La Anomalía del Atlántico Sur

Por: Eduardo J. Carletti

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Los transbordadores fallan más sobre el Atlántico Sur

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Los controladores de la misiones espaciales cruzan los dedos cada vez que el Sol está tormentoso y los transbordadores deben volar sobre el Atlántico Sur. Por esta zona, hasta los satélites que se encuentran en órbitas bajas sufren mucho por los 'disparos' asestados por las 'balas' atómicas provenientes de nuestro Sol: en los equipos electrónicos se producen problemáticas fallas y los astronautas ven relampagueos ante sus ojos.

El campo magnético de la Tierra, que mantiene protegido nuestro planeta de las partículas atómicas cargadas que vienen del espacio exterior, es curiosamente débil por estos lugares.

La Anomalía del Atlántico Sur, tal como la denominan los expertos, es una de las razones de peso por las que se está intensificando el estudio del magnetismo terrestre. El satélite Dinamarqués llamado Ørsted, que fue lanzado en el año 1999, está dedicado puramente a la investigación del campo magnético, mientras que la misión CHAMP, del año 2000 y de origen Alemán, se encarga de las mediciones tanto del campo magnético como del campo gravitatorio.

Estos satélites muestran que la zona de peligro para satélites por encima de Brasil, Argentina y el Atlántico Sur está creciendo en tamaño hacia el Océano Indico sur.

El campo magnético terrestre en general se está haciendo progresivamente más débil con una velocidad asombrosa. Cuando un equipo Francés-Dinamarqués comparó los resultados dados por el Ørsted para el año 2000 con aquellos provenientes de un satélite norteamericano, el Magsat, de 20 años antes, se encontraron con que la disminución en la intensidad del campo sugiere que éste puede desaparecer por completo en unos mil años aproximadamente. Por esto, los expertos se están preguntando si es posible que nuestro planeta se esté preparando para intercambiar el sentido de sus polos magnéticos, como ha sucedido anteriormente, a menudo, en la larga historia de la Tierra.

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Swarm (enjambre) es una formación de tres satélites.

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Éste, y otros misterios sobre nuestro planeta magnético tendrán toda la atención que se merecen con el próximo lanzamiento del proyecto Swarm (En inglés 'Swarm' significa enjambre u horda). Se trata de tres satélites que trabajarán en conjunto para tomar mediciones del campo magnético y de sus variaciones en un modo mucho más preciso que en cualquiera de los intentos anteriores.

La misión Swarm fue una propuesta presentada ante la Agencia Espacial Europea (ESA) por Eigil Friis-Christensen (Copenhague, Dinamarca), Hermann Lühr (Potsdam, Alemania) y Gauthier Hulot (París, Francia) y cuenta con el apoyo de científicos de siete países europeos y de EE.UU. La ESA seleccionó el proyecto en el 2004 como una misión dentro lo que llaman Opportunity, un programa para explorar la Tierra. Si todo sale bien, el proyecto Swarm deberá estar operando en el 2009.

Luego de alcanzar el espacio dentro de un transbordador, los satélites adoptarán órbitas que transitan sobre los polos. El Swarm A y el B volarán lado a lado, midiendo simultáneamente el campo magnético desde posiciones de hasta 150 km de separación en dirección Este-Oeste cercana al ecuador. Su orbita en principio será a 450 km por encima de la superficie, pero hacia el final de la misión ésta bajará hasta una altitud de casi 300 km, para poder realizar medidas más precisas del magnetismo originado en la corteza terrestre.

El Swarm C siempre estará mucho más arriba, permaneciendo a más de 500 Km. de altitud a lo largo de toda la misión. En comparación a sus hermanos, el C brindará mediciones simultaneas de la intensidad del campo magnético de procedencia mucho más variada, tomadas de zonas bien distintas de nuestro planeta, y de la variación de la intensidad en medidas tomadas en la misma región pero en momentos diferentes del día.

La dínamo Terrestre auto-sustentadaEl campo magnético de la Tierra es producido principalmente por una dínamo auto-sustentada en el exterior fluido del núcleo.

Créditos: GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ)

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Separando los diferentes orígenes del magnetismo

Las brújulas magnéticas ordinarias obedecen al campo magnético principal, que es producido por corrientes eléctricas en el núcleo terrestre de hierro fundido. Pero, durante las tormentas magnéticas las brújulas se enloquecen. Ya desde el siglo 19 los científicos relacionan estas tormentas con las erupciones en el Sol.

Muchas misiones espaciales, incluyendo las recientes misiones de la ESA y la NASA: la sonda SOHO de la NASA y los cuatro satélites Cluster de la Agencia Europea, han ayudado a clarificar la conexión solar.

Vivimos dentro de una burbuja de espacio que nos protege, a la que llamamos Magnetósfera. En sus bordes, ventarrones de partículas atómicas cargadas, provenientes de Sol, batallan sin descanso con el campo magnético de nuestro planeta. Como resultado, los eventos en el espacio exterior hacen una continua contribución, altamente variable, al campo magnético total. También lo hacen las corrientes eléctricas presentes en la Ionósfera, una zona plagada de electrones libres y de moléculas de aire cargadas en la parte alta de la atmósfera y que es bien conocida por reflejar las señales de radio.
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Globo terrestre con campos magnéticos exhibidos a amplificación creciente.

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Y otros patrones, mucho más débiles, se superponen en el panorama general.

En la corteza terrestre muchas rocas poseen un magnetismo inherente que 'recuerda' la dirección del magnetismo terrestre presente en el momento en que se formaron. Estas afectan el valor del campo medido en sus cercanías. Mediante sus sutiles comparaciones a lo largo de la línea Este-Oeste, los satélites del proyecto Swarm mostrarán una "fotografía" del campo magnético de la corteza. Esta imagen tendrá una claridad sin precedentes.

Hasta el agua del océano genera corrientes eléctricas al moverse dentro del campo principal, por lo que el flujo y reflujo de las mareas tiene un pequeño efecto magnético.

Según lo miden los satélites, el campo principal es aproximadamente 6.000 veces mayor que el magnetismo proveniente de las rocas o del fondo oceánico, y unas 30.000 veces más grande que la influencia que pueden producir las corrientes generadas por las mareas oceánicas. Los científicos sólo podrán poner en orden todos los patrones de magnetismo que son generados por fuentes tan distintas con delicadas mediciones tomadas con formaciones de satélites y respaldadas por estaciones en tierra, buques y aviones cargados con instrumental sensible al campo magnético.

Cada satélite del Swarm será de ocho metros de largo y pesará entre 300 y 400 kilogramos. Estudiarán la dinámica del campo magnético de la Tierra y su interacción con el sistema terrestre.
Créditos: ESA
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Los análisis más cuidadosos revelan la presencia de un efecto más. Variaciones magnéticas generan corrientes eléctricas en el manto, la gran región que se encuentra entre la corteza y el núcleo. Estas corrientes, a su vez, provocan cambios adicionales en el campo magnético, lo que permite que los científicos puedan estimar la conductividad eléctrica del manto. Esto provee de una manera de comprobar la temperatura a la que está el material oculto en lo profundo del interior de la Tierra.

"Lo que nos entusiasma es la enorme amplitud de fenómenos que podremos estudiar, incluso con estos satélites tan pequeños" , comenta Nils Olsen del Centro Espacial Nacional en Copenhague, Dinamarca, quien analiza los resultados de la misión Ørsted mientras ayuda a planear el proyecto Swarm. "Mediante la realización de mediciones magnéticas en el espacio vamos a obtener nueva información sobre la Tierra, empezando desde del núcleo fundido, que está en lo más profundo por debajo de nuestros pies, pasando por el manto, y llegando hasta la corteza en la que vivimos nosotros. Y de ahí vamos más arriba, hasta la atmósfera superior, a través del entorno espacial local del planeta, siguiendo todo el camino hasta el mismo Sol, que es la fuente de nuestros disturbios magnéticos diarios".
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Beneficios prácticos
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Las tormentas solares pueden ser fatales para los satélites y no sólo en lo que se trata de daños provocados por la radiación. La atmósfera se infla y los vehículos que orbitan a bajas altitudes se encuentran en el aire con una resistencia que no esperaban. Los expertos solían pensar que sólo era un efecto provocado por el aire calentado por las partículas y las corrientes eléctricas presentes en las regiones polares, en dónde ocurren las auroras. Pero ahora, un acelerómetro extremadamente sensitivo, construido por Francia e instalado en el satélite CHAMP, procedente de Alemania, ha revelado que el calentamiento es provocado por las intensas corrientes presentes.

Durante el día, el viento solar empuja en dirección a los polos magnéticos.

Los tres satélites del proyecto Swarm investigarán este nuevo efecto con sus propios acelerómetros.

La vida operativa de los satélites del proyecto Swarm, desde el 2009 hasta el 2013, coincidirá con el próximo pico de actividad de tormentas en el Sol. Los beneficios prácticos inmediatos estarán centrados en el monitoreo general sobre el clima en el espacio y los eventos solares, que afectan no sólo a las naves y astronautas en órbita, sino también a los sistemas tecnológicos que se encuentran en la superficie.

Las tormentas magnéticas pueden causar daño tanto en líneas de transporte de energía como en cualquier tipo de conductos, mientras que los cambios en el campo magnético pueden afectar a cualquier sistema de navegación que utilice brújulas magnéticas. Esto incluye a las brújulas que operan por debajo de la tierra sirviendo como guía en la operación de los taladros que se usan en la excavación de pozos para la búsqueda y obtención de petróleo.

Para los científicos, el mayor beneficio del Swarm es que las mediciones de alta calidad del campo magnético proveerán de una nueva forma de 'observar' con rayos X el interior oculto del planeta. Las ondas generadas por terremotos y las variaciones en la intensidad del campo gravitatorio ya proveen actualmente una imagen del núcleo caliente, del manto rocoso que lo rodea, y de la siempre activa corteza terrestre. Pero tal imagen no es aún lo suficientemente clara como para que los investigadores puedan ponerse de acuerdo en cómo es que funciona, realmente, la maquinaria interna del planeta.

"Las mediciones del magnetismo nos darán un punto de vista fresco sobre el interior de la Tierra", dice Roger Haagmans, responsable del área de ciencia de la tierra sólida en el programa de Observación de la Tierra de la ESA. "Y el Swarm también investigará los intrigantes cambios en el núcleo terrestre que son responsables de la actual debilitación del campo magnético. Y esto es ya un tema de incumbencia práctica para muchos operadores de satélites. Con una mejor idea de las razones, podremos quizá saber qué esperar en las próximas y activas décadas de vuelo espacial que nos esperan en el futuro"

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Focus on our Magnetic Planet
(Traducido por Leandro Conde, adaptado y ampliado por Eduardo J. Carletti de http://www.esa.int/ y otros sitios de Internet)
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ZAPPING /03/06/2009