Como se puede observar en toda América del Norte en latitudes a veces sorprendentemente bajas, las brillantes auroras proporcionan evidencia de la actividad solar en el cielo nocturno. Sin embargo, durante estos eventos sucede algo más que los espectáculos de luz visible habituales: cuando aparecen las auroras, la ionosfera de la Tierra experimenta un aumento de la ionización y del contenido total de electrones (TEC) debido a los electrones e iones energéticos que se precipitan en la ionosfera.
Un evento auroral extremo a principios de este año (10 y 11 de mayo) fue la «supertormenta» geomagnética de Gannon, llamada así en honor a la investigadora Jennifer Gannon, quien falleció repentinamente el 2 de mayo.
Durante la tormenta de Gannon, tanto los investigadores del Observatorio Haystack del MIT como los científicos ciudadanos de todo Estados Unidos observaron los efectos de este evento en la ionosfera de la Tierra, como se detalla en el artículo de acceso abierto «Imaging the May 2024 Extreme Aurora with Ionospheric Total Electron Content», que se publicó el 14 de octubre en la revista Geophysical Research Letters.
Entre los científicos ciudadanos que participaron se encontraba el coautor Daniel Bush, quien grabó y transmitió en vivo todo el evento auroral desde su observatorio amateur en Albany, Missouri, e incluyó a numerosos observadores ciudadanos reclutados a través de las redes sociales.
La ciencia ciudadana o ciencia comunitaria involucra a miembros del público en general que ofrecen su tiempo como voluntarios para contribuir, a menudo a un nivel significativo, a las investigaciones científicas, incluidas las observaciones, la recopilación de datos, el desarrollo de tecnología y la interpretación de resultados y análisis.
Los científicos profesionales no son las únicas personas que realizan investigaciones. El trabajo colaborativo de los científicos ciudadanos no solo respalda resultados científicos más sólidos, sino que también mejora la transparencia del trabajo científico sobre temas de importancia para toda la población y aumenta la participación en STEM en muchos grupos de personas que no son científicos profesionales en estos campos.
Haystack recopiló datos para este estudio de una densa red de receptores GNSS (Sistema de navegación por satélite global, que incluye sistemas como GPS) en los Estados Unidos, que monitorean los cambios en las variaciones de TEC ionosféricas en una escala de tiempo de menos de un minuto. En este estudio, John Foster y sus colegas mapearon los efectos aurorales durante la tormenta de Gannon en términos de cambios en el TEC, y trabajaron con científicos ciudadanos para confirmar la expansión auroral con fotografías y observaciones en video.
Tanto las observaciones del TEC como la incorporación procedimental de imágenes sincrónicas de los científicos ciudadanos fueron innovadoras; este es el primer uso del TEC ionosférico producido por la precipitación para mapear la ocurrencia y evolución de un fuerte despliegue auroral a escala continental.
El autor principal Foster dice: «Estas observaciones validan la técnica de mapeo del TEC para estudios aurorales detallados, y proporcionaron una detección innovadora de fuertes ráfagas aisladas de ionización producida por la precipitación asociadas con una rápida intensificación y expansión de la actividad auroral».
Los científicos de Haystack también vincularon su trabajo con observaciones ciudadanas publicadas en las redes sociales para respaldar las mediciones del TEC realizadas a través de la red de receptores GNSS. Estas imágenes en color y los niveles muy altos de TEC llevaron al descubrimiento de que la intensa aurora roja estaba ubicada junto al borde delantero de los niveles crecientes de TEC hacia el ecuador y el oeste, lo que indica que la mejora de TEC fue creada por una intensa precipitación de electrones de baja energía después de la supertormenta geomagnética.
Esta tormenta fue excepcionalmente fuerte, con una actividad auroral centrada relativamente raramente en latitudes medias. Los procesos en la magnetosfera durante la tormenta fueron la causa inmediata de las perturbaciones aurorales e ionosféricas. Estas, a su vez, fueron impulsadas por la eyección de masa coronal solar anterior y la interacción del viento solar altamente perturbado con la magnetosfera exterior de la Tierra.
Las observaciones ionosféricas reportadas en este artículo son partes de este sistema global de interacciones, y sus características pueden usarse para comprender mejor nuestro sistema atmosférico acoplado.
El coautor y astrónomo aficionado Bush dice: «No es raro que los ‘científicos ciudadanos’ como yo contribuyan a la investigación científica importante al proporcionar observaciones de fenómenos naturales vistos en los cielos sobre la Tierra. La astronomía y las ciencias geoespaciales son un par de disciplinas científicas en las que los aficionados como yo todavía pueden contribuir en gran medida sin salir de sus patios traseros. Estoy muy orgulloso de que parte de mi trabajo haya demostrado ser de valor para un estudio formal».
A pesar de su tono modesto al hablar de sus contribuciones, su trabajo fue esencial para llegar a las conclusiones científicas del estudio de los investigadores de Haystack.
El conocimiento de este sistema complejo es más que un estudio intelectual; la estructura del TEC y la actividad ionosférica son una preocupación seria en materia de meteorología espacial para los sistemas de navegación y comunicación basados en satélites. Los pronunciados gradientes y la variabilidad del TEC observados en este estudio son particularmente significativos cuando se producen en las latitudes medias altamente pobladas, como se vio en los Estados Unidos en la supertormenta de mayo de 2024 y en los eventos aurorales más recientes.
Con información de Geophysical Research Letters
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