Una supertormenta geomagnética es una de las formas más extremas de clima espacial, que se forma cuando el Sol envía cantidades masivas de energía y partículas cargadas hacia la Tierra. Estos poderosos eventos ocurren muy raramente y generalmente ocurren una vez cada 20 a 25 años. Los días 10 y 11 de mayo de 2024, la Tierra fue azotada por el evento más fuerte de su tipo en más de dos décadas, conocido como Tormenta Gannon o Tormenta del Día de la Madre.
Un esfuerzo de investigación dirigido por el Dr. Atsuki Shinbori del Instituto de Investigación Ambiental Espacio-Tierra de la Universidad de Nagoya recopiló observaciones directas durante la tormenta y creó la primera vista detallada de cómo tales eventos comprimen la plasmasfera de la Tierra (una región protectora de partículas cargadas que rodea el planeta). Resultados, publicados Tierra, planetas y espacio.Muestre cómo reaccionan tanto la plasmasfera como la ionosfera durante intensas perturbaciones solares y proporcione información que pueda mejorar la predicción de perturbaciones de satélites, problemas de GPS y problemas de comunicación debidos al clima espacial extremo.
El satélite Arase captura un raro colapso de la plasmasfera
Lanzado por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) en 2016, el satélite Arase viaja a través de la plasmasfera de la Tierra y mide ondas de plasma y campos magnéticos. Durante la supertormenta de mayo de 2024, estaba en una posición ideal para registrar la severa contracción de la plasmasfera y la larga y lenta recuperación que siguió. Esta es la primera vez que los científicos han tenido datos continuos y directos que muestran que la plasmasfera se contrae a altitudes tan bajas durante una supertormenta.
“Seguimos los cambios en la plasmasfera utilizando el satélite Arase y utilizamos receptores GPS terrestres para monitorear la ionosfera, la fuente de partículas cargadas que rellenan la plasmasfera. El monitoreo de ambas capas nos mostró cuán dramáticamente se contrajo la plasmasfera y por qué tardó tanto en recuperarse”, explicó el Dr. Shinbori.
Las supertormentas empujan la plasmasfera a altitudes récord
La plasmasfera trabaja con el campo magnético de la Tierra para ayudar a bloquear partículas cargadas dañinas del Sol y el espacio profundo, proporcionando protección natural para los satélites y otras tecnologías. En condiciones normales, esta región se extiende lejos de la Tierra, pero la tormenta de mayo obligó a su borde exterior desde unos 44.000 kilómetros sobre la superficie a sólo 9.600 kilómetros tierra adentro.
La tormenta se formó después de que varias grandes erupciones en el Sol expulsaran miles de millones de toneladas de partículas cargadas hacia la Tierra. En sólo nueve horas, la plasmasfera se había reducido a aproximadamente una quinta parte de su tamaño normal. Su recuperación fue inusualmente lenta y tardó más de cuatro días en volver a llenarse, el tiempo de recuperación más largo registrado desde que Ares comenzó a observar la región en 2017.
“Encontramos que la tormenta primero causó un calentamiento intenso cerca de los polos, pero luego condujo a una gran reducción de partículas cargadas en toda la ionosfera, lo que ralentizó la recuperación. Esta interrupción prolongada podría afectar la precisión del GPS, interferir con las operaciones de los satélites y complicar el pronóstico del clima espacial”, dijo el Dr. Shinbori.
Las supertormentas empujan las auroras hacia el ecuador
Durante el pico de la tormenta, la actividad del Sol comprimió el campo magnético de la Tierra con tanta fuerza que las partículas cargadas pudieron viajar a lo largo de las líneas del campo magnético hacia el ecuador. Como resultado, aparecen auroras vívidas en lugares que rara vez se sienten.
Las auroras suelen ocurrir cerca de los polos porque el campo magnético de la Tierra canaliza las partículas solares hacia la atmósfera allí. La tormenta fue lo suficientemente fuerte como para desplazar la zona auroral de su posición normal cerca de los círculos ártico y antártico, creando exhibiciones en regiones de latitudes medias como Japón, México y el sur de Europa, donde rara vez se ven auroras. Las fuertes tormentas geomagnéticas permiten que la luz llegue a regiones cada vez más ecuatoriales.
Las tormentas negativas frenan el regreso de la plasmasfera a la normalidad
Aproximadamente una hora después de la llegada de la supertormenta, las partículas cargadas se desplazaron a través de la atmósfera superior de la Tierra en latitudes altas y se dirigieron hacia los casquetes polares. A medida que la tormenta se debilita, la plasmasfera comienza a rellenarse con partículas suministradas por la ionosfera.
Este proceso de recarga suele tardar sólo uno o dos días, pero en este caso la recuperación se extendió a cuatro días debido a un fenómeno conocido como tormenta negativa. En una tormenta negativa, los niveles de partículas en la ionosfera caen bruscamente en grandes áreas, mientras que un calentamiento intenso altera la química atmosférica. Esto reduce los iones de oxígeno que ayudan a crear las partículas de hidrógeno necesarias para restaurar la plasmasfera. Las tormentas negativas son invisibles y sólo pueden detectarse mediante satélites.
“Las tormentas negativas ralentizan la recuperación al alterar la química atmosférica y cortar el suministro de partículas a la plasmasfera. Este vínculo entre las tormentas negativas y el retraso en la recuperación nunca antes se había observado claramente”, dijo el Dr. Shinbori.
Por qué estos hallazgos son importantes para la tecnología y el clima espacial
Estos resultados proporcionan una imagen más clara de cómo cambia la plasmasfera durante una tormenta solar severa y cómo se mueve la energía a través de esta región del espacio. Durante el evento, varios satélites experimentaron problemas eléctricos o dejaron de transmitir datos, las señales de GPS se volvieron menos precisas y las comunicaciones por radio se interrumpieron. Saber cuánto tiempo tarda la capa de plasma de la Tierra en recuperarse de tales perturbaciones es esencial para predecir el clima espacial futuro y proteger tecnologías que dependen de condiciones estables en el espacio cercano a la Tierra.
