El mecanismo que genera las auroras puede ser universal en todo el sistema solar

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Tras un primer acercamiento a Mercurio a través de la sonda BepiColombo, un equipo internacional de investigadores ha podido reunir los datos suficientes para determinar que los mecanismos que provocan las auroras en las magnetosferas planetarias podrían ser los mismos en todo el sistema solar. Los resultados se recogen en un artículo publicado por Nature Communications.

El mecanismo que genera las auroras puede ser universal en todo el sistema solar
Representación artística de la misión BepiColombo de la ESA/JAXA volando a través de electrones precipitantes que pueden desencadenar auroras de rayos X en la superficie de Mercurio. / Creative Commons 4.0 (CC BY-SA 4.0) Thibaut Roger/Europlanet

Gracias a los datos recogidos por Bepicolombo, la misión conjunta de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), en su primera aproximación a Mercurio, un grupo de científicos ha revelado que el mecanismo que genera las auroras en las magnetosferas planetarias podría ser universal en todo el sistema solar. En concreto, el estudio constata que las auroras de la magnetosfera meridional de este planeta son similares a las observadas en la Tierra y Marte.

Hasta el momento, se sabía que la magnetosfera de Mercurio —la región alrededor del planeta dominada por su campo magnético— experimenta rápidas reconfiguraciones, que se producen tras la reconexión magnética con el viento solar, y procesos similares a los observados alrededor de la Tierra, Júpiter, Saturno y Urano.

Sin embargo, los conocimientos sobre los ciclos de reconfiguración se han limitado a las observaciones de la magnetosfera norte de Mercurio realizadas por naves espaciales, por el tipo de partículas y por el rango de energía detectado. Ahora, los datos de BepiColombo han revelado cómo los electrones que llueven sobre la superficie de Mercurio pueden desencadenar auroras de alta energía.

El estudio constata que las auroras de la magnetosfera meridional de Mercurio son similares a las observadas en la Tierra y Marte

La misión, que lleva en ruta hacia el planeta más cercano al Sol desde 2018, se aproximó a Mercurio con éxito por primera vez el 1 de octubre de 2021. Durante el encuentro, un equipo internacional de investigadores analizó los datos proporcionados por los instrumentos de la misión. Los resultados de este estudio se recogen esta semana en un artículo publicado por Nature Communications.

Una atmósfera muy fina

Según los expertos, las auroras terrestres se generan por las interacciones entre el viento solar, una corriente de partículas cargadas emitidas por el Sol, y una capa superior de la atmósfera terrestre cargada eléctricamente, denominada ionosfera. Como Mercurio solo tiene una atmósfera muy fina, llamada exosfera, sus auroras se generan por la interacción directa del viento solar con la superficie del planeta.

La misión BepiColombo consta de dos naves espaciales, el Orbitador Planetario de Mercurio (MPO), dirigido por la ESA, y el Orbitador Magnetosférico de Mercurio (MMO), dirigido por la JAXA, que se encuentran actualmente en posición acoplada para un recorrido de siete años hasta la órbita final del planeta.

Durante el primer encuentro con Mercurio, Bepicolombo se acercó a sólo 200 kilómetros de la superficie del planeta. Las observaciones de los instrumentos de plasma a bordo de una de las naves permitieron observar simultáneamente por primera vez diferentes tipos de partículas cargadas procedentes del viento solar en las proximidades del planeta.

“Por primera vez, hemos sido testigos de cómo los electrones se aceleran en la magnetosfera de Mercurio y se precipitan sobre la superficie del planeta. Aunque la magnetosfera de Mercurio es mucho más pequeña que la de la Tierra y tiene una estructura y una dinámica diferentes, podemos confirmar que el mecanismo que genera las auroras es el mismo en todo el sistema solar”, afirma Sae Aizawa, autor principal e investigador del Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología (IRAP), ahora en el Instituto de Ciencias Espaciales y Astronáuticas (ISAS) de JAXA y la Universidad de Pisa (Italia).

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Observaciones de BepiColombo durante su primer acercamiento a Mercurio de electrones precipitándose hacia la superficie del planeta, en correlación con las localizaciones de auroras de rayos X anticipadas por la misión MESSENGER. / Sae Aizawa

Primer acercamiento

Durante el sobrevuelo, BepiColombo se aproximó a Mercurio desde el lado nocturno del hemisferio norte y realizó su máxima aproximación hacia el lado diurno del hemisferio sur. Tras observar la magnetosfera en este punto del hemisferio sur, a continuación salió de esta capa de vuelta al viento solar.

Sus instrumentos observaron con éxito la estructura y los límites de la magnetosfera, incluyendo la magnetopausa —frontera magnética entre el campo magnético y el viento solar— y el arco de choque —región fronteriza entre la magnetosfera de un cuerpo celeste y el medio interestelar.

Los datos también mostraron que la magnetosfera se encontraba en un estado de compresión inusual, muy probablemente debido a las condiciones de alta presión del viento solar.

Los instrumentos de la sonda BepiColombo observaron con éxito la estructura y los límites de la magnetosfera del planeta

La aceleración de los electrones parece producirse debido a procesos plasmáticos en el lado del amanecer de la magnetosfera de Mercurio. Los electrones de alta energía son transportados desde la región de la cola hacia el planeta, donde finalmente llueven sobre la superficie de Mercurio. Sin impedimentos atmosféricos, interactúan con el material de la superficie y provocan la emisión de rayos X, dando lugar a un resplandor auroral.

Aunque la misión Messenger de la NASA ya había observado auroras en Mercurio, los procesos que desencadenan la fluorescencia de rayos X por la superficie de la superficie no habían sido bien comprendidos ni observados directamente hasta la fecha.

Referencia:

Aizawa, S., Harada, Y., André, N. et al. “Direct evidence of substorm-related impulsive injections of electrons at Mercury”. Nature Communications (2023)

 
Fuente: SINC