La constante y omnidireccional lluvia de rayos cósmicos que fluyen a través del Sistema Solar desde la galaxia más allá puede no ser tan uniforme como pensábamos.
Según el módulo de aterrizaje Chang’e 4 de China en la cara oculta de la Luna, hay una extraña “cavidad” en el flujo de rayos cósmicos entre la Tierra y la Luna que aparece cuando los dos cuerpos se alinean en la forma correcta.
Es un descubrimiento que sugiere que los rayos cósmicos galácticos no están distribuidos tan uniformemente como habíamos supuesto, lo que posiblemente abra oportunidades para la exploración espacial que podrían ayudar a mitigar el peligro de radiación que representan estas partículas cargadas.
El espacio puede ser un lugar agitado, lleno de todo tipo de travesuras extravagantes que rocían el cosmos con partículas energéticas, como explosiones de supernovas y restos de supernovas que arrojan rayos cósmicos a gran velocidad. Se trata principalmente de protones, algunos núcleos de helio y una pequeña cantidad de núcleos atómicos pesados, y se cree que son relativamente ubicuos.
También son radiaciones ionizantes (ya sabes, las cosas que pueden desprender electrones de los átomos de tu cuerpo, dañar tu ADN y aumentar el riesgo de mutaciones que pueden provocar cáncer), así que no es un buen momento.
Los rayos cósmicos galácticos (GCR) son absorbidos en su mayor parte por la atmósfera de la Tierra antes de que puedan alcanzar la superficie. Sin embargo, suponen un importante peligro de radiación para los astronautas y pilotos de gran altitud, lo que se acepta como parte del trabajo y se tiene en cuenta a la hora de diseñar las misiones y la tecnología que las respalda.
El flujo del GCR (es decir, la fuerza del fondo del GCR) puede cambiar en función de lo que esté haciendo el Sol. Cae mucho durante el máximo solar porque el aumento del viento solar y la actividad magnética desvían un gran porcentaje de las partículas.
El Sol no es la única fuente que puede bloquear los GCR; según un nuevo análisis de un equipo internacional, el campo magnético de la Tierra también puede hacerlo, pero el Sol todavía está indirectamente involucrado.
La observación proviene de Chang’e 4, que ha estado ubicado en la cara oculta de la Luna utilizando su instrumento Lunar Lander Neutron and Dosimetry (LND) para monitorear protones desde 2019. Solo puede hacer esto durante el día lunar, cuando su ubicación está iluminada por el Sol, ya que la Luna se vuelve demasiado fría para que el módulo de aterrizaje funcione cuando cae la oscuridad.
Pero esta actividad diurna es una excelente oportunidad para medir el impacto del campo magnético de la Tierra en el flujo del GCR. Los investigadores recopilaron datos de 31 ciclos lunares y buscaron cambios en el flujo de protones a medida que la Luna recorría su trayectoria alrededor de la Tierra.
Descubrieron que, en una sección de su órbita (el sector previo al mediodía, antes de llegar al mediodía local en relación con el Sol), la Luna experimenta una región donde el flujo de protones es aproximadamente un 20 por ciento menor que en el resto de la órbita.
Los investigadores creen que esto puede tener algo que ver con la alineación del campo magnético interplanetario, que es la parte del campo magnético del Sol que se extiende hasta el Sistema Solar.
A medida que el Sol gira, su campo magnético forma una espiral conocida como espiral de Parker, y cuando se alinea con el sistema Tierra-Luna de la manera correcta, se abre una cavidad GCR.
“En general, el movimiento de partículas cargadas en un campo magnético se caracteriza por una espiral helicoidal a lo largo de las líneas del campo magnético”, escriben los investigadores.
“Cuando la Luna se encuentra en el sector previo al mediodía en las condiciones de la espiral de Parker, las líneas locales del FMI pueden alinearse de tal manera que conectan la Luna con la región del fuerte campo magnético de la Tierra. Por lo tanto, el movimiento de las partículas a lo largo de esas líneas de campo, en particular los protones que informamos aquí, se ve afectado por el fuerte campo magnético de la Tierra”.
Entonces, las líneas curvas del campo magnético interplanetario forman un arco a través del espacio que, en una posición específica, se inclina hacia la Tierra y se cruza con el campo magnético planetario, creando una especie de “sombra” del GCR. Cuando la Luna atraviesa esa sombra, un proceso que dura unos dos días, Chang’e 4 registra una caída en el flujo de protones de los GCR.
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Es un descubrimiento que, según los investigadores, podría ofrecer una forma de minimizar la exposición de los astronautas a la radiación.
“Este hallazgo proporciona una estrategia potencial para la planificación de misiones, especialmente para [crewed] misiones lunares y actividades extravehiculares, ya que las operaciones podrían programarse para que coincidan con estos períodos de menor radiación para reducir el riesgo de exposición”, escriben los investigadores.
“Los estudios futuros con conjuntos de datos ampliados podrían aclarar aún más la extensión espacial y el comportamiento de esta cavidad, ofreciendo conocimientos más profundos sobre posibles estrategias de protección radiológica, no sólo para el sistema Tierra-Luna sino potencialmente para misiones cercanas a otros cuerpos magnetizados dentro del Sistema Solar”.
Los hallazgos se han publicado en Science Advances.