Un avión enfrentará el próximo eclipse total de sol

El avión Gulfstream V ha monitoreado huracanes, tormentas eléctricas y tormentas de nieve en todo el mundo. Sin embargo, el 21 de agosto, este jet se elevará a casi 14 mil metros en busca de un fenómeno natural como ningún otro al que se haya enfrentado: un eclipse total de Sol.

“En esto no hay segundas tomas; normalmente tenemos un poco más de margen de error”, comentó Louis Lussier, director del proyecto de la aeronave de investigación del Centro Nacional de Investigación Atmosférica. “Necesitamos estar en la ruta precisa y en las ubicaciones específicas en los momentos exactos”.

La precisión es elemental porque Lussier y sus colegas planean usar los escasos momentos bajo la sombra de la Luna para recabar datos sobre el Sol que no se pueden obtener desde la Tierra. Es uno de los muchos experimentos que los científicos que verán el eclipse realizarán en todo Estados Unidos, además de ser una oportunidad sin precedentes para profundizar nuestra comprensión del Sol, así como de la atmósfera de la Tierra.

El vuelo del jet especializado, que opera el Centro Nacional de Investigación Atmosférica en representación de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, tendrá lugar mientras los astrónomos observan simultáneamente la corona solar desde la Tierra y los ciudadanos toman fotos y graban sonidos.

“Nunca ha habido un acontecimiento como este en la historia de la humanidad, en el que tanta gente pueda participar y con tecnología tan excepcional”, dijo Carrie E. Black, directora asociada del programa del área de ciencias atmosféricas y geoespaciales de la fundación, durante una reunión de astrofísicos en Boulder, Colorado, el mes pasado. “Esto se ha convertido en un laboratorio natural”.

Ella confía en que millones de personas verán el eclipse y muchas de ellas recabarán imágenes que serán analizadas por los científicos durante los próximos años, dijo. Ese torrente de datos de astrónomos profesionales y amateurs podría ayudar a los científicos a pronosticar algún día las explosiones solares eruptivas -o “clima espacial”-, que dañan los satélites de comunicaciones y las redes de suministro eléctrico.

“Así como decimos que se necesita un pueblo entero para criar a un niño”, comentó Madhulika Guhathakurta, científica principal de la NASA para el eclipse de 2017, “diré que necesitamos a todo Estados Unidos para realmente recabar información de distinto tipo -científica, psicológica, de comportamiento animal- con el fin de entender realmente en su totalidad qué tan estrechamente ligados estamos a nuestra estrella”.

Ojos en el cielo

Esta es la primera vez que el Gulfstream V, que lleva sensores y equipo para la investigación atmosférica, estudiará el espacio.

“La cámara estará justo aquí, mirando hacia arriba en línea recta”, afirmó Lussier, señalando una ventana de 15 x 22 centímetros en el techo del avión. “Podremos ver todo el eclipse a través de esta ventana”.

Desde su ojo en el cielo, los investigadores experimentarán la totalidad, el punto en el que la Luna bloquea por completo al Sol, durante unos cuatro minutos, mientras que desde la Tierra solo se verá durante aproximadamente dos minutos y medio.

Los científicos usarán el tiempo adicional y un dispositivo enorme llamado espectrómetro para observar la corona solar, la capa de plasma que rodea a nuestra estrella. La corona solo es visible desde la Tierra durante un eclipse total de Sol y los científicos aprovechan el fenómeno para estudiar sus propiedades.

Gracias a varios avances tecnológicos de las últimas décadas, este eclipse ofrece a los científicos la oportunidad de observar la corona en el espectro infrarrojo, lo cual podría ofrecer más información sobre los campos magnéticos solares. Los datos podrían ayudar a resolver un misterio antiguo: ¿por qué la corona arde a millones de grados Celsius, una temperatura mucho más elevada que la de la superficie solar?

Jenna Samra, quien está por concluir su doctorado en Física Aplicada del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, es una investigadora principal del proyecto y ayudó a diseñar el dispositivo. Ella busca identificar cinco líneas de emisiones infrarrojas que se crean cuando los electrones en la corona chocan con partículas cargadas en el plasma, con lo que posiblemente liberan otros electrones.

“Si las vemos, con el tiempo tendremos una forma de medir el campo magnético”, comentó. Para ello se podría desarrollar en el futuro un instrumento que observe el campo magnético.

Esto es importante, explicó, porque un día podría ayudar a los científicos a pronosticar mejor el clima espacial. Cuando las líneas del campo magnético solar se distorsionan y después se rompen, pueden lanzar miles de millones de toneladas de plasma a todo el sistema solar. De haber golpeado el planeta, una de esas poderosas explosiones en 2012 podría haber sido catastrófica para nuestra red eléctrica.

Samra estará en el avión, muy por encima de las nubes o tormentas inoportunas, así como de la mayor parte del vapor de agua en la atmósfera, que absorbe mucha de la radiación infrarroja. El avión volará desde el sureste de Misuri, atravesará Kentucky y por último llegará a Tennessee. Su vuelo suena emocionante, pero Samra dijo que lo más probable es que no pueda ver el eclipse debido a su ángulo por encima del horizonte.

“Es el primero en su tipo”, dijo Scott McIntosh, director del Observatorio de Gran Altitud del Centro Nacional de Investigación Atmosférica. “De tener éxito el 21 de agosto, abre la puerta a una plataforma totalmente nueva para la ciencia de los eclipses”.

El Gulfstream V no será el único jet en ir tras el eclipse total de Sol. La NASA operará dos aeronaves WB-57F, a las que equipará con telescopios de alta tecnología colocados en la nariz; despegarán de Houston y sobrevolarán Misuri, Illinois y Tennessee para capturar tres minutos y medio de totalidad y vistas claras de la corona.

La tripulación de cada jet será de solo dos personas: el piloto y un operador de un equipo de sensores que manejará las cámaras. Amir Caspi, astrofísico del Instituto de Investigación del Suroeste en Boulder e investigador principal del proyecto, estará observando desde una sala de control en Houston.

“Este será mi primer eclipse y no podré observarlo”, dijo Caspi. “Mi tarea será verlo a través de un televisor”.

Mediante la observación de la atmósfera exterior del Sol a través de dos telescopios, uno con un filtro gris y otro que detecta radiación infrarroja, Caspi y sus colegas esperan entender mejor la estructura de la corona y por qué tiene una temperatura tan elevada.

Las cámaras a bordo de los aviones tomarán imágenes de alta resolución del Sol 30 veces por segundo. Un telescopio observará las emisiones verdes de los átomos de hierro ionizados en la atmósfera exterior del Sol.

Caspi y su equipo usarán este equipo para investigar las ondas magnéticas en la corona y para buscar evidencia de nanoexplosiones, que son estallidos diminutos en la atmósfera solar. En ambos casos, el objetivo es obtener claves para entender por qué la temperatura de la corona se eleva tanto.

Y de paso, una hora antes y una hora después del eclipse total, los aviones dirigirán sus aparatos de observación infrarrojos hacia Mercurio para obtener información sobre la composición de este pequeño planeta.

Partículas cargadas

Mientras los aviones miran hacia el Sol, una gran cantidad de científicos en tierra pondrá su atención en nuestro planeta durante el eclipse.

Un área de interés particular es la ionósfera, una región en la atmósfera superior donde se encuentra la Estación Espacial Internacional y a través de la cual pasan señales de comunicaciones y de los satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS, por su sigla en inglés), del que dependen miles de millones de personas. El eclipse les dará a los investigadores una oportunidad de investigar cómo reacciona la ionósfera a las alteraciones cósmicas.

Se puede decir que la ionósfera respira, sostuvo Greg Earle, profesor de Ingeniería Eléctrica en Virginia Tech.

Durante el día, la luz ultravioleta del Sol ayuda a producir billones de partículas cargadas que flotan en la atmósfera superior, las cuales ocasionan que la ionósfera “inhale” y se ensanche. Por la noche, exhala y pierde densidad. Los científicos han construido modelos que muestran cómo ocurren estos cambios diariamente.

Sin embargo, “el eclipse es como un puñetazo en la cara”, dijo Earle.

Va a apagar el Sol y creará una alteración que la ionósfera normalmente no experimenta. A los científicos les interesa esto porque constituye una oportunidad de poner a prueba la exactitud de sus modelos.

“El eclipse es un ejemplo especialmente sólido, pero de corta duración, del clima espacial”, explicó Philip Erickson, científico espacial del Observatorio Haystack del Instituto Tecnológico de Massachusetts.

A diferencia de los destellos solares o las explosiones masivas de la corona, un eclipse es un acontecimiento fácilmente predecible que produce una alteración relativamente pequeña. Según los modelos existentes, el de la próxima semana creará un orificio enorme en la ionósfera que atravesará la mayor parte de Estados Unidos en el transcurso de dos o tres horas, creando condiciones nocturnas en la atmósfera superior.

“Nos interesa saber qué tan profundo es este orificio y cuánto le tomará a la atmósfera reponerse después de que se mueva de lugar”, dijo.

Durante el eclipse, científicos como Erickson y Earle usarán una serie de herramientas, desde radares poderosos y satélites en órbita, hasta sensores de GPS y radios amateurs operados por científicos ciudadanos.

Erickson comentó que están sentando las bases para que en el futuro sea posible predecir con mayor exactitud el tipo de estragos que los episodios climáticos espaciales importantes pueden ocasionar en la ionósfera, lo cual nos permitiría proteger mejor la tecnología fundamental que orbita nuestro planeta.

“Inevitablemente, los humanos nos convertiremos en una sociedad espacial”, sentenció Erickson. “Entender el clima espacial en el entorno natural del espacio es un desafío clave que nos permitirá abandonar de manera gradual el planeta”.