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Los campos de radiación descubiertos en el albor de la era espacial tienen un nuevo truco en el bolsillo: escudar la Tierra.
El 30 de enero de 1958 los EE. UU. lanzaron su primer satélite orbital, el Explorer 1. A bordo llevaba un contador Geiger desarrollado por James Van Allen y su equipo de la Universidad de Iowa. El contador «se desbordó» a una cierta altitud, al medir un nivel inesperado de radiación. Vuelos adicionales delimitaron esta radiación de alta energía en dos cinturones por encima de la Tierra, que fueron designados como los Cinturones de Radiación de Van Allen en su honor. Fue el primer principal descubrimiento de la carrera espacial, después que los rusos hubieran lanzado con éxito dos sondas Sputnik y la perrita Laika a finales de 1957.
Ahora, 56 años después de su descubrimiento, los físicos han descubierto que los cinturones de Van Allen tienen una nueva función: proteger la Tierra. La revista Nature informaba acerca de ello esta semana. Entre los anillos interior y exterior hay una barrera «impenetrable» que escuda a la tierra de los electrones de más alta energía del viento solar:
Unas primeras observaciones indicaron que los cinturones de radiación de Van Allen se podían separar en una zona interior dominada por protones de alta energía y una zona exterior dominada por electrones de alta energía. Estudios subsiguientes expusieron que electrones de energía moderada (inferior a un megaelectronvoltio) pueblan a menudo ambas zonas, con una región de una «banda» profunda mayormente exenta de partículas entre ambas. Hay una región de un plasma frío denso alrededor de la Tierra conocido como la plasmasfera, cuyo límite exterior se conoce como la plasmapausa. La estructura de dos cinturones de radiación se explicaba como generada de intensas interacciones de electrones con el silbido plasmasférico justo en el interior del límite de la plasmapausa, donde el borde interior de la zona de radiación exterior se corresponde con la ubicación del mínimo de la plasmapausa. Recientes observaciones han revelado una inesperada morfología del cinturón de radiación, especialmente a energías cinéticas ultrarrelativistas (más de cinco megaelectronvoltios). Aquí procedemos a analizar un extenso conjunto de datos que revela un límite interior sumamente brusco para los electrones ultrarrelativistas. Además, datos medidos concurrentemente revelan que esta barrera frente al transporte radial de electrones hacia el interior no surge debido a un límite físico dentro del campo magnético intrínseco de la Tierra, y que es improbable que la difusión radial hacia adentro sea inhibida mediante dispersión por campos de onda de transmisores electromagnéticos. Más bien, sugerimos que una difusión radial hacia adentro natural excepcionalmente lenta combinada con un débil pero persistente ángulo de inclinación de onda-partícula que se dispersa profundamente al interior de la plasmasfera de la Tierra se puede combinar para crear una barrera casi impenetrable a través de la que los electrones más energéticos del cinturón de Van Allen no pueden migrar.
En otras palabras, este escudo invisible protege al planeta de partículas mortíferas. La revista Astrobiology Magazinelas llama «electrones asesinos». Un comunicado de prensa de la Universidad de Colorado, Boulder, dice que esos electrones «van lanzados alrededor del planeta a una velocidad cercana a la de la luz, y se sabe que han constituido una amenaza para los astronautas, que han freído satélites y que han degradado sistemas espaciales durante tormentas solares intensas». El comunicado de prensa lo designa como «Un escudo invisible tipo Star Trek». Los artículos no mencionaban cuál pudiera ser el efecto de una exposición a largo plazo a los «electrones asesinos», pero cualquier cosa que pueda freír un satélite ha de tener una capacidad de limitar la vida en la biosfera.
Más o menos por el mismo tiempo, científicos en la Universidad de Zurich comunicaban que un ADN en el exterior de un cohete había sobrevivido a la reentrada en la atmósfera terrestre. «Completamente sorprendidos» por la durabilidad del ADN, que siguió capaz de transmitir la información genética después del aterrizaje, los científicos creen que esto podría influir en las ideas acerca de la vida extraterrestre. Pero no queda claro por el comunicado de prensa si el cohete alcanzó una altitud suficiente para pasar a través de la capa de electrones asesinos. El resultado hubiera podido ser diferente con una exposición fuera del escudo y más al exterior más allá de la magnetosfera de la Tierra.
¿Cómo se forma el escudo? Los científicos no están verdaderamente seguros. Es algo misterioso, casi como una conspiración:
El misterio más reciente gira en torno a un límite «extremadamente brusco» en el borde interior del cinturón exterior a una altitud aproximada de 7.200 millas (11.600 kilómetros) que parece bloquear los electrones ultrarrápidos impidiéndoles penetrar en el escudo y entrar más profundamente hacia la atmósfera de la Tierra.
«Es casi como si esos electrones chocasen con una pared de vidrio en el espacio», dice Baker, el autor principal del estudio. «Algo así como los escudos creados por campos de fuerza en Star Trek que se usaban para repeler los proyectiles enemigos, estamos viendo un escudo invisible que bloquea esos electrones.Es un fenómeno extremadamente desconcertante.»
El doctor Baker recibió su doctorado bajo la tutoría de James Van Allen. Otro pionero del espacio, el doctor Henry Richter, que en 1958 había ayudado al asistente de Van Allen, George Ludwig, a dotar al Explorer 1 con su instrumentación (véase 31/1/08), se sintió encantado con este nuevo descubrimiento: lo calificó de «característica crítica» para la Tierra (comunicación personal). Richter, el único director superviviente del Explorer 1, fue el supervisor de la instrumentación para el satélite y proporcionó los primeros sistemas de radiocomunicación en California que confirmaron que había alcanzado su órbita después de su lanzamiento desde Florida.
El descubrimiento de este escudo protector estimulará posteriores investigaciones, dice Baker:
«La naturaleza aborrece gradientes bruscos y generalmente encuentra maneras de suavizarlos, de modo que esperaríamos que algunos de los electrones relativistas se desplazaran al interior y algunos al exterior», dice Baker. «No es obvio cómo el lento y gradual proceso que debería estar involucrado en el movimiento de esas partículas puede conspirar para generar un límite tan brusco y persistente en esta ubicación en el espacio.» ...
«Es como mirar el fenónemo con nuevos ojos, con un nuevo juego de instrumentación, que nos da el detalle para decir: “Sí, ahí está este límite puro y duro”, dice John Foster, director asociado del Observatorio Haystack del Instituto de Tecnología de Massachussets y un coautor del estudio.
Los datos fueron recogidos por unas dobles Sondas Van Allen en 2012, pero el análisis se acaba de publicar esta pasada semana. «El borde interior de la población de electrones relativistas es una característica extraordinaria entodas las longitudes geográficas», concluye el artículo de Nature. «No se ha expuesto con anterioridad en la literatura porque nunca antes hemos dispuesto de unas mediciones tan precisas a altas energías». Las publicacionesNew Scientist, Science Daily, Frontline Desk y otros medios científicos comunicaron el descubrimiento, con una referencia especial al escudo de Star Trek.
Este es un fascinante descubrimiento que desafía a la astrobiología y da soporte a la tesis de un diseño inteligente. Parece señalar otro requisito para la habitabilidad del planeta: no sólo la distancia justa desde una estrella (y una docena de otros factores—15/8/14), sino también un campo magnético del tamaño y estructura adecuados para escudar la biosfera de un planeta de una radiación mortífera. Marte, a pesar de un campo magnético disperso, recibe una radiación que fríe los compuestos orgánicos (5/09/14). Como el campo recién descubierto no se puede explicar como una propiedad natural de la estructura de la magnetosfera de la Tierra, puede señalar a una «conspiración» (para usar el término de Baker) de diversos procesos que operan concertadamente. Si esto es así, entonces es todavía más improbable que un exoplaneta vaya a tener justo la plasmasfera y magnetosfera correctas para generar un campo tan efectivo.
Unas palabras acerca del doctor Henry Richter: lo conocí en el Jet Propulsion Laboratorio en 2007 cuando vino para la investigación acerca de la historia del Explorer 1. Apareció en un documental producido por el laboratorio para la celebración del 50 aniversario el 30 de enero de 2008, donde fue un V.I.P. No relacionado con el especialista en sismología, Charles Richter, el doctor Henry Richter recibió un doctorado en química en Caltech, y fue profesor allí hasta que fue invitado a trabajar en los inicios del Jet Propulsion Laboratory. Después del éxito histórico del Explorer 1 (que resultó en la creación de la NASA), también trabajó en las misiones Ranger y Surveyor a la Luna que precedieron al programa Apolo. Fue el pionero en planificar y ubicar los emplazamientos para la Red del Espacio Profundo, todavía operativa en California, España y Australia. El doctor Richter recibió honores con los directores supervivientes del Jet Propulsion Laboratorio en Washington D.C. en ceremonias celebradas en 2008, y fue objeto de honores en el 50 aniversario de la Red del Espacio Profundo a comienzos de este año (2 de abril de 2014).
Años después de dejar el laboratorio a mediados de los 60, el doctor Richter se convirtió en cristiano y creacionista. Cuando regresó al laboratorio ya jubilado, me buscó debido a nuestros intereses compartidos (había leído algunos de mis artículos para el Instituto de Investigación de la Creación). Nos hicimos buenos amigos, y nos encontrábamos cada vez que visitaba el laboratorio. En una conferencia sobre el Explorer 1 en el laboratorio, en 2008, concluyó compartiendo su testimonio personal. Durante mi trágica experiencia de ser disciplinado y degradado por haber compartido DVDs sobre la tesis del Diseño Inteligente en 2009, intervino personalmente ante el subdirector del Jet Propulsion Laboratory, pero desafortunadamente sin éxito (dijo que este tipo de cosas nunca habría sucedido cuando él estaba trabajando allí). El doctor Richter es todo un caballero y un humilde cristiano con una increíble biografía. Me siento honorado de poder considerar a este gran americano como un amigo personal. Actualmente estamos colaborando en un libro que él ha concebido sobre el diseño inteligente.
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