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La NASA se ha propuesto una difícil misión: descubrir el circuito eléctrico que alimenta las auroras boreales, que aún siguen siendo un gran desconocido para la ciencia en muchos sentidos. Para ello, ha lanzado dos cohetes experimentales llamados Aurora Current y Electrodynamics Structures II a altitudes de entre 406 y 187 kilómetros.
Los cohetes se lanzaron a las entrañas de una aurora boreal el 20 de noviembre desde Andøya Space en Noruega, aprovechando que el arco de la aurora estaba en una buena ubicación para obtener buenos datos que ayudarán a medir el circuito eléctrico global que subyace a la aurora boreal.
Muy por encima de nosotros, los electrones del espacio fluyen hacia nuestro cielo. A medida que se enrollan en las líneas del campo magnético de la Tierra, golpean los gases en nuestra atmósfera y los hacen brillar. Desde el suelo, los observadores ven cintas efervescentes de rubí y esmeralda: la aurora boreal y la austral, o luces del norte y del sur.
Pero las auroras son solo una parte de un sistema mucho más grande. Como una bombilla enchufada a un tomacorriente, son alimentados por un circuito eléctrico más grande que conecta nuestro planeta con el espacio cercano a la Tierra.
"Son estos electrones entrantes de alta energía los que producen la visualización de la aurora con la que estamos familiarizados, pero también hay una parte del sistema que no se ve", dice en un comunicado Scott Bounds, físico de la Universidad de Iowa e investigador principal de la misión.
Así como las partículas cargadas fluyen hacia adentro, una corriente de partículas cargadas fluye desde nuestra atmósfera hacia el espacio. Juntos, este flujo de entrada y salida completan un circuito eléctrico global conocido como corriente auroral.
Uno de los mayores misterios sobre la corriente auroral es lo que sucede en el "punto de inflexión", donde termina el flujo de entrada y comienza el flujo de salida. Este giro está en la ionosfera, una capa de nuestra atmósfera que comienza a 65 km sobre nuestra cabeza y se extiende hacia el espacio, donde las partículas cargadas y los gases neutros coexisten e interactúan.
La ionosfera es como una bulliciosa ciudad fronteriza donde los viajeros de diferentes países, que no están familiarizados con las costumbres de los demás, se encuentran e intercambian sus mercancías.
Las que llegan desde arriba son partículas del espacio cargadas eléctricamente. Acostumbrados a los caminos abiertos de par en par del espacio, rara vez chocan entre sí. Su carga eléctrica los mantiene atados a las líneas del campo magnético de la Tierra, alrededor de las cuales giran mientras caen en picada hacia nuestra atmósfera o hacia el espacio exterior.
Los que llegan desde altitudes más bajas son gases neutros de nuestro aire. Chocan entre multitudes densas, rebotando de un lado a otro cientos de veces por segundo. Sin carga eléctrica, se mueven libremente a través de las líneas del campo magnético a medida que son transportados por el viento.
En la ionosfera, estas dos poblaciones se fusionan: colisionan, se combinan entre sí y se separan nuevamente, e interactúan de formas complejas. Es una escena caótica. Y, sin embargo, esta mezcla turbulenta en la ionosfera es lo que mantiene la corriente auroral en movimiento.
Hasta la fecha, la mayoría de los estudios de la corriente auroral solo han medido el flujo de entrada y salida desde lo alto de la ionosfera, lo que simplifica las suposiciones sobre lo que sucede debajo.
UnaACES II fue diseñado para remediar eso, tomando una "instantánea" de la corriente auroral completa en un momento dado. La estrategia es hacer volar dos cohetes: uno de "alto vuelo" que mide las partículas que entran y salen de nuestra atmósfera, y un "bajo vuelo" que, al mismo tiempo, ve el intercambio dinámico en la ionosfera que mantiene todo fluye.
En el Centro Espacial Andøya en Andenes, Noruega, el óvalo auroral, el "anillo" magnético que rodea el polo magnético norte de la Tierra dentro del cual se forman las auroras, pasa por encima cada noche. Bounds y su equipo esperaron hasta que el óvalo de la aurora esté sobre sus cabezas, su pista de que la corriente de la aurora fluye por encima de ellos.
Luego, el equipo lanzó el avión de alto vuelo, con el objetivo de ver las corrientes de partículas que entran y salen de nuestra atmósfera.
Aproximadamente dos minutos después, lanzaron el avión de vuelo bajo a través de las partes bajas de la ionosfera, con el objetivo de capturar el intercambio de energía que ocurre en el punto de inflexión, donde el flujo de entrada se convierte en flujo de salida.