Estudiantes descubren los sonidos de una Tormenta geomagnética

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Estudiantes descubren los sonidos de una Tormenta geomagnética

Estudiantes descubren los sonidos de una tormenta solar

Un grupo de estudiantes de secundaria descubrió recientemente los ecos de baja frecuencia de una tormenta solar en el espacio, y resulta que el campo magnético de la Tierra está lleno de sonidos similares.

El lema de la franquicia Alien no mintió: en el espacio, nadie puede oírte gritar. Nadie puede oír el disparo de armas láser o la explosión de naves estelares dañadas. Las ondas sonoras se producen cuando un objeto en movimiento empuja las moléculas de aire cercanas, que a su vez empujan a sus vecinos, creando una onda de aire en movimiento (o agua, u otro material). En el vacío, no hay moléculas que se muevan y creen ondas sonoras. Pero partes del espacio no son un vacío perfecto, y si la longitud de la onda es lo suficientemente larga, puede moverse a través de moléculas dispersas y ampliamente espaciadas. Los sonidos que ondulan a través del campo magnético de nuestro planeta son demasiado bajos para que los oídos humanos los oigan, pero el físico Martin Archer y sus colegas de la Universidad Queen Mary de Londres aceleraron las grabaciones del Satélite Ambiental Operacional Geoestacionario de la NOAA, o GOES, hasta alcanzar el rango audible.

Cuando un grupo de estudiantes de 12º año de la Escuela Etham Hill en el Reino Unido escuchó los datos, notaron una serie de ondas sonoras que disminuyeron lentamente en tono durante varios días, un poco como la forma en que una cuerda de guitarra punteada hace un sonido que gradualmente se profundiza y se desvanece a medida que las vibraciones de la cuerda disminuyen hasta detenerse. Y los extraños sonidos comenzaron justo después de una tormenta solar, también llamada eyección de masa coronal, que salpicó el campo magnético de la Tierra con un “paquete absolutamente enorme de plasma”, dijo Archer en un correo electrónico. El plasma es un gas cargado eléctricamente con su propio campo magnético, por lo que cuando una gran masa de plasma golpea el campo magnético de la Tierra, la interacción produce a veces una “tormenta” geomagnética gracias a un proceso llamado reconexión magnética. La NASA lo explica:

“Bajo condiciones normales, las líneas de campo magnético dentro de los plasmas no se rompen o fusionan con otras líneas de campo. Pero a veces, a medida que las líneas de campo se acercan entre sí, todo el patrón cambia y todo se realinea en una nueva configuración. La cantidad de energía liberada puede ser formidable. La reconexión magnética aprovecha la energía almacenada del campo magnético, convirtiéndola en calor y energía cinética que envía partículas que salen por las líneas de campo”.

Esas partículas resuenan con las líneas del campo magnético de la Tierra, produciendo las vibraciones que GOES registró como ondas sonoras de 5 mHz a 22 mHZ. Esas vibraciones ayudan a disipar la energía y los iones cargados positivamente en el plasma a través del campo magnético; si eres un fanático de la ciencia ficción, puedes imaginar un efecto similar a las ondas en un escudo de energía cuando algo lo golpea. Pero también hay plasma en el área del espacio alrededor de la Tierra, y las tormentas solares erosionan la mayor parte de ella en las áreas que atacan. A medida que la magnetosfera se recupera de la tormenta, el plasma gradualmente comienza a rellenarse con iones de las capas superiores de la atmósfera terrestre. Ese proceso hace que las líneas del campo magnético de la Tierra vibren a un tono más bajo, por lo que las ondas sonoras en la grabación del GOES se profundizan gradualmente en el tono.

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“Muchos de estos procesos no se entienden del todo bien porque tenemos capacidades de medición limitadas, por lo que hay muchas preguntas abiertas”, dijo Archer. El descubrimiento del estudiante puede ayudar a responder algunas de esas preguntas revelando una nueva fuente de datos sobre cómo las tormentas solares afectan el campo magnético de nuestro planeta y cómo se recupera.

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Los estudiantes reconocieron el evento y su conexión con la tormenta solar, anotando cuándo y dónde aparecieron las olas en los datos. Trabajando a mano y con software de audio, observaron cómo las ondas cambiaban de frecuencia y cómo esos cambios se correspondían con los cambios en el viento solar. “Yo sugeriría cosas para ver y mantenerlas en el camino, pero ellos mismos hicieron todo el trabajo preliminar”, dijo Archer. “Mis colaboradores internacionales y yo tuvimos que volver atrás y hacer esto un poco más rigurosamente, pero el análisis realizado se basó en lo que habían hecho originalmente”. Archer y sus colegas revisaron y refinaron los cálculos de los estudiantes y agregaron algunos análisis más detallados de la física, pero, dijo, “su trabajo preliminar fue invaluable”. Los estudiantes son ahora coautores de un artículo publicado en la revista Space Weather.

“Los estudiantes escolares no suelen tener la oportunidad de experimentar la ciencia de la misma manera que los investigadores, por lo que creo que es importante que tengan una idea de la investigación científica real y de las cosas que aún no sabemos”, dijo Archer. Él y su equipo ya habían planeado convertir sus datos en sonido audible, y parecía la oportunidad perfecta para dar a los estudiantes una forma de trabajar con datos científicos que no requirieran matemáticas avanzadas o programación de computadoras.

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Y luego los estudiantes tomaron los datos y los utilizaron, según Archer, quien dijo que quería dejar que los estudiantes eligieran lo que les pareciera más interesante para concentrarse y que hicieran su propia resolución de problemas para explicar lo que encontraban en los datos. La alternativa – entregar a los estudiantes los datos y decirles que los revisen en busca de cosas específicas – podría no haber sido tan productiva. “Decirles qué escuchar probablemente sólo identificaría las cosas que ya sabíamos encontrar”, dijo, “así que mantenerlo abierto permitía la posibilidad de resultados inesperados, que es lo que obtuvimos con el estudio publicado”.

Siguiendo con el trabajo de los estudiantes, Archer exploró otras secciones de los datos de audio, y encontró otros 20 conjuntos de ondas sonoras que disminuyeron lentamente en tono (les tomó a todos al menos un día para desvanecerse) sólo en 2013. “Esto fue sorprendente dada la poca atención que estos eventos habían recibido anteriormente”, dijo en un correo electrónico. Al estudiar eventos similares, Archer y su equipo esperan aprender más sobre qué tipos de tormentas solares y otros eventos magnéticos causan estas extrañas vibraciones en el campo magnético de la Tierra, y cómo el campo magnético se recupera del impacto. Eso podría mejorar el pronóstico del “clima espacial”, lo cual es importante porque las tormentas solares y otras perturbaciones del campo magnético del planeta pueden causar estragos en las comunicaciones y otros aparatos electrónicos aquí en la Tierra.

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“Fue realmente asombroso escuchar cuán significativo fue el evento que encontramos y que estará formando la base de un documento científico apropiado”, dijo Isobel Currie, una de las estudiantes involucradas en el proyecto, en un comunicado de prensa reciente.

Y Archer espera que este estudio también conduzca a otra cosa: una mayor participación pública en la investigación científica. Los proyectos de ciencia ciudadana han involucrado a la gente común en la identificación de los tipos de galaxias en las imágenes del espacio profundo del Hubble, el trazado de los movimientos de las especies invasoras, la transcripción de los registros meteorológicos del siglo XIX, y con considerable éxito. Pero la mayoría de esos proyectos se centran en el crowdsourcing de datos brutos o en la realización de formatos o análisis muy básicos, no en el tipo de exploración abierta que descubrió las ondas sonoras tras una tormenta solar.

“Los hallazgos podrían transformar el campo, permitiendo que más miembros del público contribuyan a la investigación simplemente escuchando los datos y encontrando cosas que los científicos podrían haber pasado por alto”, dijo en un comunicado de prensa reciente. “Esperamos que esto se extienda más ya que vivimos en la era de los grandes datos.”

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