23 de octubre de 2007

Nueva teoría acerca de la magnetosfera de Júpiter

Imagen: Fran Bagenal

Físicos espaciales del Instituto de Investigación del Sudoeste (SWRI) de los Estados Unidos liderados por el Dr. David McComas, director ejecutivo de la División de Ingeniería y Ciencia Espacial de dicho instituto, informan que la magnetosfera de Júpiter circula en su campo magnético de forma muy diferente a como se observa en la Tierra.

Por mucho tiempo los físicos espaciales suponían que la magnetosfera en Júpiter circulaba en el campo magnético del planeta de la misma forma en que lo hace en la Tierra. En la Tierra, esta circulación deriva en la aparición de auroras y tormentas magnéticas que causa el clima espacial. Los investigadores del SWRI y la Universidad de Colorado, ambos en Boulder, han desarrollado un nuevo modelo que postula la estructura y los procesos magnetosféricos de Júpiter y que son significativamente diferentes a los de la Tierra.

El área invisible del espacio que rodea la Tierra es controlada por su campo magnético, formando la llamada magnetosfera, que interactúa con el viento solar de alta velocidad de una manera compleja y particularmente en el área del campo magnético del viento solar que interconecta con el campo planetario, a través del proceso denominado reconexión magnética. El ciclo de Dungey, desarrollado por el científico británico Jim Dungey, en 1961, es el paradigma aceptado científicamente para explicar cómo la reconexión magnética hace circular el campo magnético de la Tierra. Durante este ciclo, las líneas del campo magnético son interrumpidas cerca de la 'nariz' de la magnetosfera donde se da lugar la reconexión, haciéndose 'abierta' y se da el fenómeno de acoplamiento de energía por el movimiento del viento solar hacia la magnetosfera.

La interconexión permite que una vasta energía del viento solar a millones de kilómetros por hora, se adentre hacia la magnetosfera, forzando así la formación de tormentas geomagnéticas o clima espacial, que puede dañar seriamente o destruir naves espaciales y satélites en órbita terrestre. Consecuentemente el movimiento del viento solar alrededor de la magnetosfera de la Tierra, arrastra las líneas de campo interconectadas sobre los polos magnéticos y de nuevo hacia el centro de la magneto cola y la reconexión se presenta de nuevo, pero en este momento con líneas de campos similares del lado opuesto del hemisferio, éstas son 'cerradas' o conectadas al planeta en ambos extremos. Finalmente, el ciclo de Dungey se completa cuando las nuevas líneas de campo cerradas circulan hacia atrás de la Tierra, alrededor de su lado iluminado o sea, de día, y vuelven a su posición de inicio en la 'nariz' de la magnetosfera.

"Por años los científicos espaciales han considerado que el ciclo de Dungey era el proceso de circulación dominante en las magnetosferas de todo el Sistema Solar, a pesar que las observaciones de las grandes magnetosferas en el Sistema Solar, como la de Júpiter, no suman" señaló el Dr David McComas.

"Existen tres formas principales en que la magnetosfera de Júpiter es diferente de la de la Tierra" señala el Dr Fran Bagenal, profesor de ciencias planetarias y astrofísica de la UC. "Es mucho más grande y gira más rápido y tiene una poderosa fuente de material".

El gran tamaño de la magnetosfera joviana permite que el tiempo que toma al material para reconectar en la magneto cola y moverse atrás en la Tierra es de aproximadamente 10 horas, menos de la mitad de un día. Sin embargo, el proceso en Júpiter toma de 750 a 1000 horas.

"Considerando que el día, en Júpiter, es de aproximadamente 10 horas" señala McComas, "esto significa que puede tomar tanto como 100 días jovianos para reconectar las líneas de campo para moverse hacia atrás a Júpiter, una diferencia significativa".

Por otra parte, la magnetosfera de Júpiter está ligada al giro del planeta. "Imagine la agitación de un plato de spaghetti" señala Bagenal, " el giro de 10 horas del campo magnético de Júpiter complica la topología de flujo de tubos que son conectados al planeta por un lado y mientras que en el otro extremo son abiertos y barridos por el viento solar".

Otra diferencia es que Júpiter tiene un satélite volcánicamente activo, Io, que expele toneladas de material como sulfuro y oxígeno cada segundo. La mitad de este material se pierde a través de un proceso llamado intercambio de carga, pero la otra mitad se mueve hacia la magneto cola como iones que barren la cola magnética planetaria. En la Tierra esto no tiene contraparte para impedir el retorno de flujo de vuelta al planeta.

La nueva teoría sugiere una geometría diferente del cierre del campo magnético que ha sido interconectado con el viento solar. Esta geometría, en Júpiter, permite el flujo hacia la cola en cualquier parte de ella y no requiere un flujo hacia el planeta como en la Tierra. Esto explica por qué la aurora polar en Júpiter no se parece a la aurora terrestre. También explica muchas observaciones de Ulysses que mostraron que el flujo abierto ocurría a bajas latitudes y no en altas latitudes, como en la Tierra. "Nuestro modelo concuerda con las observaciones y es una evidencia más de que la estructura magnetosférica y sus procesos en la Tierra y en Júpiter son muy diferentes" señala McComas.

El trabajo se presentó con el titulo: "Jupiter: A Fundamentally Different Magnetospheric Interaction with the Solar Wind," por David J. McComas y Fran Bagenal publicado el 24 de octubre de 2007 en la revista Geophysical Research Letters.

(saa) (mg)

Más información en:
http://www.swri.org/