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» » La importancia de estar magnetizados, frente al viento solar

Nuestros más cercanos vecinos planetarios, Marte y Venus, no tienen océanos, lagos ni ríos.  Algunos investigadores han especulado que estos se secaron debido al soplo del viento solar, y que nuestra Tierra ha escapado a este destino porque su fuerte campo magnético desvía el viento. Sin embargo, ha surgido un debate sobre si el campo magnético realmente nos brinda algún tipo de protección.


La controversia surge a partir de las últimas observaciones recientes que se muestran de Marte y de Venus, ya que parece que están perdiendo iones de oxígeno de sus atmósferas al mismo ritmo, más o menos, que la Tierra. Esto ha sido una sorpresa, dado que sólo la Tierra tiene un fuerte campo magnético dipolar que puede evitar que las partículas del viento solar choquen directamente contra la atmósfera superior y arranquen los iones hacia el espacio exterior.

"Mi opinión es que la hipótesis del escudo magnético no está probada", dice Robert Strangeway, de la UCLA. "No hay ninguna acumulación de datos que justifique esa invocación a los campos magnéticos."

Cada uno de los tres planetas está perdiendo cada hora alrededor de una tonelada de su atmósfera hacia el espacio. Parte de este material se perdió originalmente en forma de agua, por lo que surge la pregunta: ¿cómo que los planetas terminan con cantidades tan diferentes de agua, si todos ellos tienen esas "fugas" al espacio en ratios similares?

"El problema, obviamente, es que se adoptan las tasas actuales y se trata de adivinar lo que pasó hace miles de millones de años atrás", explica Janet Luhmann de la Universidad de California, Berkeley. Ella cree que lo que ha marcado la diferencia en el pasado, cuando el viento solar se suponía más fuerte, fue precisamente el campo magnético de la Tierra.

"La gente no está poniendo todas las cartas sobre la mesa", espetó. "No podemos decir que los campos magnéticos no han sido importantes partiendo sólo de los datos actuales."

Tanto Luhmann como Strangeway, están de acuerdo en que clarificar lo que hace que un planeta sea húmedo y otro seco, y eso requiere más información sobre cómo se pierde la atmósfera en función de las emisiones del sol.

El embate del viento solar

La causa principal del escape de iones de las atmósferas planetarias es el viento solar, que no es otra cosa que el enorme flujo de partículas de alta velocidad que expulsa el Sol, principalmente protones y electrones. Debido a que estas partículas transportan una carga, sus rutas se comban cuando se encuentran con un campo magnético.

Para los no magnetizados Marte y Venus, el viento solar básicamente barre directamente la atmósfera superior y arrastra consigo los iones llevándolos hacia el espacio. El campo magnético de la Tierra antepone una barrera para el viento solar, llamada la magnetosfera, pero aún así, consigue despojar los iones despojado a través de un rodeo. Básicamente, en la interacción del viento solar con el campo magnético de la Tierra transfiere parte de su energía dentro de la atmósfera superior de las regiones polares. Las auroras visibles en las altas latitudes son una manifestación de esta transferencia. Pero esto, a su vez, calienta los iones atmosféricos lo suficiente para que escapen en su subida a los polos, formando el "flujo saliente de iones polares".

"El campo magnético es un obstáculo para el viento solar, pero también un embudo", señala Strangeway. El efecto del viento solar sobre la Tierra es menos uniforme que en Marte o Venus; sin embargo, la tasa de pérdida neta es aproximadamente la misma.

Strangeway, lo explica en términos de momentum (cantidad de movimiento). El viento solar pierde algo de su momentum, cuando recorre cualquier planeta. La física básica nos dice que este momentum tiene que ir a alguna parte, y según Strangeway, entra en la atmósfera dela región polar energizando los iones hasta conseguir velocidades que les impelen a escapar de la gravedad de la Tierra. La presencia de un campo magnético cambia el mecanismo de esta transferencia del momentum, pero el resultado final es parecido.

Al menos, eso parece ser el caso ahora.

Pérdida de agua equivalente

Los planetas pierden unos pocos cientos de gramos de iones por segundo, pero esta pérdida se extiende sobre una región muy grande del espacio, por lo que es todo un reto medirlo con precisión. Los satélites en órbita alrededor de la Tierra detectan los iones de alta velocidad que salen de los polos, pero los científicos no están seguros de la cantidad real que escapa al espacio, en lugar de volver a la atmósfera a través de la magnetosfera de la Tierra.

Las observaciones de Marte y Venus han sido todavía más difíciles de conseguir. El Mars Express (que orbita Marte desde el 2003) y el Venus Express (orbitando Venus desde 2006), han suministrado mucho más datos que las limitadas misiones planetarias anteriores.

"Ahora mismo los ratios para los tres planetas son casi iguales para determinados iones", apunta Luhmann. "Nadie está discutiendo eso".

Aparte del oxígeno, también se han medido otros iones en su escape hacia el espacio, como el monóxido de carbono ionizado y moléculas de dióxido de carbono, que también incluyen el oxígeno. También se pierden iones de hidrógeno, aunque son difíciles de distinguir de los protones del viento solar. No obstante, los investigadores asumen que se escapan aproximadamente dos hidrógenos por cada uno de oxígeno (el razonamiento es que si esto no fuera así, la atmósfera hace ya mucho tiempo se hubiese vuelto altamente oxidante o reductiva). El efecto neto es que se pierden moléculas de H2O.

Los investigadores convierten los iones de oxígeno que se pierden en una tasa de pérdida de agua equivalente, luego tratan de estimar la cantidad de agua que ha perdido cada planeta a lo largo de su larga historia.

Marte es el ejemplo favorito, debido a que la geología del planeta indica que hubo una gran cantidad de agua líquida en su superficie hace unos 3,5 mil millones de años. Tenemos menos evidencias de Venus, pero también es probable que tuviese un pasado húmedo.

"Los tres planetas parten de un presupuesto decente de agua", destaca Luhmann.

Strangeway ha calculado la cantidad de agua que cada planeta han perdido en el espacio, asumiendo que las tasas actuales se hayan mantenido constantes durante los últimos 3,5 mil millones de años. Imaginando toda esta agua vertida uniformemente a lo largo de la superficie, Marte, la Tierra y Venus habrían perdido cada uno, una capa de agua de 30, 9 y 8 centímetros de espesor, respectivamente.

"Eso no es mucho", admite Strangeway. Definitivamente no es suficiente para explicar las características geológicas de Marte.

Una señal es la pérdida de átomos neutros, que siguen sin detectarse en su mayor parte por los instrumentos de espacio actuales. Marte, posiblemente pierde muchos más átomos neutros que los demás, debido a su menor tamaño, y por lo tanto, tiene un acumulado gravitacional débil en su atmósfera. Algunas interacciones químicas pueden darle a los átomos neutros de oxígeno la suficiente velocidad para escapar de la gravedad de Marte.

Esta pérdida neutral podría ayudar a explicar por qué Marte está seco, pero no puede explicar por qué Venus está también sin agua. La velocidad de escape de Venus y de la Tierra es demasiado alta para que una pérdida neutral llegue a ser significativa.

"Venus es más complicado", apunta Strangeway. Algo diferente tuvo lugar en el pasado que pueda explicar por qué Venus tiene 100.000 veces menos agua que la Tierra.

Y una de esas diferencias es el Sol.

Variabilidad solar

No tenemos un registro directo de la historia solar, pero los astrónomos pueden estudiar otras estrellas similares a nuestro Sol a una edad más temprana. Estas estrellas jóvenes, similares al Sol, parecen ser más activas, posiblemente con vientos más fuertes y más emisión de luz ultravioleta. Por lo tanto, es probable que nuestro Sol despojara a los planetas de sus atmósferas en el pasado a un ritmo más rápido que hoy día.

Luhmann sostiene que el campo magnético de la Tierra pudo ser el mejor escudo contra un papel más activo del Sol. En comparación, las tasas de pérdida por indefensión de Venus y Marte podría contarse en un factor de mil o más, respecto a la Tierra.

Pero Strangeway no está convencido. "Soy muy cauteloso", dice. "No sé lo bastante como para explicar cómo el jóven Sol interactuaba con el campo magnético planetario."

Una manera de investigar el papel de los campos magnéticos en el pasado sería observar lo que ahora sucede durante una tormenta solar, cuando el viento solar sopla con violencia. Varias tormentas solares (o más técnicamente, "eyecciones de masa coronal") erupcionan en el Sol todos los días durante los picos del ciclo solar, pero sólo unas pocas tormentas al mes pasan por la Tierra. Y cuando lo hacen, los satélites pueden quedarse fuera de servicio y la radiación aumentar hasta niveles peligrosos en los polos.

En la Tierra, las tormentas solares aceleran a su vez la erosión atmosférica, aunque hacen falta mediciones más precisas para saber esto. Los satélites Cluster de la ESA están recopilando datos sobre la magnetosfera de nuestro planeta y la interacción del viento solar. Esta información mejorará los modelos de "clima" en la atmósfera superior, por lo que se podrá mejorar el modelo de escape atmosférico y cómo todo ello depende del viento solar y otras emisiones.

La próxima misión Maven para Marte, de la NASA, estudiará las pérdidas de iones y átomos neutros, y comprobará estos ratios de variación durante las turbulencias en la actividad y el viento solar.

Puestos a adivinar, Strangeway diría que los datos mostrarán que la diferencia entre los planetas magnetizados y no magnetizados será leve, aunque no hay ningún mecanismo alternativo para salvaguardar el suministro de agua de nuestro planeta. "Tenemos que volver al punto de partida".

  • Referencia: Sott.net, por Michael Schirber, 21 de marzo 2011
  • Fuente: Astrobiology Magazine.
  • Imágenes: 1) El plasma del viento solar al llegar a la heliopausa. Wikipedia, Archivos Voyager-1. 2) El Sol emite constantemente radiación peligrosa, pero el campo magnético de la Tierra nos protege de la mayoría de sus efectos nocivos. © NASA. 3) Las Luces del Sur (aurora australis), visto desde el satélite IMAGE. © NASA.

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Editor del blog Pedro Donaire

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