20 d’oct 2020

Anar al contingut

Investigació espacial

L'ESA detecta una distribució inesperada de ferro en l'espai

Investigadors de la missió 'Cluster' analitzen 18 anys de dades sobre la composició de l'entorn còsmic

Europa Press

L'ESA detecta una distribució inesperada de ferro en l'espai

Peter Komka

Dades de la missió Cluster de l’Agència Espacial Europea (ESA) han permès mapar els metalls pesants en l’espai que envolta la Terra, i han trobat una distribució inesperada i prevalença del ferro, cosa que donar llum sobre la composició del nostre entorn còsmic.

Sovint es presumeix que l’espai està desproveït de matèria, però tècnicament no està realment buit: la distribució de la matèria és molt, molt escassa, explica l’ESA en un comunicat. En les proximitats de la Terra, l’espai que els científics anomenen ‘geoespai’ en realitat és ple de partícules carregades: una barreja d’electrons, que tenen càrrega negativa i ions carregats positivament. Aquests ions són jugadors clau en els processos electrodinàmics que veiem en el geoespai i contribueixen a la naturalesa turbulenta i canviant d’aquesta part del cosmos.

El nou estudi, publicat en el ‘Journal of Geophysical Research: Space Physics’, utilitza més de 18 anys de dades de la missió ‘Cluster’ de l’ESA, llançada l’agost del 2000 i que s’acosta al seu vintè aniversari en l’espai, per explorar la prevalença d’un ió important que es considera relativament estrany a prop de la Terra: el ferro. A l’aprofundir en les dades de Cluster reunides del 2001 al 2018, els investigadors van detectar una distribució inesperada de ferro en tot el geoespai.

Quantitats petites

«Tot i que les quantitats són petites, trobem ferro a tot arreu: a tota la regió del geoespai coberta per ‘Cluster’, i en el vent solar pròxim a la Terra, el flux continu de partícules carregades del sol», diu l’autor principal, Stein Haaland, de l’Institut Max Planck per a la Investigació del Sistema Solar a Gotinga, Alemanya, i el Centre Birkeland per a la Ciència de l’Espai a la Universitat de Bergen, Noruega. «Hem detectat ferro en aproximadament el 10% de les observacions, cosa que, atesa la relativa raresa de l’ió, és sorprenent. No esperàvem trobar-lo tan sovint», indica.

No obstant, no és la presència del ferro per si mateix el que sorprèn, sinó més aviat les seves propietats. El satèl·lit Geotail de la JAXA i la NASA, que ha passat més de 25 anys observant l’entorn magnètic de la Terra, va detectar ferro ionitzat individualment en el geoespai el 2017. Aquests són àtoms de ferro que han sigut desposseïts només dels seus electrons més externs. Els nous resultats no només confirmen aquesta troballa, sinó que proporcionen una nova part essencial de la imatge.

«Les observacions de ‘Cluster’ se centren en un rang d’energia molt més alt que Geotail, i ens donen una visió més completa de l’espai que ens envolta,  ja que detecten no només el ferro ionitzat individualment sinó també el ferro ionitzat múltiple: aquests són ions en estats energètics superiors que han sigut desposseïts de més d’un electró», diu Stein.

Comprendre el vent solar

«El ferro en el vent solar tendeix a veure’s en estats de càrrega més alta, per la qual cosa necessitem aquest rang d’energia més ampli i més alt per comprendre el vent solar en particular i el seu impacte en l’entorn magnètic de la Terra», afegeix.

Els ions poden ingressar el geoespai des de dalt o des de baix. Alguns viatgen des de l’atmosfera de la Terra, mentre que d’altres arriben des del vent solar. La font de metalls pesants, com el ferro, encara es debat: ¿d’on provenen aquests ions i com contribueixen als fenòmens que veiem al nostre voltant?

«Les observacions de Geotail es van centrar en el ferro que s’elevava des de l’atmosfera de la Terra, i a energies bastant baixes –explica Stein. Descobrim que hi ha molt més ferro provinent del sol i amb energies molt més altes. També trobem ferro a les regions per sobre de les capes polars de la Terra, un lloc que Geotail no va cobrir».

El geoespai

Sobre la base de resultats anteriors, el nou estudi explora la font potencial del ferro ionitzat amb més profunditat. Aquest és un factor clau per comprendre la dinàmica i les propietats del geoespai, la nostra magnetosfera, el vent solar i com aquestes estructures es troben i interactuen.

Investigacions anteriors han proposat que les deteccions d’ions de ferro en latituds més altes poden deure’s a una varietat de factors, inclosos els meteorits que ingressen a l’atmosfera de la Terra i es trenquen, les partícules s’eleven des de certes capes de l’atmosfera o fins i tot les partícules que s’expulsen de la Lluna. No obstant, els nous resultats del’ Cluster’ no mostren evidència convincent de cap d’aquests processos; en canvi, suggereixen que el ferro prové directament del sol.

«Les dades sobre la distribució i presència de ferro van variar amb el temps d’una manera que va coincidir amb les pertorbacions en el camp magnètic de la Terra i les fluctuacions a llarg termini en l’activitat solar», diu Stein. «Això suggereix que la major part del ferro en el geoespai es va originar del vent solar que va passar a través de la magnetosfera, en lloc de viatjar cap amunt des de l’atmosfera del nostre planeta».