Se ha revelado el misterioso origen de las auroras boreales

(CNN) – La aurora boreal, o auroras boreales, podría describirse fácilmente como el mayor espectáculo de luces de la Tierra. Un fenómeno que es exclusivo de las latitudes más altas y que ha asombrado a los científicos durante siglos.

El misterio que rodea a las causas de la aurora boreal se ha especulado, pero nunca se ha probado, hasta ahora.

El gran misterio de la aurora finalmente resuelto

Un grupo de físicos de la Universidad Estatal de Iowa finalmente ha demostrado que “las auroras más brillantes son producidas por poderosas ondas electromagnéticas durante las tormentas geomagnéticas”, según un estudio recientemente publicado.

El estudio muestra que estos fenómenos, también conocidos como ondas de Alfven, aceleran los electrones hacia la Tierra, haciendo que las partículas produzcan el espectáculo de luces que conocemos como auroras boreales.

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“Las mediciones revelaron que esta pequeña población de electrones experimenta una ‘aceleración resonante’ por el campo eléctrico de la onda Alfven, similar a un surfista que atrapa una ola y se acelera continuamente a medida que el surfista se mueve junto con la ola”, dijo Greg Howes, profesor asociado en el Departamento de Física y Astronomía en la Universidad de Iowa y coautor del estudio.

Esta idea de los electrones “navegando” en el campo eléctrico es una teoría introducida por primera vez en 1946 por un físico ruso, Lev Landau, que se denominó amortiguación de Landau. Su teoría ahora ha sido probada.

Recreando la aurora boreal

Los científicos han entendido durante décadas cómo es más probable que se cree la aurora, pero ahora han podido simularla, por primera vez, en un laboratorio en el Large Plasma Device (LPD) en la UCLA’s Basic Plasma Science Facility.

Los científicos utilizaron una cámara de 20 metros de largo para recrear el campo magnético de la Tierra utilizando las poderosas bobinas de campo magnético en el LPD de UCLA. Dentro de la cámara, los científicos generaron un plasma similar al que existe en el espacio cerca de la Tierra.

“Utilizando una antena especialmente diseñada, lanzamos ondas Alfven hacia abajo de la máquina, muy parecido a agitar una manguera de jardín hacia arriba y hacia abajo rápidamente, y observar la onda viajar a lo largo de la manguera”, dijo Howes. Cuando empezaron a experimentar los electrones “navegando” a lo largo de la onda, utilizaron otro instrumento especializado para medir cómo esos electrones obtenían energía de la onda.

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Aunque el experimento no recreó el brillo colorido que vemos en el cielo, “nuestras mediciones en el laboratorio coincidieron claramente con las predicciones de simulaciones por computadora y cálculos matemáticos, lo que demuestra que los electrones que navegan en las ondas Alfven pueden acelerar los electrones (hasta velocidades de 45 millones de mph) que causan la aurora “, dijo Howes.

“Estos experimentos nos permiten hacer las mediciones clave que muestran que las mediciones espaciales y la teoría, de hecho, explican una forma importante en la que se crean las auroras“, dijo Craig Kletzing, coautor del estudio.

Los científicos espaciales de todo el país estaban encantados de escuchar la noticia. “¡Estaba tremendamente emocionado! Es muy raro ver un experimento de laboratorio que valide una teoría o modelo sobre el entorno espacial“, dijo Patrick Koehn, científico de la División de Heliofísica de la NASA. “El espacio es simplemente demasiado grande para simularlo fácilmente en el laboratorio”.

Aurora vistas desde la Estación Espacial Internacional.

Koehn cree que ser capaz de comprender el mecanismo de aceleración de los electrones que causan las auroras será útil en muchos estudios en el futuro.

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“¡Nos ayuda a comprender mejor el clima espacial! El mecanismo de aceleración de electrones verificado por este proyecto está funcionando en otras partes del sistema solar, por lo que encontrará muchas aplicaciones en la física espacial. También será útil en la predicción del clima espacial, algo que la NASA está muy interesada“, dijo Koehn en un correo electrónico a CNN.

Un largo camino por recorrer

Ahora que se ha demostrado la teoría de cómo se crea la aurora iluminadora, todavía queda un largo camino por recorrer para pronosticar qué tan fuerte será cada tormenta.

Predecir qué tan fuerte será una tormenta geomagnética en particular, basándose en observaciones del Sol y mediciones de naves espaciales entre la Tierra y el Sol, sigue siendo un desafío sin resolver “, dijo Howes en un correo electrónico.

“Hemos establecido el vínculo de los electrones que navegan en ondas Alfven a unas 10,000 millas sobre la superficie de la Tierra, y ahora debemos aprender a predecir la fuerza de esas ondas Alfven utilizando observaciones de naves espaciales”, agregó.