Se produjeron cambios atmosféricos sin precedentes durante una tormenta geomagnética gigante en mayo

El 11 de mayo, una espectacular aurora boreal sorprendió a los observadores de estrellas en todo el sur de Estados Unidos. Ese mismo fin de semana, un tractor guiado por GPS no alcanzó su objetivo.

¿Qué tienen en común ver la aurora boreal y los equipos agrícolas en peligro de extinción en el Medio Oeste?

Una tormenta geomagnética excepcionalmente poderosa, según dos artículos publicados recientemente en coautoría con Scott England de Virginia Tech.

«Las auroras boreales son causadas por partículas cargadas de energía que golpean la atmósfera superior, que se ven afectadas por muchos factores en el espacio, incluido el Sol», dijo England, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Espacial y Oceánica Kevin T. Crofton. “Durante las tormentas geomagnéticas solares, hay muchas de estas partículas cargadas de energía en el espacio alrededor de la Tierra, por lo que vemos un brillo de las auroras boreales y el área donde se pueden ver se extiende para incluir lugares como los 44 estados más bajos que no Normalmente no veo esta pantalla”.

England y un equipo de colaboradores universitarios e industriales rastrearon el evento de la atmósfera superior del 11 de mayo utilizando el instrumento GOLD de la NASA. Resultó ser la tormenta geomagnética más poderosa captada en los últimos 20 años. Sus hallazgos fueron publicados recientemente en Geophysical Research Letters en dos estudios, en coautoría con Inglaterra. El primer estudio, realizado por el primer autor Deepak Karan de la Universidad de Colorado, Boulder, mostró cambios sin precedentes en la ubicación y propagación de partículas en la atmósfera superior. El segundo estudio, realizado por el primer autor y ex alumno de Virginia Tech, J. Scott Evans ’88, documentó la composición y los cambios de temperatura.

Entre los datos que recopiló, England señaló que vio por primera vez “patrones de vórtices notables”, el dramático movimiento del aire alejándose de la aurora, creando enormes remolinos que movían el aire en espirales más grandes que un huracán. Las observaciones específicas incluyeron las siguientes:

• Movimiento inesperado de partículas cargadas de baja energía desde alrededor del ecuador hacia la aurora
• Partículas cargadas que se pueden dividir en dos categorías: de baja energía y de alta energía, la última de las cuales puede dañar a los humanos que trabajan en el espacio y dañar la electrónica.
• Cambios de temperatura y presión que probablemente provoquen los remolinos y remolinos que vemos
• Cambios de posición y dispersión de partículas de baja energía, que pueden impactar negativamente en el GPS, los satélites e incluso la red eléctrica.

«A medida que la aurora se intensifica, se ven más luces, pero con eso, hay más energía entrando a la atmósfera, lo que hace que la atmósfera cerca de los polos sea muy caliente, lo que comienza a empujar el aire lejos de los polos y hacia el ecuador», dijo England. . «Estos datos plantean muchas preguntas como: ¿realmente sucedió algo diferente durante esta tormenta geomagnética que antes, o simplemente tenemos mejores herramientas para medir los cambios?»

Además, ¿qué podrían significar estos cambios para la tecnología creada por el hombre que orbita esa región de la atmósfera?

Más que un simple espectáculo de auroras boreales

La atmósfera superior de la Tierra, que se extiende entre 60 y 400 millas por encima de nosotros, limita con el espacio y es la zona de merodear por los satélites y la Estación Espacial Internacional. La atmósfera superior está formada por algunas de las mismas partículas que la atmósfera inferior, donde vivimos y respiramos. Pero también tiene otro lado, que es la ionosfera, que se puede considerar como algo así como una manta eléctrica, muy cargada y en constante fluctuación. Estas partículas cargadas en la ionosfera son una de las cosas que hacen que esta región del espacio sea tan dinámica. Es común que cambien la temperatura y la composición de la atmósfera superior y la ionosfera. De hecho, sucede de manera predecible durante el día y la noche e incluso cambia con el tiempo según las estaciones.

Las partículas en la atmósfera terrestre se ven afectadas por muchos factores en el espacio, incluida la actividad del Sol, dijo England. Durante una tormenta magnética solar, una poderosa explosión de radiación del Sol cambia la composición y velocidad de las partículas dentro de la atmósfera terrestre. Entonces, ¿por qué las auroras boreales se han vuelto visibles en los últimos meses en todo el mundo en lugares donde antes no eran visibles?

«El número de manchas solares, llamaradas y tormentas cambia en un ciclo de 11 años que llamamos ciclo solar. El número de llamaradas que vemos ha aumentado gradualmente en los últimos dos años a medida que nos acercamos al pico del ciclo solar», dijo England.

Además de ver la aurora boreal, las tormentas geomagnéticas tienen una variedad de efectos en nuestra tecnología. Debido a que las señales de radio y GPS viajan a través de una “manta eléctrica” que fluctúa constantemente, los cambios en esta capa de la atmósfera pueden alterar las señales y obstaculizar los sistemas de navegación y comunicaciones como el GPS. Varios factores del clima terrestre y espacial pueden afectar esta capa crucial, pero hay mucho más que aprender sobre por qué ocurren cambios en la atmósfera superior e inferior y cómo podrían afectar la vida tal como la conocemos.

“Estas tormentas también pueden aumentar las corrientes eléctricas que fluyen alrededor de la Tierra, lo que podría afectar a los dispositivos tecnológicos que utilizan cables muy largos. En los últimos años se han producido impactos en la red eléctrica cuando circulaba mucha corriente por los cables. «El único geomagnetismo jamás registrado, el evento de Carrington en 1859, incendió los sistemas de telégrafo, el pináculo de la tecnología en ese momento», dijo England.

Los científicos creen que una tormenta similar a la tormenta Carrington de 1859, si ocurriera hoy, podría causar un apocalipsis en Internet, dejando fuera de línea a un gran número de personas y empresas. Si bien la tormenta del 11 de mayo no causó perturbaciones importantes, ya que se espera que el ciclo solar alcance su punto máximo en julio de 2025, todavía falta aproximadamente un año para conocer estos posibles impactos.

«Una de las razones por las que estudiamos las tormentas geomagnéticas es intentar construir modelos para predecir sus efectos», dijo England. «Basándonos en el ciclo solar, esperamos que las condiciones que estamos viendo este año duren unos dos años».

Observaciones GOLD de la respuesta termosférica a la supertormenta Gannon del 10 al 12 de mayo de 2024Cartas de investigación geofísica (acceso abierto)

Astrobiología, clima espacial.