Editorial NexoScience
Desde 1958 los cinturones de radiación de la Tierra se ven igual en los libros de texto: fue el año en que un contador Geiger a bordo del Explorer 1, el primer satélite estadounidense, se topó con una pared de partículas atrapadas que nadie había previsto. De aquel vuelo salió la imagen de dos anillos de radiación envolviendo el planeta, uno interior y otro exterior, con un carril casi vacío entre ambos. Ese carril dejó de estar vacío tras la supertormenta solar de mayo de 2024.
Un satélite del tamaño de una caja de zapatos encontró dos cinturones que no deberían existir ahí. REPTile-2 (Relativistic Electron and Proton Telescope integrated little experiment-2), el único instrumento científico a bordo del CubeSat CIRBE (Colorado Inner Radiation Belt Experiment) de la NASA, detectó un cinturón de electrones muy rápidos instalado justo en la franja que se suponía vacía, a unos 12.700 kilómetros (7.900 millas) de altura, más arriba que las órbitas bajas donde trabaja la mayoría de los satélites y más abajo que el anillo por el que circula el GPS. Más cerca de la Tierra, encontró un segundo cinturón formado por protones. Ambos aparecieron después de la supertormenta geomagnética del 10 de mayo de 2024, la más violenta en dos décadas, y el equipo los presentó el 6 de febrero de 2025 en la revista Journal of Geophysical Research: Space Physics.
El cinturón solo se dejó ver porque el instrumento distinguía la energía de cada electrón. Otras sondas ya habían registrado una mancha de partículas energéticas en esa franja tras la tormenta, pero sus detectores agrupaban todo lo que superaba un umbral en un único recuento. REPTile-2 divide ese mismo rango en decenas de canales de energía separados, y esa resolución cambió por completo la lectura: los electrones por debajo de 1,3 millones de electronvoltios (una medida de la fuerza de cada partícula) habían sido barridos de la región, mientras que todo lo que iba de ahí hasta unos 5 millones de electronvoltios seguía atrapado y dando vueltas. «El nuevo cinturón de electrones no se podría haber identificado correctamente a partir de esas mediciones de flujo integral», escribió el equipo, liderado por Xinlin Li, físico espacial del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado en Boulder.
Un siseo tenue en el plasma terrestre es lo que hace la limpieza. La franja se mantiene normalmente despejada gracias al plasmaspheric hiss, una estática constante y débil de ondas de radio dentro de la nube de plasma frío que envuelve el planeta. Esas ondas empujan poco a poco a los electrones atrapados hasta que su trayectoria de rebote se hunde en la atmósfera superior, donde quedan absorbidos. El empuje depende de la energía, y ahí está toda la historia del nuevo cinturón: según los cálculos del estudio, un electrón de un millón de electronvoltios sobrevive solo unos días en esa región, mientras que los más rápidos del nuevo cinturón pueden aguantar meses. El siseo actúa menos como una escoba que como un tamiz, y el nuevo cinturón es lo que ese tamiz dejó atrás.
El cinturón de protones parece incluso más duradero que el de electrones. Los protones de entre 7 y 15 millones de electronvoltios se multiplicaron por más de diez respecto a sus niveles previos a la tormenta, un salto lo bastante brusco como para contar como una estructura nueva y no como una versión más concurrida del cinturón interior de siempre. Ahí abajo los protones no pierden energía frente a las ondas de plasma. La pierden al chocar con electrones y átomos del gas tenue de la atmósfera superior, un desgaste lento que suele extenderse durante alrededor de un año, y los autores esperan que este cinturón dure eso o más. Una segunda tormenta, mucho más débil, el 28 de junio de 2024, tumbó buena parte del nuevo cinturón de electrones y dejó intactos los protones.
La sonda estuvo a punto de perderse todo el episodio. CIRBE llevaba un año funcionando bien cuando sufrió una anomalía y se quedó en silencio pocas semanas antes de la supertormenta, y no volvió al modo de ciencia normal hasta aproximadamente un mes después. Para cuando el instrumento volvió a abrir los ojos, los cinturones ya estaban formados. Por eso el estudio puede describir con detalle lo que dejó la tormenta, pero no el momento exacto en que se ensamblaron.
Los nuevos cinturones importan sobre todo para las naves que están subiendo de órbita. Los satélites con destino a la órbita geoestacionaria suelen dejarse primero en una órbita de transferencia más baja y después trepar hacia fuera con propulsores eléctricos, un ascenso que puede llevar muchos meses y que atraviesa justo la región donde se formaron los nuevos cinturones. Más protones atrapados significa más daño a las células solares, y más electrones atrapados significa una dosis total de radiación más alta para el resto de los equipos a bordo.
Los autores señalaron varios límites a lo que pueden afirmar. CIRBE vuela en una órbita baja, así que solo muestreó partículas cuya trayectoria de rebote baja hasta su altitud, y los investigadores escribieron que midieron apenas «la punta del iceberg» de cinturones que en su mayoría están más arriba. El vínculo entre la tormenta de mayo y los cinturones se apoya en una comparación de antes y después, con el instrumento apagado en medio, así que es una asociación en el tiempo y no una formación captada en el acto, y el artículo dice sin rodeos que los procesos físicos que construyeron los cinturones todavía están por investigar. Los tiempos de vida de los electrones que explican el borde inferior tan marcado del cinturón proceden de un modelo de ondas, no de mediciones directas de esas ondas en esa región y en ese momento. Y el riesgo para el hardware todavía no está cuantificado: hacen falta más cálculos para precisar el efecto real sobre las naves, señalaron los autores.
La próxima supertormenta es el experimento que nadie puede programar. La tormenta de junio que borró buena parte del cinturón de electrones le da al equipo una prueba natural de qué ondas dispersan mejor a las partículas más energéticas, un trabajo que el artículo deja para más adelante. El cinturón de protones es el reloj más lento, y el más interesante: si se comporta como predice la física de las colisiones, sigue ahí arriba, adelgazando mes a mes, a la espera de que la próxima gran tormenta lo recargue o lo desmonte.
Fuente: Xinlin Li, Zheng Xiang, Yang Mei et al. «A New Electron and Proton Radiation Belt Identified by CIRBE/REPTile-2 Measurements After the Magnetic Super Storm of 10 May 2024.» Journal of Geophysical Research: Space Physics, volumen 130, número 2, publicado el 6 de febrero de 2025 (acceso abierto, CC BY). DOI: https://doi.org/10.1029/2024JA033504
