Destello azul: descubren nuevo fenómeno eléctrico en la atmósfera
Con la ayuda de un instrumento de la Estación Espacial Internacional y sensores terrestres, los investigadores detectaron la emisión simultánea de destellos azules en las tormentas. Estos eventos son producidos por descargas eléctricas formadas por Plasma, pero en lugar de ser caliente, es frío.
Tormenta fotografiada desde la ISS en 2015. El panel superpuesto corresponde a una de las imágenes captadas por la cámara ASIM de 337 nm una de las descargas corona que forman parte de este estudio. Crédito: ESA/Soler et al. (2020)
La familia de fenómenos eléctricos (electrometeoros), que ocurren en nuestra atmósfera sigue creciendo. Durante siglos se creyó que la actividad eléctrica solo ocurría en tormentas. Sin embargo, hace unas tres décadas, se descubrieron eventos de luz transitoria (TLE, como Elfos o anillos de luz ultravioleta y los Jets azules), una serie de eventos de rayos muy rápidos relacionados con tormentas que generalmente ocurren por encima de las nubes.
En 1994, también se descubrieron explosiones de rayos gamma terrestres (TGF), los fenómenos más violentos de la atmósfera terrestre. Se originan en la cima de las nubes de tormenta y fueron un hallazgo inesperado, ya que hasta entonces se pensaba que la radiación gamma solo provenía del espacio exterior.
Solo recientemente, en 2016, un estudio sugirió que estos pulsos bipolares podrían ser el resultado de procesos muy rápidos propios de las descargas frías, es decir, aquellos que, a diferencia de los rayos, no calientan el aire circundante.
Ahora, un estudio realizado por investigadores del Instituto Andaluz de Astrofísica (IAA-CSIC) y publicado en la Revista de Investigaciones Geofísicas - Atmósferas, confirma la presencia de un tipo de descargas eléctricas frías (no tan calientes como un rayo) dentro de las nubes. Como resultado, se producen destellos azules y emisiones de radio pulsadas, que los autores pudieron detectar.
Dichas emisiones de las nubes son de carácter bipolar (con claras subidas y bajadas en los pulsos de radio), son muy rápidas y su primera detección data de los años 80, durante el siglo pasado. En 2013, el satélite FORTE detectó una serie de destellos ópticos que parecían estar asociados con estos pulsos de radio bipolares, pero no fue posible determinar si se trataba de un rayo u otro tipo de descarga eléctrica.
Una investigación del Grupo de Trabajo La Electricidad Atmosférica (TRAPPA) del Instituto Andaluz de Astrofísica, solucionó este problema detectando simultáneamente, por primera vez, destellos azules y emisión de radio bipolar de nubes de tormenta pulsadas. Los destellos estudiados ocurrieron durante una intensa tormenta eléctrica en Indonesia en 2019.
Los registros de radio se obtuvieron con sensores terrestres ubicados en el Estrecho de Malaca, operados por investigadores de China, y se realizaron observaciones ópticas con el instrumento ASIM, instalado en la Estación Espacio internacional (ISS).
um poderoso raio dentro da nuvem (IC, intra-nuvem) gera o flash de raios gama terrestre (TGF) e um pulso eletromagnético. Este pulso ativa a expansão das ondas ultravioleta na ionosfera inferior. O instrumento ASIM captura emissões de TGF e radiação ultravioleta da ISIS. pic.twitter.com/KfXZsudVn2
Las altitudes de las fuentes estimadas a partir de señales ópticas y de radio coinciden e indican que las fuentes de los destellos azules se encuentran entre 8,5 y 14 km, en una nube que ha alcanzado una altitud de 14 a 15 km. La ausencia de brillo en el rango típico de rayos permitió a los autores confirmar que, de hecho, corresponden a un tipo de descargas eléctricas frías naturales cuya formación y presencia en nubes de tormenta se sospechaba
En concreto, estas descargas serían descargas corona (tienen apariencia de halo luminoso), que al ser estudiadas en laboratorio se caracterizan por su aspecto filamentoso y color azulado (emiten en azul y casi ultravioleta), y que también se producen en condiciones cotidianas, como líneas de alta tensión o pararrayos.
Este tipo de descargas tienen un gran desequilibrio térmico, hasta decenas de miles de grados, entre la temperatura del aire ambiente y la de los electrones dentro del filamento de plasma, y por tanto pueden activar reacciones químicas especiales en la atmósfera. Así, aunque las descargas térmicas producen óxidos de nitrógeno (gases nocivos para el ser humano), estas descargas frías producen cantidades importantes de óxido nitroso y ozono, gases que contribuyen al efecto invernadero.
El óxido nitroso tiene un potencial de calentamiento global unas trescientas veces mayor que el del dióxido de carbono y tiende a eliminar el ozono ambiental, por lo que su cuantificación precisa y el conocimiento de sus fuentes y sumideros en la atmósfera son esenciales
Estos destellos resuelven el origen de los pulsos de radio bipolares, pero plantean una serie de interrogantes sobre las propiedades de las descargas de tipo corona en las nubes, sus procesos de formación, la dinámica temporal y la posible influencia química en nuestra atmósfera.
