Un equipo de científicos internacionales de BAS, La Universidad de Iowa y el Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ han descubierto un nuevo método para explicar cómo se forman los cinturones de radiación alrededor del planeta Saturno.

Alrededor de Saturno, y otros planetas, incluida la Tierra, partículas cargadas de energía quedan atrapadas en el campo magnético. Aquí forman zonas en forma de rosquilla cerca del planeta, conocidos como cinturones de radiación, como los cinturones de Van Allen alrededor de la Tierra donde los electrones viajan cerca de la velocidad de la luz.

Datos recopilados por la nave espacial Cassini de la NASA, que orbitó Saturno durante 13 años, combinados con un modelo de computadora BAS han proporcionado nuevos conocimientos sobre el comportamiento de estos electrones que se mueven rápidamente. El descubrimiento anula la opinión aceptada entre los científicos espaciales sobre los mecanismos responsables de acelerar los electrones a energías tan extremas en los cinturones de radiación de Saturno. Los resultados del equipo se publican en la revista Comunicaciones de la naturaleza esta semana (jueves 29 de noviembre).

Siempre se ha asumido que alrededor de Saturno, los electrones se aceleran a energías extremadamente altas mediante un proceso llamado difusión radial, donde los electrones son empujados repetidamente hacia el planeta, aumentando su energía. Una forma alternativa de acelerar los electrones es su interacción con las ondas de plasma, como sucede alrededor de la Tierra y Júpiter con las ondas de Chorus. Alrededor de Saturno, Las ondas de coro se han descartado como ineficaces; sin embargo, los autores descubrieron que en el entorno único de Saturno, es otra forma de onda de plasma llamada onda en modo Z que es crítica.

Según el autor principal, Dr. Emma Woodfield de British Antarctic Survey:"Esta investigación es realmente emocionante porque siempre se ha asumido que los electrones de alta energía en el cinturón de radiación alrededor de Saturno provienen de la difusión radial. Hemos identificado una forma diferente de crear un cinturón de radiación que no Este estudio nos proporciona una mejor comprensión de cómo funcionan los cinturones de radiación en el sistema solar y ayudará a los modeladores a pronosticar el clima espacial con mayor precisión en la Tierra. lo que a su vez protegerá tanto a los astronautas como a los satélites de los peligros de la radiación ".

La Dra. Emma Woodfield continúa:

"Saturno nos dio la oportunidad de abundantes ondas en modo Z, para probar realmente lo que estas ondas pueden hacer con los electrones a gran escala. Algunas personas piensan que los planetas son solo trozos fríos de roca que viajan a través del espacio vacío, pero la forma en que cada planeta interactúa con las partículas en el espacio es compleja, único y exquisito, y estudiarlos puede informarnos sobre nuestro propio planeta y los raros eventos extremos que ocurren ocasionalmente ".

El profesor Yuri Shprits del Centro Alemán de Investigación de Geociencias de GFZ dice:"Creo que es más crítico comprender los entornos de radiación extrema de los planetas exteriores. Estos estudios nos brindan una oportunidad única para evaluar los extremos potenciales del clima espacial terrestre y comprender qué las condiciones meteorológicas espaciales pueden darse alrededor de planetas más allá de nuestro sistema solar (exoplanetas) ".

El equipo concluye que la aceleración de electrones por ondas en modo Z es más rápida para energizar electrones en el cinturón de radiación de Saturno que la difusión radial y ambos mecanismos trabajarán juntos para mantener el cinturón de radiación en Saturno.

Formación de cinturones de radiación de electrones en Saturno por aceleración de onda en modo Z por E.E. Woodfield, R.B. Horne, S.A Glauert, J.D. Menietti, Y.Y. Shprits y W.S. Kurth se publica en Comunicaciones de la naturaleza aquí

Cinturones de radiación Van Allen

Los cinturones de radiación de Van Allen fueron detectados por el primer satélite estadounidense Explorer I, que se lanzó durante el Año Geofísico Internacional de 1957-58. Están compuestos por partículas cargadas de energía atrapadas dentro del campo magnético de la Tierra, que rodea la Tierra como una rosquilla. Los electrones energéticos de los cinturones de radiación de Van Allen de la Tierra ocupan dos regiones distintas.

• Cinturones de radiación del sistema solar - Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno tienen fuertes campos magnéticos y cinturones de radiación. Se cree que Mercurio puede tener cinturones de radiación transitorios.
• Difusión radial:muchos pequeños empujones que empujan a los electrones hacia o lejos del planeta, el movimiento hacia el planeta da como resultado un aumento de la energía de los electrones.
• Interacción onda-partícula:la forma en que la energía se transfiere hacia o desde una onda de plasma a una partícula cargada (por ejemplo, un electrón)
• Coro:ondas de coro en modo Whistler:un tipo de onda de plasma en un plasma magnetizado, estas ondas de radio se convierten en sonido suenan como el coro del amanecer.
• Ondas en modo Z:un tipo de onda de plasma presente en un plasma magnetizado, así llamado debido a la forma que se ve en las observaciones de esta onda de los instrumentos en el suelo en la Tierra - una forma de "Z".