Escuchando a escondidas las vibraciones de la burbuja magnética de la Tierra

Aug 20, 2023

El espacio no es sólo una nada silenciosa. Está lleno de partículas cargadas expulsadas por el Sol y arrastradas por los vientos solares. Los vientos solares racheados y enérgicos pueden enviar ondas de frecuencia ultrabaja que vibran a lo largo de las líneas del campo magnético que rodean nuestro planeta, como la cuerda de un arpa cuando se toca.

"Esperamos que la sabiduría de la multitud, combinada con nuestro sentido del oído humano altamente sintonizado, nos ayude a distinguir las características de estas ondas".

Esta inquietante melodía tiene un tono demasiado bajo para que podamos escucharla, pero los investigadores han convertido estos sonidos en algo audible y ahora están pidiendo al público que ayude a escuchar el ruido del espacio.

"Esperamos que la sabiduría de la multitud, combinada con nuestro sentido del oído humano altamente sintonizado, nos ayude a distinguir las características de estas ondas", dijo Martin Archer, físico espacial del Imperial College de Londres y uno de los científicos. detrás del proyecto: Heliofísica Auditada: Resonancias en Plasmas (HARP).

Al clasificar los diferentes tipos de vibraciones, los investigadores esperan obtener una mejor idea de cómo influyen en el campo magnético de la Tierra.

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Impresionantes auroras, vistas bailando en los cielos cerca de los polos, son una ilustración de cómo la energía del plasma transportada por los vientos solares puede interactuar con el campo magnético de la Tierra, o magnetosfera.

Más allá de crear exhibiciones de luces coloridas, las ondas generadas cuando nuestra magnetosfera es golpeada por vientos solares también contribuyen al clima espacial perturbador, que puede representar un riesgo para los satélites, las telecomunicaciones y los astronautas.

"El análisis de audio podría añadir una nueva dimensión a nuestra comprensión de las ondas de plasma".

La caracterización de las ondas de plasma podría ayudar a mejorar las predicciones de los peligros del clima espacial. Pero estudiarlas ha resultado un desafío en el pasado porque incluso las computadoras luchan por separar las muchas vibraciones simultáneas entre el ruido de fondo del espacio.

"Estas ondas de plasma son realmente complicadas", afirmó Wen Li, astrónomo de la Universidad de Boston que no participa en el proyecto HARP. "Incluso después de décadas de estudio, todavía tenemos muchas preguntas sobre cómo funcionan". Una incógnita que los investigadores esperan explorar es por qué algunas ondas de plasma interactúan con su entorno espacial con más fuerza que otras. "El análisis de audio podría añadir una nueva dimensión a nuestra comprensión de estas ondas", dijo Li.

Para amplificar el sonido de las ondas de plasma para los oídos humanos, los investigadores utilizaron una técnica llamada sonificación para acelerar años de mediciones electromagnéticas recopiladas por la misión THEMIS de la NASA (Historia temporal de eventos e interacciones macroescales durante las subtormentas), que desplegó cinco satélites para volar a través de la Tierra. magnetosfera en 2007.

En 2018, Archer probó una versión a pequeña escala del proyecto con estudiantes de secundaria, quienes identificaron una serie de tormentas solares que reverberaban dentro de la magnetosfera de la Tierra. Cada tormenta sonaba como un fuerte crujido, seguido de silbidos que descendían constantemente a medida que las líneas del campo magnético se reajustaban. "Los científicos espaciales apenas habían discutido sonidos como este antes", dijo Archer. Las tormentas “saltaron sobre nosotros cuando escuchamos los datos, pero fue fácil pasarlas por alto en las gráficas”.

Desde ese descubrimiento, con el respaldo de la NASA, el equipo HARP ha trabajado con expertos en sonido para crear una interfaz que permita a las personas resaltar y comentar las formas de onda. Los investigadores están pidiendo a voluntarios que escuchen el audio y describan lo que escuchan, si el sonido es un ruido estático informe o un tono puro, por ejemplo.

Tomar prestadas técnicas utilizadas por los músicos fue fundamental para el proyecto, dijo Archer, quien tiene experiencia en radio y como DJ. "Se me ocurrió que estos datos podrían adaptarse mejor a nuestros oídos".

"Escuchar estas ondas realmente les da vida", dijo David Sibeck, heliofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y científico de la misión THEMIS que no participa en el proyecto HARP. El enorme banco de datos recopilados por la misión ha sido un desafío para que los científicos lo analicen por sí mismos, dijo Sibeck.

Además de ser una forma de involucrar al público en los esfuerzos de la ciencia espacial, pedirle a la gente que escuche los datos también trae beneficios científicos. Los humanos se destacan en desenredar sonidos en competencia, incluso en contraste con ruido de fondo, explicó Archer. "Tomemos nuestra capacidad para filtrar conversaciones en un cóctel".

Uno de los objetivos del equipo es identificar las propiedades de cada onda de plasma. Al igual que las cuerdas de un arpa, cada onda resuena e interactúa de forma diferente con el espacio que la rodea. Se cree que ciertas ondas de plasma desempeñan un papel en la formación de los gigantescos cinturones de radiación con forma de rosquilla (o cinturones de Van Allen) dentro de la magnetosfera de la Tierra. Estos cinturones, que contienen partículas altamente cargadas, representan un gran peligro para los astronautas y las naves espaciales debido a los altos niveles de radiación.

Las teorías actuales sugieren que las ondas de plasma pueden energizar las partículas cargadas en estos cinturones, volviéndolas más peligrosas. Se cree que las ondas de plasma más fuertes con amplitudes mayores son más efectivas para transferir energía entre partículas, dijo Li, "pero todavía no estamos seguros exactamente de cómo funciona este proceso".

Las observaciones de HARP podrían ayudar a los científicos a comprender esa transferencia de energía, dijo Sibeck. "Realmente no sabremos qué ondas son importantes hasta que las estudiemos todas". La contribución pública será crucial para el éxito del proyecto, afirmó Archer.

—Erin Martin-Jones (@Erin_M_J), escritora científica