Por Jennifer Chu El 8 de abril, la sombra de la luna barrerá América del Norte, dejando una cinta diagonal de oscuridad momentánea al mediodía en partes del continente. Aquellos que se encuentran dentro del "camino de la totalidad" experimentarán un eclipse solar total, unos minutos espeluznantes cuando el sol, la luna y la Tierra se alinean, de modo que la luna bloquea perfectamente al sol. El último eclipse solar que pasó sobre los Estados Unidos continentales ocurrió en agosto de 2017, cuando la sombra de la luna se extendió desde Oregón hasta Carolina del Sur. Esta vez, la luna estará más cerca de la Tierra y seguirá una cinta más ancha, desde México a través de Texas y hasta Maine y el este de Canadá. La sombra se moverá a través de regiones más pobladas que en 2017, y bloqueará completamente el sol para más de 31 millones de personas que viven en su camino. El eclipse también dará sombra parcial a muchas más regiones, lo que dará a gran parte del país un eclipse parcial, dependiendo del clima local. Mientras muchos de nosotros preparamos nuestras gafas para el eclipse, los científicos del Observatorio Haystack del MIT están preparando una constelación de instrumentos para estudiar el eclipse y cómo afectará a las capas superiores de la atmósfera. En particular, se centrarán en la ionosfera, la capa más externa de la atmósfera donde orbitan muchos satélites. La ionosfera se extiende de 50 a 400 millas sobre la superficie de la Tierra y es continuamente bombardeada por la radiación ultravioleta extrema y de rayos X del sol. Esta exposición solar diaria ioniza las moléculas de gas en la atmósfera, creando un mar cargado de electrones e iones que cambia con los cambios en la energía del sol. Al igual que en 2017, los investigadores de Haystack estudiarán cómo responde la ionosfera antes, durante y después del eclipse, a medida que la radiación solar disminuye repentinamente. Con el evento de este año, los científicos agregarán dos nuevas tecnologías a la mezcla, lo que les dará una primera oportunidad de observar los efectos del eclipse a escala local, regional y nacional. Lo que observen ayudará a los científicos a comprender mejor cómo reacciona la atmósfera a otros cambios repentinos en la radiación solar, como las tormentas solares y las erupciones. Dos de los principales miembros del esfuerzo de Haystack para el eclipse son los científicos investigadores Larisa Goncharenko, que estudia la física de la ionosfera utilizando mediciones de múltiples fuentes de observación, y John Swoboda, que desarrolla instrumentos para observar fenómenos espaciales cercanos a la Tierra. Mientras se preparaban para el día del eclipse, Goncharenko y Swoboda se tomaron un descanso para charlar con MIT News sobre las formas en que observarán el evento y lo que esperan aprender de la rara alineación planetaria del lunes. Pregunta: Hay mucha emoción en torno a este eclipse solar. Antes de sumergirnos en cómo lo observarás, demos un paso atrás para hablar de lo que sabemos hasta ahora: ¿Cómo afecta un eclipse total a la atmósfera? Goncharenko: Sabemos bastante. Uno de los efectos más grandes es que, a medida que la sombra de la luna se mueve sobre parte del continente, tenemos una disminución significativa en la densidad de electrones, o plasma, en la ionosfera. El sol es una fuente de ionización, y tan pronto como se elimina esa fuente, tenemos una disminución en la densidad de electrones. Entonces, tenemos una especie de agujero en la ionosfera que se mueve detrás de la sombra de la luna. Durante un eclipse, la calefacción solar se apaga y es como un atardecer y un amanecer rápidos, y tenemos un enfriamiento significativo en la atmósfera. Por lo tanto, tenemos esta zona fría de baja ionización, que se mueve en latitud y longitud. Y debido a este cambio de temperatura, también hay perturbaciones en el sistema de vientos que afectan a la forma en que se distribuye el plasma, o los electrones de la ionosfera. Y estos son cambios a gran escala. De esta zona fría que sigue a la totalidad, también emanan diferentes tipos de ondas. Al igual que un barco que se mueve en el agua, tienes ondas de choque de proa que se mueven desde la sombra. Se trata de ondas en densidad de electrones. Son pequeñas perturbaciones, pero pueden cubrir áreas realmente grandes. Vimos olas similares en el eclipse de 2017. Pero cada eclipse es diferente. Por lo tanto, usaremos este eclipse como un experimento de laboratorio único. Y podremos ver cambios en la densidad de electrones, la temperatura y los vientos en la atmósfera superior a medida que el eclipse se mueva sobre el territorio continental de Estados Unidos. Pregunta: ¿Cómo vas a ver todo esto? ¿Qué experimentos realizarás para captar el eclipse y sus efectos en la atmósfera? Swoboda: Vamos a medir los cambios locales en la atmósfera y la ionosfera utilizando dos nuevas tecnologías de radar. El primero es Zephyr, que fue desarrollado por Ryan Volz [científico investigador de Haystack]. Zephyr observa cómo se rompen los meteoros en nuestra atmósfera. Siempre hay pequeños trozos de arena que se queman en la atmósfera de la Tierra, y cuando se queman, dejan un rastro de plasma que sigue los patrones de viento en la atmósfera superior. Zephyr envía una señal que rebota en estos rastros de plasma, por lo que podemos ver cómo son transportados por los vientos que se mueven a gran altitud. Usaremos Zephyr para observar cómo cambian estos vientos en la atmósfera superior durante el eclipse. El otro sistema de radar es EMVSIS [Electro-Magnetic Vector Sensor Ionospheric Sounder], que medirá la densidad de electrones o plasma y la velocidad aparente de las partículas cargadas en la ionosfera. Ambos sistemas comprenden un conjunto distribuido de transmisores y receptores que envían y reciben ondas de radio en varias frecuencias para realizar sus mediciones. Las sondas ionosféricas tradicionales requieren transmisores de alta potencia y grandes torres del orden de cientos de pies, y pueden cubrir un área del tamaño de un campo de fútbol. Pero hemos desarrollado un sistema de menor potencia y físicamente más pequeño, aproximadamente del tamaño de un refrigerador, y estamos implementando varios de estos sistemas en Nueva Inglaterra para realizar mediciones locales y regionales. Goncharenko: También realizaremos observaciones regionales con dos antenas en la Instalación Geoespacial de Millstone Hill [en Westford, Massachusetts]. Una antena es una antena vertical fija, de 220 pies de diámetro, que podemos utilizar para observar parámetros en la ionosfera en un amplio rango de altitudes, desde 90 hasta 1.000 kilómetros sobre el suelo. La otra es una antena orientable de 150 pies de diámetro, que podemos mover para ver lo que sucede en lugares tan lejanos como Florida y hasta el centro de los Estados Unidos. Estamos planeando usar ambas antenas para ver los cambios durante el eclipse. También procesaremos datos de una red nacional de casi 3.000 receptores GNSS [Sistema Global de Navegación por Satélite] en todo Estados Unidos, y estamos instalando nuevos receptores en regiones submuestreadas a lo largo del área de totalidad. Estos receptores medirán cómo cambia el contenido de electrones de la ionosfera antes, durante y después del eclipse. Una de las cosas más emocionantes es que esta es la primera vez que tendremos estas cuatro tecnologías trabajando juntas. Cada una de estas tecnologías proporciona un punto de vista único. Y para mí, como científico, me siento como un niño pequeño en Nochebuena. Sabes que se avecinan grandes cosas y sabes que tendrás nuevas cosas con las que jugar y nuevos datos que analizar. Pregunta: Y hablando de lo que encontrarás, ¿qué esperas ver de las medidas que recopiles? Goncharenko: Espero ver lo inesperado. Será la primera vez que observemos el espacio cercano a la Tierra con una combinación de cuatro tecnologías muy diferentes al mismo tiempo y en la misma región geográfica. Esperamos una mayor sensibilidad que se traduzca en una mejor resolución en el tiempo y el espacio. Sondear la atmósfera superior con una combinación de estas herramientas de diagnóstico proporcionará observaciones simultáneas que nunca antes habíamos tenido: flujo de viento en cuatro dimensiones, densidad de electrones, temperatura de iones, movimiento del plasma. Observaremos cómo cambian durante el eclipse y estudiaremos cómo y por qué los cambios en un área de la atmósfera superior están relacionados con perturbaciones en otras áreas en el espacio y el tiempo. Swoboda: También estamos pensando a más largo plazo. Lo que el eclipse nos está dando es la oportunidad de mostrar lo que estas tecnologías pueden hacer, y decir, ¿qué pasaría si pudiéramos tenerlas funcionando todo el tiempo? Podríamos ejecutarlo como una especie de red de radar para el clima espacial, como monitoreamos el clima en la atmósfera inferior. Y necesitamos monitorear el clima espacial, porque tenemos muchas cosas que suceden en el entorno espacial cercano a la Tierra, con satélites que se lanzan todo el tiempo y que se ven afectados por el clima espacial. Goncharenko: Tenemos mucho espacio para estudiar. El eclipse es solo el punto culminante. Pero en general, estos sistemas pueden producir más datos para echar un vistazo a lo que sucede en la atmósfera superior y la ionosfera durante otras perturbaciones, como tormentas y períodos de relámpagos, o eyecciones de masa coronal y erupciones solares. Y todo esto es parte de un gran esfuerzo para construir nuestra comprensión del espacio cercano a la Tierra para satisfacer las demandas de la sociedad tecnológica moderna.