Audrey Schillings defendió recientemente su tesis doctoral sobre la pérdida atmosférica de la Tierra y cómo varía con las condiciones del viento solar. Audrey trabajó en el Instituto Sueco de Física Espacial y se matriculó en la Universidad Tecnológica de Luleå como miembro de su Escuela de Graduados en Tecnología Espacial.

En la tesis Audrey Schillings muestra cómo la salida de iones de oxígeno aumenta con el aumento de la presión dinámica del viento solar, con la dirección sur del campo magnético interplanetario y con la cantidad de radiación ultravioleta extrema. Durante las tormentas magnéticas, el flujo de salida de iones de oxígeno podría aumentar hasta 100 veces el valor del tiempo de inactividad. Los datos y modelos muestran que los iones observados dejarán la atmósfera de la Tierra y se perderán en el espacio.

Los estudios se basan en datos del cúmulo de constelaciones de satélites de la Agencia Espacial Europea, que consta de cuatro naves espaciales volando en formación. Los datos primarios son del espectrómetro de iones de clúster del sensor de iones, construido y desarrollado en Toulouse.

Las capas superiores de la atmósfera de la Tierra están sujetas a radiación ultravioleta extrema y al bombardeo de partículas energéticas desde el espacio. ambos eliminan electrones de átomos y moléculas, haciéndolos iones cargados eléctricamente. Los iones cargados eléctricamente se ven afectados por campos magnéticos y eléctricos. Los campos pueden acelerar las partículas para que superen la gravedad y puedan escapar al espacio. En particular, se ven afectados por el viento solar, una corriente de partículas cargadas que emana del sol, que lleva consigo campos eléctricos y magnéticos. También se ven afectados por el campo magnético del planeta Tierra, que a su vez afecta al viento solar y crea una burbuja en el viento solar, la magnetosfera de la Tierra.

La salida atmosférica a través de iones se ha estudiado desde la década de 1960, pero muchos detalles no han quedado claros. El papel del fuerte campo magnético planetario es uno de esos factores, en comparación con planetas no magnetizados como Marte o Venus. Se ha pensado que el campo magnético protege la atmósfera de la Tierra del viento solar, e incluso puede guiar las partículas que escapan de regreso a la atmósfera. Otra cuestión relacionada se refiere a la salida de agua durante las tormentas geomagnéticas.

"Las tormentas magnéticas son impulsadas por procesos en el sol, "explica Audrey." Conducen a una mayor afluencia de partículas y energía a la magnetosfera de la Tierra. Son particularmente interesantes, ya que se cree que son representativos de las condiciones del antiguo sistema solar, cuando el sol era joven hace unos 4 mil millones de años. Tierra, Marte y Venus no pierden gran parte de su atmósfera ahora, pero tal vez fue diferente en el pasado? "

Las tormentas magnéticas no ocurren muy a menudo, por lo que contribuyen bastante poco al conjunto total de datos. Al mismo tiempo, la magnetosfera de la Tierra es grande, por lo que es muy importante dónde se encontraba la nave espacial en la magnetosfera durante una tormenta.

"Mi primera tarea fue desarrollar un nuevo método para observar el cambio relativo del flujo de iones en la parte de la magnetosfera donde se ubicaban las naves espaciales. Descubrimos que el flujo de iones podría aumentar casi cien veces durante una tormenta, "dice Audrey.

El siguiente paso fue estudiar cómo el flujo de salida de la Tierra variaba con las condiciones del viento solar de una manera similar a cómo se había estudiado esto para Marte en otra investigación reciente. El estudio de Marte indicó que el flujo de salida durante las tormentas, y así en el pasado, probablemente fue más bajo que ahora. Por lo tanto, tenemos motivos para cuestionar la imagen de que el campo magnético de la Tierra protege la atmósfera. Los procesos que estudiamos se vuelven más eficientes cuando el fuerte campo magnético planetario ayuda a recolectar energía del viento solar y canalizarla hacia la atmósfera.

"Nuestro estudio de cómo aumenta el flujo de salida durante las tormentas da una idea de cuánta atmósfera se puede perder en un planeta recién formado. Posiblemente también muestra que un campo magnético planetario puede ayudar a eliminar la atmósfera de un planeta. Este fue un descubrimiento sorprendente, "dice Audrey.