Los físicos descubren una nueva forma de medir el campo magnético de la Tierra

El campo magnético de la Tierra es una fuente de información sorprendentemente rica sobre la estructura del planeta. Las mediciones del campo en la escala de unos pocos metros pueden revelar objetos enterrados como minas terrestres o fragmentos arqueológicos. Los mapas de campos magnéticos a escala de kilómetros pueden ayudar a localizar formaciones geológicas que indican la presencia de petróleo u otros minerales. Y en la escala más grande, el campo de la Tierra revela detalles sobre la geodinamo que lo genera.

Pero hay una escala intermedia en longitudes de decenas a cientos de kilómetros que está relativamente poco estudiada. En teoría, esto debería revelar detalles importantes sobre el comportamiento del manto exterior, la dínamo silenciosa del sol en la ionosfera y las corrientes iónicas en el agua salada que podrían usarse para medir la circulación oceánica, un factor importante en los modelos de cambio climático.

La única forma de medir el campo en esta escala es hacer volar el aparato lo suficientemente sensible como para detectarlo en un avión o satélite. Pero el enorme gasto de tales misiones explica en gran medida la escasez de datos.

Hoy, James Higbie de la Universidad de Bucknell en Pensilvania y algunos amigos, describen una forma completamente nueva de medir el campo magnético de la Tierra. Esta nueva técnica tiene el potencial de generar mapas de campo magnético a una fracción del costo de las técnicas convencionales.

Su idea es explotar la capa natural de átomos de sodio en la mesosfera, a unos 50 a 80 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. El plan es hacer que estos átomos se alineen con el campo magnético de la Tierra a medida que avanzan, algo que se puede hacer con relativa facilidad al golpearlos con un rayo láser polarizado circularmente.

Cuando los átomos y el campo están exactamente alineados, se activa un efecto de resonancia que modifica la fluorescencia de las líneas espectrales D1 y D2 del sodio. Eso es algo que se puede captar fácilmente en el suelo con una cámara.

Esto da una medida de la fuerza del campo en ese punto. Entonces, hacer un mapa es solo una cuestión de medir la intensidad del campo en muchos puntos.

Higbie y compañía están construyendo actualmente una prueba láser de 20 vatios para probar la idea. Una vez que se perfecciona la técnica, debería ser un trabajo sencillo realizar mediciones en todo el planeta.

Eso es porque la infraestructura para hacer el trabajo está en su lugar en gran parte. Muchos telescopios con óptica adaptativa ya usan láseres para hacer que los átomos de sodio en la mesosfera sean fluorescentes. Luego utilizan estos átomos como estrellas guía para calibrar la óptica adaptativa de su osciloscopio.

Los datos que esto produce deberían proporcionar una nueva forma de estudiar la estructura de la Tierra a una escala que se ha ignorado en gran medida hasta ahora. Un buen momento para ser geofísico.

Ref: arxiv.org/abs/0912.4310 : Magnetometría con sodio mesosférico

Nota: Me tomaré un descanso durante el período de vacaciones, el 4 de enero. Mientras tanto, el blog mostrará los aspectos más destacados de lo que ha sido un año interesante para Physics arXiv Blog.
Todo lo mejor,
Kentucky

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