no llegó a despegar, ya que en aquél momento había muy poca actividad solar y las condiciones no eran adecuadas para llevar a cabo el estudio. Después, en 2020, la pandemia de COVID 19 retrasó nuevamente el vuelo. Y ahora, con el Sol en una etapa más activa y las condiciones mucho más favorables para estudiar la cúspide, CREX-2 ha sido finalmente lanzada.
Una ‘bolsa’ de aire pesado
Si bien la densidad de la atmósfera terrestre disminuye rápidamente con la altura, se mantiene constante horizontalmente. Es decir, a cualquier altitud dada, la atmósfera tiene aproximadamente la misma densidad en todo el mundo.
Pero eso no sucede en la cúspide, a 400 km sobre el Polo Norte, donde hay una bolsa de aire aproximadamente una vez y media más densa de lo que es habitual a esa altitud. Según Conde, “no se puede simplemente aumentar la masa en una región en un factor de 1,5 y no hacer nada más, o el cielo se caerá”. Algo invisible, pues, está soportando toda esa masa extra, y CREX-2 tiene como objetivo descubrir exactamente qué.
Varias posibilidades
Según los investigadores, una posible explicación sería la presencia de efectos eléctricos y magnéticos en la ionosfera, la capa superior de la atmósfera, que está ionizada por el Sol. Eso significa que esa capa contiene partículas cargadas eléctricamente, lo que podría ayudarla a soportar el aire más denso, o también causar un calentamiento que genere vientos verticales para mantener la bolsa de aire denso ahí arriba. En cualquier caso, CREX-2 dispone de una serie de instrumentos diseñados especialmente para medir estos efectos.
Otra explicación para el fenómeno sería que el aire en toda la columna vertical de la cúspide es más denso que el de su entorno. Así, apilado sobre un aire más pesado, el aire denso a 400 km de altura se mantendría flotando. Pero tener una columna de aire más pesado también debería producir vientos horizontales o incluso en forma de vórtice. Y CREX-2 está diseñado para buscar esos vientos.
Una tarea, por cierto, nada sencilla. De hecho, para conseguirlo el cohete expulsará 20 botes del tamaño de latas de refresco, cada uno con su propio motor, en cuatro direcciones distintas. Los recipientes están programados para romperse a diferentes altitudes. Y cuando exploten, liberarán trazadores de vapor (partículas que a menudo se encuentran en exhibiciones de fuegos artificiales que brillan al dispersar la luz solar o al exponerse al oxígeno) en una cuadrícula tridimensional en el cielo. El viento ‘pintará’ el cielo con esas nubes brillantes, revelando cómo se mueve el aire en aquella inusual parte de la atmósfera.
Una logística complicada
La logística para conseguirlo, sin embargo, es complicada. Los investigadores necesitan ver estos trazadores desde varios ángulos a la vez para entender del todo los patrones de viento. Por eso, los científicos estarán repartidos por toda Escandinavia y tomarán fotografías de los trazadores casi al mismo tiempo, todos en un lapso de 20 a 30 minutos. Un estudiante los documentará desde un avión que vuela desde Reikiavik, Islandia, y otros capturarán los brillos desde dos puntos diferentes de la isla noruega de Svalbard.
La cúspide, además, sólo existe alrededor del mediodía local, pero el cielo debe estar oscuro para que el brillo de los trazadores sea visible. Es por eso que CREX-2 ha sido lanzado a mediados del invierno, cuando hay muy poca luz solar en estas latitudes extremas del norte.
“Es como enhebrar una aguja” -afirma Conde-. Tenemos alrededor de una hora o dos al día en que las condiciones son adecuadas para realizar el experimento”. Y por lo menos dos de las estaciones necesitan una vista clara de los trazadores para una recopilación de datos suficiente. La ventana de lanzamiento de 2019 estuvo abierta durante 17 días, pero ninguno de ellos fue adecuado para que CREX-2 volara.
Ahora, por fin, los investigadores han conseguido poner en marcha la misión. “El negocio de los cohetes es un juego de alto riesgo -concluye Conde-. Te pasas dos o tres años desarrollando un experimento, pero al final todo se reduce a elegir cuándo presionar el botón para capturar la ciencia que deseas”. Y en ocasiones, ese momento no llega.
