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    Para imaginar una atmósfera con fugas, El equipo de cohetes de la NASA se dirige al norte

    Fotografía de larga exposición del cielo nocturno sobre Ny-Ålesund, Svalbard. Crédito:Chris Pirner

    En una fría mañana de principios de diciembre, un equipo de científicos de cohetes de la NASA se reunirá en la sala de control en Ny-Ålesund, Svalbard, un archipiélago remoto frente a la costa norte de Noruega. Aquí, en el rango de cohetes más septentrional del mundo, operado por el Centro Espacial Andøya de Noruega, el reloj puede marcar las 8 a.m., pero el sol no saldrá, para ese momento, no se habrá asomado por el horizonte en más de un mes.

    Por un mes Ny-Ålesund será el hogar del equipo de cohetes detrás de la misión VISIONS-2 de la NASA, abreviatura de Visualización del flujo de salida de iones a través de la detección de átomo neutro-2. Se han aventurado a este lugar extremo para ver de cerca el escape atmosférico, el proceso por el cual la Tierra está filtrando lentamente su atmósfera al espacio. Comprender el escape atmosférico en la Tierra tiene aplicaciones en todo el Universo:desde predecir qué planetas lejanos podrían ser habitables, a reconstruir cómo Marte se convirtió en la desolación, paisaje expuesto que es hoy. VISIONS-2 está programado para lanzarse no antes del 4 de diciembre de 2018.

    Dirigido por Doug Rowland del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, VISIONS-2 es una misión de cohete sonora, un tipo de cohete suborbital que abrevia, vuelos dirigidos al espacio antes de volver a la Tierra unos minutos más tarde. Los cohetes de sondeo son únicos entre las naves espaciales científicas por su destreza superior:pueden transportarse a lugares remotos, donde se apuntan y disparan a eventos de corta duración, como la formación repentina de la aurora boreal, en cualquier momento.

    La aurora boreal es de gran interés para el equipo de VISIONS-2, pero no solo por su brillo de otro mundo. El juego de las auroras son impulsores fundamentales en el proceso de escape atmosférico, donde los planetas, incluida la Tierra, filtrar gradualmente su atmósfera al espacio.

    "La Tierra está perdiendo peso, "dijo Thomas Moore, un físico espacial Goddard que se especializa en escape atmosférico. "Ha habido suficientes observaciones para saber que entre cien y varios cientos de toneladas de atmósfera van al espacio todos los días".

    (No se preocupe, a ese ritmo, Moore estima, La Tierra conservará su atmósfera durante aproximadamente mil millones de años).

    Magnetosfera de la Tierra, mostrando las cúspides polares norte y sur (ilustración). Crédito:Centro Espacial Andøya / Trond Abrahamsen

    Sospechamos que la Tierra estaba perdiendo atmósfera desde al menos 1904, cuando Sir James Jeans publicó por primera vez su obra The Dynamical Theory of Gases, sentar las bases teóricas para el escape atmosférico. Pero hay un elemento que se está desvaneciendo y que todavía presenta un misterio. Los científicos habían pensado durante mucho tiempo que el oxígeno, con un peso de 16 veces la masa de hidrógeno, era demasiado pesado para escapar de la gravedad de la Tierra.

    "Para escapar de la Tierra, el oxígeno requeriría algo así como 100 veces la energía que normalmente tiene, "dijo Rowland, el investigador principal de la misión. "Sólo la fracción más pequeña debería hacerlo". Pero cuando los científicos finalmente subieron y buscaron en los años 60 y 70, eso no es lo que encontraron. De hecho, el espacio cercano a la Tierra está repleto de mucho más oxígeno transportado por la Tierra de lo que cualquiera hubiera esperado.

    "¿Pero cómo llegó allí? Necesitas procesos que energicen ese oxígeno lo suficiente para escapar, "dijo Rowland.

    La aurora resulta, es uno de esos procesos. Las auroras se forman cuando los electrones energéticos, acelerado en los campos eléctricos y magnéticos en el espacio cercano a la Tierra, chocar contra los gases atmosféricos y excitarlos, que emiten brillantes tonalidades de rojo, verde, y amarillo a medida que se relajan de nuevo a un estado de menor energía. Pero estos electrones rebeldes también crean una cascada de estragos en el proceso, incluida la conducción de corrientes eléctricas que calientan la atmósfera superior en parches manchados. En algunos casos, que el calentamiento es suficiente para dar a los átomos de oxígeno extraviados la energía suficiente para escapar. "Es como poner un elemento calefactor en la sopa; con el tiempo, va a empezar a hervir, "dijo Rowland.

    VISIONES-1, el precursor de la misión actual, lanzado desde el Poker Flat Research Range en Alaska en 2013, donde estudiaron la salida de oxígeno de las auroras que se forman en el lado nocturno de la Tierra, la parte del planeta que está temporalmente alejada del Sol. Para la misión VISIONS-2, el equipo viajará a una parte única del mundo donde se pueden encontrar las auroras del lado del día.

    Una vez al día, Svalbard pasa bajo una característica inusual en la magnetosfera de la Tierra conocida como la cúspide polar. Las cúspides polares se forman en los polos norte y sur en el lado del planeta que mira hacia el Sol, y son los únicos lugares donde las partículas del viento solar pueden fluir directamente a nuestra atmósfera. Las cúspides son como puentes magnéticos entre la Tierra y el espacio, donde los electrones energéticos del Sol chocan contra las partículas atmosféricas y crean una aurora en el lado del día.

    VISIONS-1 se lanza desde el Poker Flat Research Range en Alaska el 6 de febrero, 2013. Crédito:NASA / Goddard / Chris Perry

    VISIONS-2 volará dos cohetes hacia la cúspide polar norte, donde utilizará una técnica de imágenes para mapear la salida de oxígeno de la aurora. Usando esta técnica, VISIONS-2 adopta un enfoque diferente al de muchas otras misiones, que intentan combinar datos de muchos eventos de flujo de salida. En lugar de, VISIONS-2 espera adquirir una gran cantidad de datos sobre un solo evento de salida de oxígeno. No todos los eventos de salida son iguales, pero comprender uno en gran detalle proporcionaría un valor científico significativo.

    "Es como si estuvieras tratando de estudiar tornados, podría medir los vientos mientras varios tornados pasan volando a diferentes distancias de su casa, ", dijo Rowland." Te daría una idea de cómo se ve un tornado 'promedio'. Lo que queremos hacer en cambio es observar de manera integral un tornado, para comprender cómo funciona en detalle ".

    VISIONS-2 tiene que ver con comprobar si el proceso de calentamiento y activación del oxígeno en la aurora del lado diurno, dentro de la cúspide polar, es el mismo que el descubierto en el lado nocturno, y cómo lo hace. Está lejos de ser una conclusión inevitable ya que el lado del día y el lado de la noche muestran algunas diferencias marcadas.

    "El flujo de iones en la cúspide es más constante y de menor energía, mientras que en el lado nocturno hay más ráfagas y puede ser de mayor energía, Rowland explicó. Además, el ambiente es diferente entre la cúspide y el lado nocturno, así que buscamos puntos en común y diferencias ".

    VISIONS-2 no será el único cohete que se lanzará desde esta ubicación remota:es el primero de los nueve cohetes que suenan que se lanzarán durante los próximos 14 meses como parte de la Iniciativa Gran Desafío:Cusp. Dibujando investigadores de los Estados Unidos, Canadá, Noruega, el Reino Unido y Japón, el Grand Challenge es una colaboración internacional para explorar la cúspide polar norte, con suerte, descifrar el código de este portal inusual entre la Tierra y el espacio.

    VISIONS-2 está programado para lanzarse desde Ny-Ålesund, Alcance del cohete Svalbard en diciembre de 2018. La ventana de lanzamiento se extiende del 4 al 18 de diciembre.


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