Científicos logran probar el misterioso origen de la aurora boreal

(CNN) -- La aurora boreal perfectamente podría describirse como el mayor espectáculo de luces de la Tierra. Este fenómeno, exclusivo de las latitudes más altas, ha asombrado y maravillado a los científicos durante siglos.

Los expertos han teorizado sobre las causas de la aurora boreal pero nunca habían logrado probarlas, hasta ahora.

Finalmente se resuelve el gran misterio de la aurora

Un grupo de físicos de la Universidad Estatal de Iowa finalmente demostró que "las auroras más brillantes son producidas por ondas electromagnéticas poderosas durante tormentas geomagnéticas", según un estudio publicado recientemente.

El estudio muestra que estos fenómenos, también conocidos como ondas de Alfvén, aceleran los electrones hacia la Tierra, haciendo que las partículas produzcan el espectáculo de luces que conocemos como auroras boreales.

"Las mediciones revelaron que esta población pequeña de electrones tiene una 'aceleración resonante' por el campo eléctrico de la onda de Alfvén, similar a un surfista que atrapa una ola y sigue acelerándose a medida que se mueve junto con la ola", dijo Greg Howes, profesor asociado en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Iowa y coautor del estudio.

Esta teoría de electrones que "surfean" en el campo eléctrico la planteó por primera vez en 1946 un físico ruso, Lev Landau, y fue denominada Amortiguamiento de Landau. Su teoría ahora fue comprobada.

Logran recrear la aurora boreal

Durante décadas los científicos han comprendido cómo es más probable que se cree la aurora, pero ahora por primera vez pudieron simularla en un laboratorio en el Dispositivo grande de plasma ubicado en la instalación sobre ciencia básica del plasma de la UCLA.

Los científicos usaron una cámara de 20 metros de largo para recrear el campo magnético de la Tierra utilizando las bobinas de campo magnético en el dispositivo de la UCLA. Dentro de la cámara, los científicos generaron un plasma similar al que existe en el espacio cerca de la Tierra.

"Utilizando una antena especialmente diseñada, lanzamos ondas Alfvén hacia abajo de la máquina, como si agitáramos una manguera de jardín hacia arriba y hacia abajo rápidamente y viéramos cómo la onda se desplazaba a lo largo de la manguera", dijo Howes. Cuando empezaron a ver que los electrones "surfeaban" a lo largo de la onda, utilizaron otro instrumento especializado para medir cómo esos electrones obtenían energía de la onda.

Aunque el experimento no recreó el brillo colorido que vemos en el cielo, "nuestras mediciones en el laboratorio coincidieron claramente con las predicciones de simulaciones por computadora y cálculos matemáticos, lo que demuestra que los electrones que surfean en las ondas Alfvén pueden acelerar los electrones (hasta velocidades de más de 72 millones de km/h) que causan la aurora", dijo Howes.

"Estos experimentos nos permiten realizar las mediciones clave que muestran que las mediciones espaciales y la teoría, de hecho, explican una forma importante en la que se crean las auroras", dijo Craig Kletzing, coautor del estudio.

Este hallazgo puede ayudar a comprender mejor el clima en el espacio

Científicos espaciales en todo el país estaba eufóricos con la noticia. "¡Estaba tremendamente emocionado! Es muy raro ver un experimento de laboratorio que valide una teoría o modelo sobre el entorno espacial", dijo Patrick Koehn, científico de la División de Heliofísica de la NASA. "El espacio es demasiado grande para simularlo fácilmente en el laboratorio", explicó.

Koehn cree que ser capaz de entender el mecanismo de aceleración de los electrones que causan las auroras será útil en muchos estudios en el futuro.

"Nos ayuda a comprender mejor el clima en el espacio. El mecanismo de aceleración de electrones verificado por este proyecto funciona en otras partes del sistema solar, por lo que encontrará muchas aplicaciones en la física espacial. También será útil en la predicción del clima espacial, algo en lo que la NASA está muy interesada", dijo Koehn en un correo electrónico a CNN.

Queda un largo camino por recorrer

Ahora que quedó demostrada la teoría de cómo se crea la aurora, todavía queda un largo camino por recorrer para pronosticar cuán fuerte será cada tormenta.

"Predecir cuán fuerte será una tormenta geomagnética en particular basándose en observaciones del Sol y mediciones de naves espaciales entre la Tierra y el Sol sigue siendo un desafío sin resolver", dijo Howes en un correo electrónico.

"Hemos establecido el vínculo de los electrones que surfean en ondas Alfvén unos 16.000 km sobre la superficie de la Tierra, y ahora debemos aprender a predecir la fuerza de esas ondas Alfvén usando observaciones de naves espaciales", agregó.