LINEAS POLARES

desviar la trayectoria de las partículas de los rayos cósmicos durante su viaje a través de la heliosfera. Para sorpresa de muchos científicos, Ulises mostró que el agitado campo mag- nético vuelve homogéneos los rayos cósmicos que llegan a la heliosfera interna con la misma eficacia que si se tratara de los ingredientes de un batido.

Aparte de los rayos cósmicos ga- lácticos, hay varios tipos de partículas que se originan en el interior de la heliosfera y se desplazan a alta velocidad. Hablamos, con el lenguaje de los astrónomos, de las partículas solares energéticas. Aunque por su composición resultan similares a los iones del viento solar, estas partí- culas se mueven a velocidades muy superiores, demasiado deprisa para que su elevada energía se haya ge-

nerado por simple calentamiento. Una posible explicación de estos iones de alta velocidad, o “partículas solares de gran energía”, es que sufran un proceso de aceleración similar al que tiene lugar en los aceleradores de partículas del tipo ciclotrón. Las partículas cargadas inyectadas en el ciclotrón quedan dentro, atrapadas en un poderoso campo magnético alrededor del cual giran en espiral, mientras toman energía de un campo eléctrico oscilante.

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a naturaleza, claro está, no actúa en todo de la misma forma que un producto de ingeniería como el ciclotrón. Los fuertes campos magnéti- cos y eléctricos sólo se producen en el espacio cuando se dan circunstancias particulares; por ejemplo, cuando un golpe de viento solar se encuentra de frente con unas corrientes más lentas. Se genera entonces un frente curvo de altas presiones, del cual nacen grandes ondas magnéticas que se propagan hacia delante y hacia atrás; esas ondas se empinan gradualmente (a la manera de olas que se acercan a la orilla) hasta convertirse en ondas de choque, superficies delgadas en las que se sabe que las propiedades del viento solar cambian bruscamente.

Las mediciones que nos llegaron de las sondas espaciales antes del viaje de Ulises demostraron que los frentes de choque aceleran las partí- culas hasta velocidades grandes. Esto explica por qué tienden a aparecer partículas de mucha energía por la Tierra con la regularidad de un re- loj (generalmente dos veces en cada rotación solar). Debido a que el eje magnético del Sol está inclinado un poco hacia la eclíptica, el viento solar que se mueve lentamente desde cerca del ecuador del Sol alterna con el veloz que llega primero de uno de los casquetes polares y luego del otro; el proceso crea frentes de choque.

4. EL ACCESO de los rayos cósmicos a las regiones polares aumentaba, se creía, a causa de la mayor regulari- dad del campo magnético dominante allí (izquierda); gracias a ello, las par- tículas cargadas podían moverse hacia el interior a lo largo de las líneas de campo, mientras giraban a su alrededor. Pero Ulises descubrió que las líneas del campo magnético polar están en realidad plegadas y retorcidas (derecha). Estas irregularidades, cuyo tamaño es aproximadamente igual al radio del giro de una partícula, dificultan el flujo de rayos cósmicos hacia el Sol.

LINEAS POLARES DEL CAMPO TRAYECTORIA DE RAYOS COSMICOS SOL

EDWARD J. SMITH y RICHARD G. MARSDEN empezaron a trabajar para la misión Ulises hace más de veinte años. Smith se doctoró por la Universidad de California en Los An- geles en 1959 y dos años más tarde ingresó en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de Pasadena, en cuya área de investigación espacial y terrestre trabaja ahora. Está especializado en la medición de los campos magnéticos y las ondas electromagnéticas del espacio. Marsden se doctoró en física en 1976 en el Colegio Imperial de Londres; ese mismo año empezó a trabajar para la misión Ulises como investigador de la Agencia Europea del Espacio. Su princi- pal actividad investigadora se centra en los rayos cósmicos y otras partículas espaciales dotadas de gran energía.

Durante su viaje a Júpiter Ulises detectó muchas veces concentraciones de partículas energéticas que acompañaban a esos complejos de ondas de choque. Pero cuando se alejó de las latitudes inferiores y llegó a la región donde predominaban los vientos rápidos procedentes de las zonas polares no en- contró más frentes de choque porque la corriente estable del viento rápido impedía su for- mación. Sin embargo, resultó sorprendente que la sonda si- guiese registrando erupciones de partículas de mucha energía a altas latitudes. Desconocemos el motivo de la regularidad con que semejantes partículas rápi- das aparecen en regiones del espacio carentes de frentes de choque.

Hay otro tipo de partículas solares energéticas cuya razón de ser precisa un estudio más de- tallado. Cuando confluyen dos campos magnéticos de sentidos opuestos —fenómeno frecuente en los aledaños del Sol— se anulan; la energía que contenían pasa a las partículas cargadas próximas. La composición de algunas de las partículas de gran energía detectadas indica que, en efecto, provienen de la parte infe- rior de la atmósfera solar, donde es frecuente la aniquilación del campo. Falta por resolver cómo se produce exactamente la aceleración de estas partículas.

Existe además otro tipo de par- tícula acelerada en el interior de la heliosfera. La composición de estas partículas rápidas difiere de la composición de otros tipos de rayos cósmicos de baja energía; por eso se las denominó rayos cósmicos anómalos. Su historia es insólita. Empiezan siendo átomos neutros de gas interestelar (generalmente helio, nitrógeno u oxígeno) que viajan hacia la heliosfera. No teniendo carga, atra- viesan libremente las líneas del campo magnético, que impide la entrada en la heliosfera interior a muchas otras partículas. Pero los átomos que pasan cerca del Sol pueden ionizarse por efecto de la radiación solar o como consecuencia de raras colisiones con iones del viento solar.

Una vez ionizado, el átomo es in- mediatamente capturado por el cam po magnético circundante y se incorpora al flujo general de materia que se aleja del Sol. Ulises identificó numerosos tipos diferentes de estos “iones captu-

rados”. Estas obser vaciones y el mejor conocimiento de cómo evolucionan los iones capturados en el interior de la heliosfera deben revelar la abundancia en el espacio interestelar de los átomos progenitores, dato de especial interés.

Antes de la misión Ulises se creía que la aceleración que convertía los “iones capturados” en rayos cósmicos anómalos se circunscribía al llamado frente de choque terminal de la he- liosfera, una frontera fija donde la rápida corriente centrífuga del viento solar disminuye su velocidad de forma brusca y se calienta. Pero Ulises demostró que los iones capturados se aceleraban también por frentes de choque viajeros en el interior del terminal.

El predominio de esos frentes de choque y de la mayoría de los fenó- menos registrados por Ulises durante su primer vuelo polar por la helios- fera viene condicionado por el ciclo de once años de la actividad solar. Afortunadamente, el momento del lanzamiento y la trayectoria escogida llevaron a la sonda a sobrevolar ambos polos en 1994 y 1995, cuando el Sol atravesaba una fase de calma. Las condiciones reinantes en los casquetes polares del Sol eran, cabe presumir,

las más simples. Pero cuando las so- brevuele de nuevo en los años 2000 y 2001, el Sol habrá alcanzado un nivel máximo de actividad.

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l equipo de científicos que se en- carga de Ulises está ansioso por verificar qué cambios se regis- trarán. La sonda sigue funcionando de forma óptima y las mediciones registradas llegan a la Tierra inin- terrumpidamente a medida que gira alrededor del Sol. Y aunque ya se ha aprendido mucho, no es poco lo que todavía hay que descubrir acerca del Sol y la heliosfera mientras esta odisea científica continúe.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA THE HIGH LATITUDE HELIOSPHERE. Di-

rigido por R. G. Marsden. Kluwer Academic Publishers, 1995. ULYSSES: SOLAR SOJOURNER. R.G. Mars-

den y E. J. Smith en Sky and Te- lescope, vol. 91, n.o _{3, pág. 24-31;} marzo de 1996.

Para obtener más información sobre la misión Ulises visite las siguientes direcciones de la WWW: http:// ulys- ses.jpl.nasa.gov/ y http://helio. estec. esa.nl/ulysses/welcome.html

INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, marzo, 1998 61

300 400 500 600 700 800 900 1000 22 agosto

1992 25 febrero1993 31 agosto1993 6 marzo1994 10 sept.1994

VELOCIDAD DEL VIENTO

(KILOMETROS POR SEGUNDO)

10 2020LATITUD DE LA SONDA (GRADOS SUR)3030 4040 50 6060 7070 8080

a

b b

c

5. LA VELOCIDAD DEL VIENTO SOLAR medida por Ulises varía con la latitud de la sonda (flechas negras) y la orientación de los polos magnéticos del Sol. Mientras Ulises permaneció en latitudes solares bajas (a), sólo encontró lentos vientos ecuatoriales (verde). A latitudes meridionales más altas detectó vientos polares rápidos (amarillo) cuando el polo magnético sur del Sol giraba hacia la sonda (b) y vientos lentos cuando se alejaba de ella (c). Cuando alcanzó una posición polar midió continuamente vientos rápidos (d).

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as tortugas, con su peto y es- paldar característicos, son ani- males inconfundibles. Por esa misma singularidad su origen cons- tituye también uno de los misterios más insondables de la paleontología de vertebrados.

Las tortugas son amniotas, lo mismo que lagartos, cocodrilos, aves y mamíferos actuales, además de un gran número de formas fósiles. Los amniotas presentan una membrana del huevo, el amnios, gracias a la cual evitan la pérdida de agua. La adquisición de esa estructura permitió a los amniotas la conquista de casi todos los ambientes terrestres, pues a diferencia de los anfibios no debían retornar al agua para desovar.

Este salto evolutivo aconteció du- rante el Carbonífero, que se inició hace 322 millones de años y per- duró unos treinta. Merced al amnios, asistimos durante el Pérmico (hace entre 290 y 245 millones de años) a una verdadera eclosión de nuevos grupos. Pese a que no se conocen restos pérmicos de tortugas, todos los taxones que se presumen vin-

culados a las tortugas proceden de ese período.

El hallazgo de nuevos fósiles y el desarrollo de una nueva teoría siste- mática en el último tercio de siglo han obligado a una revisión general del origen de las tortugas y sus in- terrelaciones con los principales grupos de amniotas. En 1914, D. Watson, paleontólogo inglés, postuló que Eunotosaurus afri- canus, un pequeño amniota del Pérmico medio de Africa del Sur (que vivió hace unos 260 millones de años), estaba rela- cionado con el origen de las tor- tugas. Cincuenta años más tarde todavía aceptaba esa hipótesis con reservas Alfred Romer, de la Universidad de Harvard. Las supuestas afinidades de Eunoto- saurus con las tortugas eran avaladas por el ensanchamiento y espesamiento de las costillas torácicas (fenómeno de paquisto- sis) que semejan un rudimentario caparazón. Tales caracteres, sin embargo, no se aprecian en las tortugas triásicas primitivas.

Eunotosaurus presenta verdade- ros dientes en los premaxilares y maxilares, carece de coraza dér- mica y las cinturas escapulares se disponen externamente sobre las costillas, como en la mayo- ría de los amniotas. Pero esos rasgos morfológicos no se en- cuentran en las tortugas. En particular, éstas son los únicos vertebrados que poseen escápula interna, por debajo de las costillas y el caparazón.

La revisión de ejemplares ya des- critos y el estudio de otros nue- vos, incluido un cráneo completo de Eunotosaurus africanus, llevaron a B. Cox, en 1969, y A. Keyser y C. Gow, en 1981, a considerar a este taxón como un captorhinido muy es- pecializado, sin relaciones claras con las tortugas. Los Captorhinidae son

un grupo de amniotas primitivos, de aspecto semejante a un lagarto.

No obstante, el argumento más sólido contra la vinculación de Eunoto- saurus con las tortugas se apoya en las costillas y espinas neurales, cuyo espesamiento y ensanchamiento no

GUILLERMO WALTER ROUGIER, MARCELO SAUL DE LA FUEN- TE y ANDREA BEATRIZ ARCUCCI comparten un mismo interés por la paleontología de vertebrados. Rougier, doctor en ciencias biológicas por la Universidad de Buenos Aires, se ha especializado en fauna triásica. De la Fuente, adscrito al Consejo Na- cional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina, desarrolla un proyecto de investigación sobre sistemática, filogenia y evolución bio- geográfica de tortugas fósiles. Arcucci, experta en paleontología de reptiles, es investigadora en la Universidad Nacional de La Rioja.

In document Investigación y ciencia 258 - Marzo 1998 (página 62-64)