El llamado “campo eléctrico ambipolar” es débil pero tan esencial como los campos gravitatorio y magnético de la Tierra.
Hace tiempo que sabemos que la Tierra está rodeada de varios “campos”. Pensemos, por ejemplo, en los campos gravitatorio y magnético. Hace más de 60 años, los científicos propusieron la existencia de otro campo invisible: el campo eléctrico ambipolar. Este campo se consideraba un factor clave del “viento polar”, un flujo constante de partículas cargadas que se “escapan” al espacio por encima de los polos. Los investigadores llevan décadas buscando este enigmático campo eléctrico. Y ahora por fin lo han encontrado, según informan en la revista Nature.
Viento polar desconcertante
Desde finales de los años 60, las naves espaciales que sobrevuelan los polos de la Tierra han observado una corriente de partículas que se escapan de nuestra atmósfera hacia el espacio. Pero los investigadores no conseguían explicarlo del todo. Es de esperar que se produzca algún escape de partículas de nuestra atmósfera, ya que la luz solar intensa puede liberar algunas partículas del aire, de forma similar al vapor que sale de una cacerola. Pero el viento polar observado fue más desconcertante. Muchas partículas estaban frías y no mostraban signos de calentamiento, a pesar de que se movían a velocidades supersónicas. “Algo tenía que estar sacando estas partículas de la atmósfera”, afirma el investigador principal, Glyn Collinson. Y los científicos sospecharon que podría estar implicado un campo eléctrico aún por descubrir.
Extremadamente débil
El supuesto campo eléctrico, generado a nivel subatómico, sería extremadamente débil, con efectos solo perceptibles a cientos de kilómetros. Sin embargo, detectar este campo no fue posible durante años con la tecnología disponible. Por ello, en 2016, Collinson y su equipo comenzaron a desarrollar un nuevo instrumento que, según ellos, sería capaz de medir el campo ambipolar de la Tierra.
La misión endurance
Este instrumento fue lanzado en un cohete suborbital de la NASA desde el Polo Norte. En honor al barco que llevó a Ernest Shackleton a la Antártida en 1914, el equipo bautizó su misión con el nombre de Endurance. Viajaron a Svalbard, archipiélago noruego que alberga el centro de cohetes más septentrional del mundo. “Svalbard es el único lugar del mundo donde se puede volar a través del viento polar y tomar las medidas que necesitamos”, afirma la investigadora Suzie Imber.
Tras el lanzamiento, Endurance alcanzó una altitud de unos 768 kilómetros y aterrizó 19 minutos después en el mar de Groenlandia. Durante su vuelo a una altitud de más de 500 kilómetros, Endurance recogió datos y registró un cambio en el potencial eléctrico de tan solo 0,55 voltios. “Medio voltio es casi nada, comparable a la potencia de la pila de un reloj”, afirma Collinson. “Pero es suficiente para explicar el viento polar”.
Iones de hidrógeno
Los iones de hidrógeno, las partículas más abundantes en el viento polar, experimentan una fuerza de este campo que es 10,6 veces más fuerte que la gravedad. “Eso es más que suficiente para superar la gravedad”, explica el investigador Alex Glocer. “De hecho, es suficiente para propulsarlas al espacio a velocidades supersónicas”. Las partículas más pesadas también reciben un impulso. Los iones de oxígeno a la misma altitud situados en este campo de medio voltio pesan la mitad. En conjunto, el equipo descubrió que el campo ambipolar aumentaba la llamada “altura de escala” de la ionosfera en un 271 %, lo que significa que la ionosfera sigue siendo más densa a mayor altitud que sin él. “Es como si actuara como una cinta transportadora que eleva la atmósfera hacia el espacio”, añade Collinson.
Es un gran avance
El descubrimiento del campo eléctrico ambipolar supone un gran avance en nuestra comprensión de la atmósfera terrestre. Además, los investigadores sostienen que este débil campo eléctrico global es tan esencial como los campos gravitatorio y magnético de la Tierra. Comprender los complejos movimientos y la evolución de la atmósfera terrestre no solo permite conocer la historia de nuestro planeta, sino que también nos ayuda a desentrañar los misterios de otros planetas y evaluar cuáles podrían ser potencialmente habitables.
Así pues, la confirmación de que el campo eléctrico ambipolar existe realmente ha abierto muchas nuevas vías de investigación. Por ejemplo, los científicos creen que este campo puede haber influido continuamente en la evolución de nuestra atmósfera de formas que ahora podemos empezar a explorar. Y puesto que este campo procede de la dinámica interna de la atmósfera, se espera que se produzcan campos eléctricos similares en otros planetas, como Venus y Marte. “Cualquier planeta con atmósfera debería tener un campo ambipolar”, argumenta Collinson. “Ahora que por fin lo hemos medido, podemos empezar a entender cómo este campo ha moldeado nuestro propio planeta y otros planetas a lo largo del tiempo”.
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