Atrapado en una tormenta solar camino a Marte

Esta imagen del Observatorio Solar y Heliosférico muestra dos eyecciones de masa coronal durante un evento en Noviembre de 2000. Créditos: ESA/NASA/SOHO.

Una alineación casual entre la Tierra y una nave espacial con destino a Marte nos ha dado una rara visión del movimiento de partículas de alta energía del Sol. Los datos de este evento pueden ayudar a los investigadores a comprender el entorno de radiación cerca de Marte, un factor clave en la planificación de misiones tripuladas a nuestro planeta vecino y más allá.

Desfile de partículas energéticas

Ilustración de partículas energéticas expulsadas por el Sol. 
Crédito:
Laboratorio de imágenes conceptuales del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

El espacio entre los planetas de nuestro Sistema Solar está lleno de un mar tenue de partículas cargadas que fluyen desde la atmósfera del Sol. Esta población de partículas se ve aumentada por los rayos cósmicos (protones rápidos y núcleos atómicos acelerados en entornos extremos en todo el universo) que van y vienen contra el ciclo de actividad solar de 11 años. Este fondo de partículas ondulantes está marcado por ráfagas de partículas de alta energía del Sol, que pueden desencadenarse repentinamente en violentas tormentas solares.

Las naves espaciales que se aventuran fuera de la protección del campo magnético de la Tierra deben navegar este océano de partículas y capear tormentas solares. Y si algún día queremos enviar astronautas a otros planetas, necesitaremos saber cómo las partículas solares de alta energía, que representan un riesgo para la salud de los astronautas y los sistemas electrónicos por igual, viajan a través del Sistema Solar.

Ubicación de Tianwen-1 (TW-1) en relación con el Solar Orbiter (SolO), Parker Solar Probe (PSP) y STEREO-A (STA), la Tierra y Marte. La flecha negra marca la ubicación de la región activa que lanzó la tormenta solar. Adaptado de Fu et al. 2022.

Cuando las naves espaciales se alinean

En una nueva publicación, un equipo dirigido por Shuai Fu (Universidad de Ciencia y Tecnología de Macao), Zheyi Ding (Universidad de Geociencias de China) y Yongjie Zhang (Academia de Ciencias de China) estudió las partículas solares de alta energía producidas en un evento en Noviembre de 2020, cuando el Sol emitió una fulguración solar y una explosión masiva de plasma solar llamada eyección de masa coronal.

Este evento coincidió con una alineación fortuita de múltiples naves espaciales a lo largo de la misma línea del campo magnético solar. Esta alineación significó que varias naves espaciales cerca de la Tierra y la nave espacial Tianwen-1 en ruta a Marte midieron el mismo estallido de partículas energéticas a millones de kilómetros de distancia, brindando una rara oportunidad de estudiar cómo las partículas energéticas del Sol viajan a través del espacio a lo largo de las líneas del campo magnético.

Difusión y Evolución

Al comparar el momento de las mediciones de Tianwen-1 con las de tres naves espaciales cerca de la Tierra, el equipo percibió que la línea del campo magnético que conectaba la nave espacial no se conectaba con el origen de las partículas. Esto significa que las partículas deben haber viajado o difundido a través de las líneas del campo magnético para llegar a la nave espacial.

Comparación de la fluencia de protones (número de partículas recolectadas por unidad de área) medida por una nave espacial en la Tierra (azul) y por Tianwen-1 a 1,39 au (rojo). El tiempo aumenta de (a) a (h). Los espectros en la Tierra y en Tianwen-1 se “rompen” o doblan aproximadamente a la misma energía, lo que sugiere que hay poca evolución a medida que las partículas viajan hacia el exterior. Click para agrandar
Crédito: Fu et al. 2022.

Además, el equipo descubrió que la forma de la distribución de la energía de las partículas se mantuvo igual a energías moderadas y altas a medida que las partículas viajaban entre la Tierra y la ubicación de Tianwen-1 en 1,39 ua (unidades astronómicas). Esto sugiere que la forma de la distribución de energía se determina antes, en el momento en que las partículas se aceleran a altas energías, en lugar de cuando las partículas viajan por el espacio.

El evento de Noviembre de 2020 marcó el primer evento de partículas energéticas solares observado por Tianwen-1, pero seguramente no será el último. La nave espacial continuará monitoreando partículas de alta energía desde su estación en la órbita de Marte a medida que se acelera el ciclo solar, recopilando datos valiosos para comprender el entorno de radiación alrededor de Marte y planificar futuras misiones.

Fuente: AAS NOVA.

Artículo original:Caught in a Solar Storm on the Way to Mars‘. Kerry Hensley. August 3, 2022.

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Partículas Energéticas Solares

El Sol pasa por fases de fuerte actividad, durante las cuales pueden ocurrir erupciones. Tales erupciones pueden tener múltiples componentes, incluidos rayos X, plasma de eyección de masa coronal y partículas energéticas solares: ráfagas o eventos de partículas que se mueven rápidamente. Estos eventos pueden ocurrir repentinamente y tienen el potencial de cambiar rápidamente el entorno de radiación de amplias franjas del Sistema Solar interior donde pueden crear condiciones peligrosas. El artículo siguiente presenta una serie de animaciones para ilustrarlo:

Eyección de masa coronal dirigida a Marte

El STEREO-A de la NASA y la nave espacial SOHO de la ESA / NASA detectaron una eyección de masa coronal, o CME. Ésta salió del Sol el 17 de Abril de 2021 a las 12:36 pm EDT. Esta CME no impactó la Tierra, pero se movió hacia Marte, pasando el planeta a última hora de la tarde y temprano en la mañana del 21 y 22 de Abril. La NASA rastrea tales erupciones solares porque pueden desencadenar eventos de partículas y radiación. Estos representan un riesgo para los astronautas y la electrónica sensible de las naves espaciales. 

Siguiendo una tormenta solar con datos recogidos por naves espaciales de la ESA y la NASA

La  ESA y el Observatorio Solar y Heliosférico de la NASA  (SOHO), observaron una Eyección de Masa Coronal  (CME) en erupción desde el Sol el 14 de Octubre de 2014. Los científicos siguieron rastreando esta Eyección de Masa Coronal a través del Sistema Solar usando 10 naves espaciales de la NASA y la ESA. El siguiente artículo lo presenta:

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