Asombroso descubrimiento: la Tierra tiene un tercer campo de energía a su alrededor. ¿Qué es y para qué sirve?

Hace más de 60 años que se conjetura la posible existencia de un tercer campo eléctrico que rodea nuestro planeta, y que se presumía era el que impulsaba el escape de la atmósfera terrestre hacia el espacio exterior, por encima de los polos norte y sur de la Tierra

En un artículo publicado en la revista Nature, se describe este hallazgo, que aumenta la comprensión sobre los complejos movimientos y la evolución de la atmósfera de nuestro planeta. Esto no sólo proporciona pistas sobre la historia de nuestro planeta, sino que puede explicar lo que pasó con las atmósferas de otros planetas como Marte, y ayudarnos a determinar exoplanetas con potencial aptitud para la vida.

Campos de energía

Hasta ahora, se conocían dos campos de energía creados por nuestro planeta.

El primero es el campo gravitatorio o campo gravitacional, que es un campo de fuerza que existe alrededor de un cuerpo con masa y describe la forma en cómo se distribuye la fuerza gravitacional en el espacio alrededor de dicho objeto. La intensidad del campo gravitatorio depende de la masa del objeto y la distancia al objeto. Además de impedir que flotemos libremente y retenernos sujetos a la superficie, se encarga de mantener nuestra atmósfera fija al planeta. Si no hay suficiente gravedad, la atmósfera escaparía al espacio.

El segundo campo es el magnético. También llamado campo geomagnético, se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta el espacio, funcionando como un escudo que protege nuestro planeta del viento solar, la corriente de partículas cargadas que emana el Sol.

Y después de años de búsqueda, finalmente pudo ubicar el tercer campo: el campo ambipolar, tan fundamental como los campos gravitacional y magnético. Su función es contrarrestar la gravedad y expulsar partículas al espacio.

El descubrimiento

Hace más de 60 años, los científicos conjeturaron la existencia de una corriente, a la que llamaron "viento polar", que fluía desde los polos hacia el espacio. Esto estimuló la investigación para comprender sus causas.

La luz solar intensa y sin filtrar, en la parte superior de la atmósfera, debería ser la responsable de que algunas partículas de nuestro aire escaparan al espacio, pero el viento polar observado era más misterioso. Muchas de las partículas que contenía estaban frías, sin signos de haber sido calentadas, pero viajaban a velocidades supersónicas. Los científicos sospechaban que el responsable de ello podría ser un campo eléctrico aún por descubrir.

Se esperaba que ese campo, generado a escala subatómica, fuese increíblemente débil y que sus efectos se sintieran solo a cientos de kilómetros de distancia. Recién hacia 2016 la NASA contó con la tecnología necesaria para su detección, diseñando y construyendo un instrumento que podría medir el campo ambipolar de la Tierra.

El Endurance alcanzó una altitud de 768.03 kilómetros, para amerizar tan solo 19 minutos después en el mar de Groenlandia. En el rango de altitud de 518 kilómetros se recopilaron datos, midiendo un cambio en el potencial eléctrico de solo 0.55 voltios, una intensidad similar a la de una batería de reloj, pero la justa para explicar el viento polar.

Escapando de la gravedad

Los iones de hidrógeno, el tipo de partícula más abundante en el viento polar, experimentan una fuerza hacia afuera de este campo 10,6 veces más fuerte que la gravedad. Y eso es más que suficiente para contrarrestar la gravedad; de hecho, es suficiente para lanzarlos hacia el espacio a velocidades supersónicas, indicaron los científicos del proyecto Endurance en el Centro Goddard de la NASA.

Así no sólo se ha confirmado solo su existencia, sino que también ha medido con precisión su fuerza. Así, se ha constatado además el papel que tiene el campo eléctrico en el escape atmosférico (proceso por el que una atmósfera pierde gases hacia el espacio exterior) y en la configuración de la ionósfera.

El descubrimiento de Endurance, aseguran los investigadores, plantea muchas preguntas que, ahora, podrán comenzar a responderse.

El campo ambipolar, como campo de energía fundamental de nuestro planeta junto con la gravedad y el magnetismo, puede haber moldeado continuamente la evolución de nuestra atmósfera. Su función es contrarrestar la gravedad y expulsar partículas al espacio y, afirman los científicos, es tan fundamental como los campos gravitacional y magnético. Y debido a que este se crea por la dinámica interna de una atmósfera, se espera que existan campos eléctricos similares en otros planetas, incluidos Venus y Marte.

Referencia de la noticia:

Collinson, G.A., Glocer, A., Pfaff, R. et al. Earth’s ambipolar electrostatic field and its role in ion escape to space. Nature 632, 1021–1025 (2024).