El área del espacio controlada por el campo magnético de la Tierra se llama magnetosfera. Dentro de esta burbuja magnética gigante, los científicos han observado un campo eléctrico que se extiende desde la mañana hasta la tarde en la Tierra. Esta energía eléctrica a gran escala tiene una influencia importante en las perturbaciones geomagnéticas, incluidas las tormentas que pueden alterar los satélites y las comunicaciones.
Debido a que la energía eléctrica pasa de una carga positiva a una negativa, los científicos alguna vez supusieron que la magnetosfera estaba cargada positivamente por la mañana y negativamente por la noche. Sin embargo, mediciones satelitales recientes han anulado esa suposición de larga data, revelando que la distribución de carga real es lo opuesto a lo esperado.
Este sorprendente descubrimiento llevó a investigadores de la Universidad de Kyoto, la Universidad de Nagoya y la Universidad de Kyushu a reconsiderar cómo se forman y mantienen las propiedades eléctricas de la magnetosfera.
Para probar sus hipótesis, el equipo utilizó simulaciones magnetohidrodinámicas (MHD) a gran escala para recrear las condiciones en el espacio cercano a la Tierra. Su modelo incluía una corriente constante de viento solar de alta velocidad, una corriente constante de partículas cargadas emitidas por el Sol. Los resultados respaldan las observaciones satelitales recientes, que muestran que el lado matutino de la magnetosfera tiene una carga negativa, mientras que el lado opuesto es positivo, pero este patrón no se aplica en todas partes.
En las regiones polares, la polaridad de la carga coincide con la teoría tradicional. Sin embargo, más cerca del ecuador, el patrón se invierte en un área amplia, creando un sorprendente contraste entre las dos regiones.
Explica el misterio del movimiento del plasma.
“En la teoría convencional, la polaridad de la carga debería ser la misma en el plano ecuatorial y en la región polar. ¿Por qué, entonces, vemos polaridades opuestas entre estas regiones? En realidad, esto puede explicarse por el movimiento del plasma”, explica el autor correspondiente Yusuke Ebihara de la Universidad de Kioto.
Cuando la energía magnética del Sol ingresa al campo magnético de la Tierra, se mueve en el sentido de las agujas del reloj hacia el lado nocturno del planeta y se canaliza hacia los polos. Mientras tanto, las líneas del campo magnético de la Tierra van desde el hemisferio sur hasta el hemisferio norte, hacia arriba cerca del ecuador y hacia abajo cerca de los polos. Esta antiorientación entre el campo magnético y el flujo de plasma conduce a una inversión de la distribución de carga entre las regiones.
“Tanto la fuerza eléctrica como la distribución de carga son el resultado del movimiento del plasma, no la causa”, afirma Ibihara. Esta idea replantea cómo los científicos interpretan la actividad eléctrica en el entorno espacial cercano a la Tierra.
Amplias implicaciones para la ciencia planetaria
La convección del plasma (el flujo a gran escala de partículas cargadas dentro de la magnetosfera) impulsa muchos fenómenos espaciales dinámicos. Estudios recientes también sugieren que este movimiento afecta los cinturones de radiación de la Tierra, que son regiones llenas de partículas de alta energía que se mueven rápidamente.
Al dilucidar cómo el movimiento del plasma da forma a los campos eléctricos, esta investigación profundiza la comprensión del comportamiento del plasma espacial a gran escala. También arroja luz sobre procesos similares que ocurren en otros mundos magnetizados, incluidos Júpiter y Saturno, ampliando nuestra comprensión de cómo evolucionan los entornos planetarios en todo el Sistema Solar.
