Así suena la Tierra al ser golpeada por una tormenta solar

La canción proviene de ondas que se generan en el campo magnético de la Tierra por la colisión de la tormenta. La tormenta en sí es la erupción de partículas cargadas eléctricamente de la atmósfera del Sol.

Un equipo dirigido por Lucile Turc, un ex investigadora de la ESA que ahora reside en la Universidad de Helsinki, Finlandia, hizo el descubrimiento después de analizar los datos del Cluster Science Archive. El archivo proporciona acceso a todos los datos obtenidos durante la misión en curso de Cluster durante casi dos décadas.

Cluster consiste en cuatro naves espaciales que orbitan la Tierra en formación, investigando el entorno magnético de nuestro planeta y su interacción con el viento solar, un flujo constante de partículas liberadas por el Sol en el Sistema Solar.

Como parte de sus órbitas, la nave espacial Cluster vuela repetidamente a través del frente de onda de choque, que es la primera región que encuentran las partículas cuando una tormenta solar golpea nuestro planeta. El equipo descubrió que en la primera parte de la misión, de 2001 a 2005, la nave espacial voló a través de seis de esas colisiones, registrando las ondas que se generaron.

El nuevo análisis muestra que, durante la colisión, el frente de onda de choque es impulsado a liberar ondas magnéticas que son mucho más complejas de lo que se pensaba. "Nuestro estudio revela que las tormentas solares modifican profundamente la región del frente de onda de choque", dice Lucile.

Cuando las frecuencias de estas ondas magnéticas se transforman en señales audibles, dan lugar a una canción extraña que podría recordar más los efectos de sonido de una película de ciencia ficción que un fenómeno natural.

En tiempos tranquilos, cuando ninguna tormenta solar golpea la Tierra, la canción tiene un tono más bajo y menos complejo, con una sola frecuencia que domina la oscilación. Cuando golpea una tormenta solar, la frecuencia de la onda se duplica aproximadamente, y la frecuencia precisa de las ondas resultantes depende de la fuerza del campo magnético en la tormenta.

"Es como si la tormenta estuviese cambiando la sintonía del frente de la onda de choque", explica Lucile en un comunicado de la ESA. Y no se detiene allí porque no solo cambia la frecuencia de la onda sino que también se vuelve mucho más complicada que la frecuencia única presente en tiempos de silencio. Una vez que la tormenta golpea el frente de onda de choque, la onda se rompe en una red compleja de diferentes frecuencias más altas.

Las simulaciones por computadora del frente de onda de choque, realizadas utilizando un modelo llamado Vlasiator, que se está desarrollando en la Universidad de Helsinki, demuestran el intrincado patrón de onda que aparece durante las tormentas solares.

Los cambios en la anticipación tienen el poder de afectar la forma en que la tormenta solar se propaga hacia la superficie de la Tierra. Aunque todavía es una pregunta abierta exactamente cómo funciona este proceso, está claro que la energía generada por las ondas en el frente de onda de choque no puede escapar al espacio, ya que las ondas son empujadas hacia la Tierra por la tormenta solar entrante.

Sin embargo, antes de que lleguen a nuestra atmósfera, las ondas encuentran otra barrera, el arco de choque, que es la región magnética del espacio que ralentiza las partículas del viento solar antes de que choquen con el campo magnético de la Tierra. La colisión de las ondas magnéticas modifica el comportamiento del choque del arco, posiblemente cambiando la forma en que procesa la energía de la tormenta solar entrante.

Detrás del arco de choque, los campos magnéticos de la Tierra comienzan a resonar a la frecuencia de las ondas y esto contribuye a transmitir la perturbación magnética hasta el suelo. Es un proceso rápido, que toma alrededor de diez minutos desde la onda que se genera en el frente de onda de choque hasta que su energía llega al suelo.

Lucile y sus colegas ahora están trabajando para comprender exactamente cómo se generan estas ondas complejas. "Siempre esperábamos un cambio en la frecuencia, pero no el nivel de complejidad en la onda", agrega.