Magnetosfera de la Tierra replicada en miniatura usando láseres e imanes

El primer modelo 3D de la magnetosfera de la Tierra podría ayudarnos a comprender mejor cómo los satélites se enfrentan al clima espacial.

Por Jason Arunn Murugesu

Los campos magnéticos que rodean a algunos planetas, como la Tierra, se han recreado en miniatura en el laboratorio. El modelo 3D puede darnos una mejor idea de cómo el clima espacial afecta a los satélites.

Cualquier objeto magnetizado que se sumerja en una corriente de partículas cargadas eléctricamente podrá afectar el movimiento de esas partículas. La región alrededor del objeto en la que se ve este efecto se llama magnetosfera. La Tierra tiene una magnetosfera y actúa como un escudo contra las partículas cargadas del sol conocidas como rayos cósmicos, dice Derek Schaeffer de la Universidad de Princeton.

“Para la Tierra, controla todo tipo de clima espacial y cosas como las auroras y si los satélites espaciales se destruyen o no”, dice.

Ahora, Schaeffer y sus colegas han desarrollado un modelo 3D que puede recrear estas magnetosferas en miniatura. “La física funciona en múltiples dimensiones y esto nos brinda una mejor representación de lo que realmente sucede en una magnetosfera”, dice.

Los investigadores utilizaron el dispositivo de plasma grande de la Universidad de California, Los Ángeles, que los ayudó a imitar el campo magnético que opera en todo el sistema solar, mientras que un láser de disparo rápido creaba plasmas que replicaban los vientos solares que contenían partículas cargadas que se movían rápidamente. Luego, un pequeño imán en forma de rosquilla actuó como un cuerpo planetario magnético, como la Tierra, que orbitaba alrededor del sol.

Estudiar el sistema permite al equipo explorar el comportamiento de las magnetosferas en 3D, dice Schaeffer. “Los vientos solares deforman el campo magnético y lo comprimen; impulsa todos estos procesos diferentes, como el clima espacial”, dice.

El trabajo es una mejora en los modelos de laboratorio 1D anteriores de magnetosferas. Aunque también es posible estudiar las magnetosferas de la Tierra y otros planetas directamente enviando naves espaciales para recopilar datos, hacerlo es logísticamente difícil, dice Schaeffer. “Hay muchos vacíos en los datos”, dice. “Hay un número limitado de naves espaciales y les lleva mucho tiempo tomar muestras de muchas partes diferentes de la magnetosfera”.

El nuevo modelo de magnetosfera basado en laboratorio será útil para los investigadores que quieran probar sus modelos teóricos, dice Schaeffer. Esto podría ayudarlos a determinar cómo les iría a los satélites en el espacio.

“Este tipo de experimento proporciona una forma interesante y directa de probar la física de la interacción entre un viento estelar y un planeta magnetizado”, dice Steve Milan de la Universidad de Leicester en el Reino Unido. Pero dice que no está seguro de cuán útil será para modelar los fenómenos más complejos que se ven en las magnetosferas, como las auroras.

Referencia de la revista: Física de los plasmasDOI: 10.1063/5.0084353

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