Detectaron por primera vez un “huracán espacial” en la Tierra

Ya conocemos el fenómeno meteorológico de los ciclones tropicales (huracanes o tifones), que a menudo causan grandes daños en la infraestructura a través de fuertes vientos e inundaciones violentas, como resultado de la marejada costera del océano y las lluvias torrenciales; lamentablemente también suelen dejar como saldo víctimas fatales. Se caracterizan por un centro de baja presión, fuertes vientos con una disposición espiralada de nubes imponentes, que dejan lluvias torrenciales y hasta tornados. Todo esto se desarrolla en la capa más baja de la atmósfera, la tropósfera.

Recientemente, el grupo de investigación del profesor Zhang Qinghe, de la Facultad de Ciencias Espaciales y Física del Instituto de Ciencias Espaciales, publicó su trabajo "Un huracán espacial sobre la ionosfera polar de la Tierra" en Nature Communications, con importantes contribuciones del profesor Zhang Yongliang del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins State Key, y el grupo del profesor Wang Chi del Centro de Ciencias Espaciales e Investigación Aplicada de la Academia de Ciencias de China.

Mediante el uso de observaciones satelitales exhaustivas en la ionósfera y magnetósfera, y un modelo de magnetósfera en 3D con simulaciones MHD globales de alta resolución, hicieron el primer hallazgo de un "huracán espacial". Las detecciones se realizaron el 20 de agosto de 2014, de acuerdo con las observaciones de la Universidad de Shandong.

El equipo de científicos de China, EE.UU., Noruega y el Reino Unido, encontró a partir de cuatro observaciones de satélites DMSP (Programa de Satélites Meteorológicos de Defensa), un punto auroral parecido a un ciclón enorme, con una duración de 8 horas aproximadamente, un diámetro de más de 1000 km, múltiples brazos, y una tendencia de rotación en sentido antihorario alrededor del polo norte magnético, con velocidades registradas nunca antes vistas de 2100 m/s.

¿Qué es un huracán espacial?

Se lo llama “huracán espacial” por algunas similitudes y comparativas que se pueden hacer con un verdadero huracán de atmósfera baja. Un huracán en la atmósfera superior de la Tierra debe ser violento, y transferir eficientemente la energía e impulso del viento solar o magnetósfera a la ionosfera terrestre.

El punto auroral de larga duración en la ionosfera y magnetósfera polar (parecido a un enorme ciclón), hallado por los científicos durante una baja actividad solar y geomagnética, mostró un fuerte flujo de plasma horizontal circular con cortante de flujo alrededor de los bordes, además un centro de flujo casi nulo (como el ojo del huracán), y una aurora en forma de ciclón coincidente causada por una fuerte precipitación de electrones, asociada con intensas corrientes alineadas al campo magnético ascendente.

Se detectaron flujos ascendentes de iones con aumento de temperatura de aproximadamente 1000 K, y una estructura magnética bipolar negativa a positiva, que implica una perturbación del campo magnético circular. Cerca del centro los electrones precipitados se aceleraron sustancialmente (aproximadamente 10 keV), así el “huracán” impartió una gran deposición de energía y momento en la ionosfera, a pesar de las condiciones extremadamente "silenciosas". Estas características son muy similares al huracán en atmósfera baja, por lo que el equipo lo nombra analógicamente como "huracán espacial".

El modelado

A diferencia de sus homólogos terrestres, los huracanes espaciales son difíciles de ver. En lugar de ocasionar tormentas de agua, este fenómeno generó una precipitación de electrones en la ionósfera. Sin embargo, no creó auroras boreales visibles desde latitudes más bajas, como ocurre con las tormentas solares, en las que el viento solar llega repleto de partículas cargadas, como en este caso. Al contrario, las condiciones fueron "calmas", por lo que el equipo tuvo que recurrir al modelado para determinar qué causó el alboroto en el plasma.

El equipo de científicos modeló este proceso, y al analizar los resultados en retrospectiva descubrieron que un campo magnético interplanetario de reconexión puede producir las características que observaron en el huracán espacial (incluso, cuando el viento solar es de baja intensidad). El análisis implicó verificar la coherencia de los datos de los satélites, radares y otras fuentes, y para construir una imagen completa de lo que había sucedido y asegurarse de que se entendieran los mecanismos involucrados.

Posibles consecuencias

Los autores de este trabajo explican que, el hecho de que el huracán haya ocurrido durante un período de baja actividad geomagnética, resalta la importancia de una mejor supervisión del clima/meteorología espacial, que puede alterar por ejemplo los sistemas GPS. Qing-He Zhang indica que: “el huracán espacial puede provocar importantes efectos meteorológicos espaciales como daños en los satélites, perturbaciones en las comunicaciones por radio de alta frecuencia, y errores en la navegación por satélite y los sistemas de comunicación".