Desde que Isaac Newton fue golpeado por una manzana en 1666, los científicos han estado tratando de comprender las fuerzas que dan forma a nuestro planeta.
Aunque la atracción gravitatoria y el campo magnético de la Tierra deberían resultarnos bastante familiares, los científicos ahora dicen que han descubierto un tercer campo que es «igual de fundamental».
Investigadores de la NASA han encontrado la primera evidencia de un campo eléctrico sutil, casi indetectable, que rodea el planeta.
Este “campo eléctrico ambipolar” podría ser responsable de los misteriosos vientos de partículas supersónicas que salen constantemente disparados desde los polos de la Tierra.
Es más, los investigadores afirman que el descubrimiento podría incluso ayudar a explicar por qué la vida se formó aquí en la Tierra y en ningún otro lugar.
Los investigadores de la NASA han descubierto un campo de energía oculto que rodea nuestro planeta y que es «tan importante como la gravedad»
El campo fue descubierto mediante el lanzamiento del cohete Endurance (en la foto) desde la remota isla de Svalbard.
En la década de 1960, cuando la primera nave espacial comenzó a orbitar la Tierra, las agencias espaciales empezaron a notar fenómenos extraños en los polos.
A medida que las naves espaciales pasaban por encima, eran atacadas por un repentino viento supersónico de partículas cargadas que surgían de la atmósfera.
Pero aunque los científicos saben desde hace más de 50 años que existen estos «vientos polares», nadie ha podido explicar aún qué los causa.
Algunas de las partículas pueden simplemente ser calentadas por la luz solar sin filtrar y escapar como el vapor de una olla hirviendo.
Pero otros fueron más misteriosos, ya que los científicos también encontraron un flujo constante de iones de hidrógeno que eran completamente fríos, a pesar de viajar a velocidades supersónicas.
El autor principal, el Dr. Glyn Collinson, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, dice: «Algo tenía que estar extrayendo estas partículas de la atmósfera».
Desde la década de 1960, los científicos saben que hay corrientes de partículas que salen de la atmósfera por los polos, pero sólo ahora tienen la tecnología necesaria (en la imagen) para detectar el campo eléctrico ambipolar responsable de esto.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que las partículas podrían ser extraídas de la atmósfera por una carga eléctrica de alcance planetario en algún lugar a unos 250 kilómetros por encima de la superficie.
A esta altitud, los átomos de nuestra atmósfera comienzan a desintegrarse en electrones con carga negativa e iones con carga positiva.
Como los iones son 1.836 veces más pesados que los electrones, deberían hundirse hacia la Tierra bajo la influencia de la gravedad.
Pero como tienen cargas opuestas, los electrones y los iones están unidos por un campo eléctrico que atrae en ambas direcciones; de ahí el nombre ambipolar.
Como un perro que tira de la correa, los electrones arrastran sus iones hacia arriba contra la fuerza de la gravedad y los levantan fuera de la atmósfera.
Sin embargo, hasta hace muy poco, la tecnología para medir este campo simplemente no existía.
A lo largo de los 518 kilómetros recorridos (ilustrado a la izquierda), el cohete detectó una diferencia de potencial eléctrico de apenas medio voltio. Aunque débil, esto es exactamente lo que los científicos habían predicho.
A partir de 2016, los investigadores comenzaron a desarrollar un cohete capaz de medir lo que creían que era una diferencia de voltaje muy pequeña a lo largo de cientos de millas.
Esto culminó con la Misión Endurance de la NASA, que se lanzó desde la remota isla noruega de Svalbard, a sólo unos cientos de millas al sur del Polo Norte.
Los investigadores necesitaban viajar a esta isla lejana porque es el único lugar del mundo donde es posible detectar el campo eléctrico ambipolar.
Alrededor de los polos, el campo magnético de la Tierra produce «líneas de campo abiertas» que se disparan hacia el espacio en lugar de formar bucles cerrados.
La coautora, la profesora Suzanne Imber, física espacial de la Universidad de Leicester, Reino Unido, dijo al MailOnline: ‘El campo es generado por electrones, que tienen cierta presión térmica que les permite elevarse a mayores altitudes en líneas de campo abiertas.
El cohete tuvo que ser lanzado desde la isla de Svalbard (en la foto), que está cerca del Polo Norte, ya que alberga la única estación de lanzamiento de cohetes lo suficientemente al norte como para detectar el campo.
‘Los electrones están ligados al campo magnético, por lo que esto sólo es detectable sobre los polos porque las latitudes magnéticas altas son donde las líneas de campo van desde la superficie hacia el espacio.’
Esto se hizo aún más desafiante por el hecho de que estas líneas de campo no permanecen en el mismo lugar sino que se mueven continuamente.
«Es un desastre si te equivocas y lanzas el cohete en el momento equivocado: sólo tienes una oportunidad de realizar el experimento», dice el profesor Imber.
A pesar de las líneas de campo cambiantes y las ventiscas blancas, el equipo logró lanzar su cohete en un vuelo suborbital el 11 de mayo de 2022.
El Endurance, llamado así por las expediciones polares de Ernest Shackleton, voló a una altitud de 477,23 millas (768,03 kilómetros), amerizando 19 minutos después en el mar de Groenlandia.
A lo largo de las 322 millas (518 kilómetros) de altitud en las que Endurance recopiló datos, encontró un potencial de carga eléctrica de solo 0,55 voltios.
El cohete debía lanzarse entre líneas de campo magnético abiertas (azules), de lo contrario la misión sería un fracaso. Sólo entre estas líneas el campo eléctrico ambipolar puede sacar partículas de la atmósfera al espacio.
El Dr. Collinson dice: “Medio voltio no es casi nada; es tan fuerte como la pila de un reloj, pero es la cantidad justa para explicar el viento polar”.
Aunque esta fuerza es muy pequeña, en un área tan vasta los investigadores creen que es responsable de aumentar la altura de la ionosfera, una capa de la atmósfera, en un 271 por ciento.
«Es como una cinta transportadora que eleva la atmósfera hacia el espacio», explica el Dr. Collinson.
Como este campo acaba de ser descubierto, los investigadores aún no están seguros de qué efecto podría haber tenido en el desarrollo de la Tierra, pero las consecuencias podrían ser enormes.
De manera crítica, hay algunos indicios de que podría ser parte de la razón por la que la Tierra aún tiene agua mientras planetas como Venus y Marte se han secado.
En 2016, la misión Venus Express de la Agencia Espacial Europea descubrió que la ionosfera de Venus genera un potencial de 10 voltios alrededor de todo el planeta.
A medida que la intensa luz solar separaba los iones de oxígeno con carga positiva del hidrógeno del agua, esta carga podría haberlos absorbido hacia el espacio como una aspiradora del tamaño de un planeta.
Con el tiempo, este proceso podría haber vaciado toda el agua de Venus en el espacio y haber dejado la tierra estéril que vemos ahora.
Dado que el campo eléctrico ambipolar de la Tierra es mucho más débil, esto podría ser parte del conjunto de factores que determinan si un planeta es habitable a largo plazo.
El Dr. Collinson dice: ‘Cualquier planeta con atmósfera debería tener un campo ambipolar.
«Ahora que finalmente lo hemos medido, podemos empezar a aprender cómo ha moldeado nuestro planeta y otros a lo largo del tiempo».
