El espacio interplanetario no es nada tranquilo. Partículas cargadas de alta energía del Sol, así como desde más allá de nuestro sistema solar, pasar zumbando constantemente. Estos pueden dañar los satélites y poner en peligro la salud de los astronautas; sin embargo, por suerte para la vida en la Tierra, el planeta está cubierto por una burbuja magnética protectora creada por su campo magnético. Esta burbuja llamada magnetosfera, desvía la mayoría de las partículas dañinas de alta energía.

Sin embargo, algunos se escabullen, y a la vanguardia de descubrir cómo sucede esto está la misión Magnetosférica Multiescala de la NASA, o MMS. Los nuevos resultados muestran que los remolinos de plasma espacial en forma de tornado crean un límite lo suficientemente tumultuoso como para permitir que las partículas se deslicen hacia el espacio cercano a la Tierra.

MMS, lanzado en 2015, utiliza cuatro naves espaciales idénticas que vuelan en formación piramidal para observar en tres dimensiones el entorno magnético alrededor de la Tierra. La misión estudia cómo las partículas se transfieren a la magnetosfera centrándose en las causas y efectos de la reconexión magnética, un evento explosivo donde las líneas del campo magnético se cruzan, lanzando electrones e iones del viento solar a la magnetosfera.

Combinando observaciones de MMS con nuevas simulaciones por computadora en 3D, Los científicos han podido investigar la física a pequeña escala de lo que está sucediendo en las fronteras de nuestra magnetosfera por primera vez. Los resultados, publicado recientemente en un artículo en Comunicaciones de la naturaleza , son clave para comprender cómo el viento solar a veces entra en la magnetosfera de la Tierra, donde pueda interferir con los satélites y las comunicaciones GPS.

Dentro de la magnetosfera la densidad del plasma espacial:partículas cargadas, como electrones e iones, es mucho más bajo que el plasma exterior, donde prevalece el viento solar. EL limite, llamada magnetopausa, se vuelve inestable cuando las dos regiones de densidad diferente se mueven a velocidades diferentes. Remolinos gigantes, llamadas ondas de Kelvin Helmholtz, se forman a lo largo del borde como olas del océano rompiendo. El límite una vez liso se enreda y se aprieta, formando tornados de plasma, que actúan como ojos de buey para el transporte de partículas cargadas desde el viento solar hacia la magnetosfera.

Las ondas de Kelvin Helmholtz se encuentran en todo el universo donde dos materiales de diferente densidad se mueven uno al lado del otro. Se pueden ver en formaciones de nubes alrededor de la Tierra e incluso se han observado en otras atmósferas planetarias de nuestro sistema solar.

Usando simulaciones por computadora a gran escala de esta mezcla, realizado en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Oak Ridge, Tennesse, en la supercomputadora Titán, y comparándolos con las observaciones que tomó MMS al pasar por una región de este tipo en el espacio, los científicos pudieron demostrar que los tornados eran extremadamente eficientes en el transporte de partículas cargadas, mucho más de lo que se pensaba anteriormente. Las comparaciones entre las simulaciones y las observaciones permitieron a los científicos medir las dimensiones exactas de los tornados. Descubrieron que estos tornados eran grandes y pequeños:los que llegaban a 9, 300 millas generaron tornados más pequeños de 60 a 90 millas de ancho y más de 125 millas de largo.

MMS se mudó recientemente a una nueva órbita, volando en el otro lado de la Tierra, lejos del Sol. Aquí también, continuará estudiando la reconexión magnética, pero enfóquese en cómo la energía y las partículas interactúan dentro de la magnetosfera de la Tierra, en la larga cola magnética que se arrastra. Comprender estos procesos fundamentales en la vecindad de la Tierra ayuda a mejorar nuestra conciencia situacional del espacio que nos rodea, información crucial a medida que se llena cada vez más de satélites y sistemas de comunicaciones de los que dependemos.