La mayor tormenta solar en dos décadas azotó la Tierra en mayo de 2024. Durante varios días, oleadas tras oleadas de partículas cargadas de alta energía provenientes del sol sacudieron el planeta. Brillantes auroras inundaron los cielos y algunas comunicaciones GPS se interrumpieron temporalmente.
Con la ayuda de un pequeño satélite de la NASA resucitado por casualidad, los científicos han descubierto que esta tormenta también creó dos nuevos cinturones temporales de partículas energéticas que rodean la Tierra. Los hallazgos son importantes para comprender cómo las futuras tormentas solares podrían afectar nuestra tecnología.
Los nuevos cinturones se formaron entre otros dos que rodean permanentemente la Tierra, llamados cinturones de Van Allen. Con forma de anillos concéntricos muy por encima del ecuador de la Tierra, estos cinturones permanentes están compuestos por una mezcla de electrones y protones de alta energía que quedan atrapados en su lugar por el campo magnético de la Tierra. Las partículas energéticas en estos cinturones pueden dañar las naves espaciales y poner en peligro a los astronautas que pasan a través de ellos, por lo que comprender su dinámica es clave para un vuelo espacial seguro.
El descubrimiento de los nuevos cinturones, posible gracias al satélite Colorado Inner Radiation Belt Experiment (CIRBE) de la NASA y publicado el 6 de febrero de 2025 en el Journal of Geophysical Research: Space Physics, es particularmente importante para proteger las naves espaciales que se lanzan a órbitas geoestacionarias, ya que pasan por los cinturones de Van Allen varias veces antes de alcanzar su órbita final.
Nuevos cinturones asombran a los científicos
Se han detectado cinturones temporales como consecuencia de grandes tormentas solares anteriormente. Pero mientras que los cinturones anteriores estaban compuestos principalmente de electrones, el más interno de los dos nuevos cinturones también incluía protones energéticos. Esta composición única probablemente se deba a la fuerza y composición de la tormenta solar.
«Cuando comparamos los datos de antes y después de la tormenta, dije: ‘Vaya, esto es algo realmente nuevo'», dijo el autor principal del artículo, Xinlin Li, profesor del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) y del Departamento de Ciencias de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Colorado en Boulder. «Esto es realmente asombroso».
Los nuevos cinturones también parecen haber durado mucho más que los anteriores. Mientras que los cinturones temporales anteriores duraban alrededor de cuatro semanas, el nuevo cinturón compuesto principalmente de electrones duró más de tres meses. El otro cinturón, que también incluye protones, ha durado mucho más que el cinturón de electrones porque está en una región más estable y es menos propenso a los procesos físicos que pueden sacar las partículas de su órbita. Es probable que todavía esté allí hoy.
«Estos son electrones y protones de alta energía que han encontrado su camino hacia el entorno magnético interior de la Tierra», dijo David Sibeck, ex científico de la misión de las sondas Van Allen de la NASA y científico investigador del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, que no participó en el nuevo estudio. «Algunos podrían permanecer en este lugar durante mucho tiempo».
El tiempo que estos cinturones permanecen depende del paso de tormentas solares. Las grandes tormentas pueden proporcionar la energía para sacar las partículas de sus órbitas y enviarlas en espiral al espacio o a la Tierra. Una de esas tormentas a fines de junio redujo significativamente el tamaño del nuevo cinturón de electrones y otra en agosto casi borró el resto de ese cinturón de electrones, aunque una pequeña población de electrones de alta energía sobrevivió.
El CubeSat vuelve a la vida por casualidad para hacer el descubrimiento
El nuevo descubrimiento fue realizado por el satélite CIRBE de la NASA, un CubeSat del tamaño de una caja de zapatos que orbitó los polos magnéticos del planeta en una órbita baja terrestre desde abril de 2023 hasta octubre de 2024. El CIRBE albergaba un instrumento llamado el pequeño experimento integrado del telescopio relativista de electrones y protones REPTile-2 (Relativistic Electron Proton Telescope Integrated Little Experiment-2), una versión miniaturizada y mejorada de un instrumento que voló a bordo de las sondas Van Allen de la NASA, que hicieron el primer descubrimiento de un cinturón de electrones temporal en 2013.
Después de un año en el espacio, el CubeSat experimentó una anomalía y, inesperadamente, se quedó en silencio el 15 de abril de 2024. Los científicos se sintieron decepcionados por no haber visto la tormenta solar en mayo, pero pudieron confiar en otras naves espaciales para proporcionar algunos datos preliminares sobre el cinturón de electrones. Afortunadamente, el 15 de junio, la nave espacial volvió a la vida y reanudó la toma de medidas. Los datos proporcionaron información de alta resolución que ningún otro instrumento podía obtener y permitieron a los científicos comprender la magnitud de los nuevos cinturones.
«Una vez que reanudamos las mediciones, pudimos ver el nuevo cinturón de electrones, que no era visible en los datos de otras naves espaciales», dijo Li.
Tener el CubeSat en órbita para medir el efecto de la tormenta solar ha sido agridulce, dijo Li. Si bien brindó la oportunidad de medir los efectos de un evento tan grande, la tormenta también aumentó la resistencia atmosférica sobre el CubeSat, lo que provocó que su órbita disminuyera prematuramente. Como resultado, el CubeSat salió de la órbita en octubre de 2024. Sin embargo, los datos de la nave espacial hacen que todo valga la pena.
«Estamos muy orgullosos de que nuestro pequeño CubeSat haya hecho un descubrimiento así», dijo Li.
Con información de Journal of Geophysical Research: Space Physics
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