Martin Archer, físico de plasma espacial, Queen Mary University de Londres, narra en este artículo un hallazgo realizado en el campo magnético de la Tierra, un comportamiento anómalo de la capa protectora de nuestro planeta.

Diversas universidades en EE.UU. han discutido durante mucho tiempo quién es el dueño del tambor más grande del mundo. Las afirmaciones no confirmadas del título han incluido «Purdue Big Bass Drum» y «Big Bertha», que, de manera interesante, llevan el nombre del cañón alemán de la Primera Guerra Mundial y terminaron convirtiéndose en radioactivas durante el Proyecto Manhattan.

Desafortunadamente para los estadounidenses, sin embargo, el Libro Guinness de los Récords Mundiales dice que un tambor tradicional «CheonGo» coreano posee el verdadero título. Esto tiene más de 5.5 metros de diámetro, unos seis metros de altura y pesa más de siete toneladas.

Pero mis últimos resultados científicos, que acabo de publicar en Nature Communications, han hecho volar a todos los contendientes. Esto se debe a que el tambor más grande del mundo es en realidad varias decenas de veces más grande que nuestro planeta, y existe en el espacio.

Puedes pensar que esto es una tontería. Pero el campo magnético (magnetósfera) que rodea la Tierra, protegiéndonos al desviar el viento solar alrededor del planeta, es un instrumento musical gigantesco y complicado.

Sabemos desde hace aproximadamente 50 años que los tipos magnéticos débiles de ondas de sonido pueden rebotar y resonar en este entorno, formando notas bien definidas exactamente de la misma manera que lo hacen los instrumentos de cuerda y viento.

Pero estas notas se forman en frecuencias decenas de miles de veces más bajas de lo que podemos escuchar con nuestros oídos. Y este instrumento similar a un tambor dentro de nuestra magnetósfera nos ha eludido durante mucho tiempo, hasta ahora.

Membrana magnética masiva

La característica clave de un tambor es su superficie, que técnicamente se conoce como una membrana (los tambores también se conocen como membranófonos). Cuando golpeas esta superficie, las ondulaciones pueden extenderse sobre ella y reflejarse en los bordes fijos.

Las ondas originales y reflejadas pueden interferir al reforzarse o cancelarse entre sí. Esto conduce a «patrones de onda estacionaria», en los cuales los puntos específicos parecen estar parados mientras otros vibran de un lado a otro.

Los patrones específicos y sus frecuencias asociadas están determinados completamente por la forma de la superficie del tambor. De hecho, la pregunta «¿Se puede escuchar la forma de un tambor?» ha intrigado a los matemáticos desde la década de 1960 hasta nuestros días.

El límite exterior de la magnetósfera de la Tierra, conocido como «magnetopause», se comporta como una membrana elástica. Crece o se contrae dependiendo de la fuerza variable del viento solar, y estos cambios a menudo provocan ondulaciones u ondas superficiales que se extienden a través del límite.

Si bien los científicos a menudo se han centrado en cómo estas ondas viajan por los lados de la magnetósfera, también deberían viajar hacia los polos magnéticos.

Los físicos a menudo toman problemas complicados y los simplifican considerablemente para obtener información. Este enfoque ayudó a los teóricos hace 45 años a demostrar por primera vez que estas ondas superficiales podrían reflejarse, haciendo que la magnetosfera vibre como un tambor.

Pero no estaba claro si eliminar algunas de las simplificaciones de la teoría podría impedir que el tambor sea posible.

También resultó muy difícil encontrar evidencia observacional convincente para esta teoría a partir de datos satelitales. En la física espacial, a diferencia de la astronomía, generalmente estamos tratando con lo completamente invisible.

No podemos simplemente tomar una fotografía de lo que está sucediendo en todas partes, tenemos que enviar satélites y medirlos. Pero eso significa que solo sabemos lo que está sucediendo en los lugares donde hay satélites.

El enigma suele ser si los satélites están en el lugar correcto en el momento adecuado para encontrar lo que está buscando.

En los últimos años, mis colegas y yo hemos estado desarrollando aún más la teoría de este tambor magnético para darnos firmas comprobables para buscar en nuestros datos.

Pudimos establecer algunos criterios estrictos que pensamos podrían proporcionar evidencia de estas oscilaciones. Básicamente significaba que necesitábamos al menos cuatro satélites seguidos, cerca de la causa magnética.

Afortunadamente, la misión THEMIS de la NASA nos dio no cuatro, sino cinco satélites para jugar. Todo lo que tuvimos que hacer fue encontrar el evento de conducción correcto, equivalente a la palanca del tambor que golpea el tambor, y medir cómo se movió la superficie en respuesta y qué sonidos creó.

El evento en cuestión fue un chorro de partículas de alta velocidad (plasma) que chocaron impulsivamente contra la magnetopausa. Una vez que tuvimos eso, todo encajó casi perfectamente. Incluso hemos recreado cómo suena realmente el tambor (vea el vídeo de arriba).

Esta investigación realmente muestra cómo la ciencia puede ser difícil en la realidad. Algo que parece relativamente sencillo nos ha llevado 45 años demostrarlo.

Y este viaje está lejos de terminar, hay mucho más trabajo por hacer para descubrir con qué frecuencia se producen estas vibraciones similares a los tambores (tanto aquí en la Tierra como, posiblemente, en otros planetas, también) y cuáles son sus consecuencias en nuestro entorno espacial.

En última instancia, esto nos ayudará a desentrañar qué tipo de ritmo produce la magnetosfera a lo largo del tiempo. Como ex DJ, no puedo esperar, me encanta el buen ritmo.