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| En el geoespacio, el satélite Arase observa las ondas de coro y los electrones energéticos, mientras que en tierra, EISCAT y los instrumentos ópticos observan las auroras pulsantes y la precipitación de electrones en la mesosfera. Crédito: Equipo científico del ERG |
El mismo fenómeno que provoca las auroras -cortinas mágicas de luz verde a
menudo visibles desde las regiones polares de la
Tierra- causa el
agotamiento de la capa de ozono mesosférica. Este agotamiento podría tener
importancia para el
cambio climático
global y, por lo tanto, comprender este fenómeno es importante.
Ahora,
un grupo de científicos dirigido por el profesor Yoshizumi Miyoshi, de la
Universidad de Nagoya (Japón), ha observado, analizado y proporcionado una mayor comprensión de este
fenómeno. Los resultados se publican en la revista
Nature's Scientific Reports.
En la magnetosfera terrestre -la región del campo magnético que
rodea a la Tierra- quedan atrapados los electrones procedentes del sol. Las
interacciones entre los electrones y las ondas de plasma pueden hacer que los
electrones atrapados escapen y entren en la
atmósfera superior de la Tierra (termosfera).
Este fenómeno, llamado precipitación de electrones, es el responsable de
las auroras. Pero, según estudios recientes, también es responsable de la
disminución local de la capa de ozono en la mesosfera (más baja que la
termosfera) y puede tener cierto impacto en nuestro clima.
Es más, este agotamiento del ozono en la mesosfera podría
producirse específicamente durante las auroras. Y aunque los científicos han
estudiado la precipitación de electrones en relación con las auroras, ninguno
ha podido dilucidar suficientemente cómo causa el agotamiento del ozono
mesosférico.
El profesor Miyoshi y su equipo aprovecharon la
oportunidad de cambiar esta narrativa durante una tormenta geomagnética
moderada sobre la Península Escandinava en 2017. Dirigieron sus observaciones
a las "auroras pulsantes" (PsA), un tipo de aurora débil. Sus observaciones
fueron posibles gracias a experimentos coordinados con el radar europeo de
dispersión incoherente (EISCAT) (a una altitud de entre 60 y 120 km donde se producen las PsA), la nave
espacial japonesa Arase y la red de cámaras de todo el cielo.
Los
datos de Arase mostraron que los electrones atrapados en la magnetosfera de la
Tierra tienen un amplio rango de energía. También indicaron la presencia de
ondas de coro, un tipo de onda electromagnética de plasma, en esa región del
espacio. Las simulaciones por ordenador mostraron entonces que Arase había
observado ondas de plasma que causaban precipitaciones de estos electrones en
el amplio rango de energía, lo que coincide con las observaciones del EISCAT
en la termosfera de la Tierra.
El análisis de los datos del EISCAT
demostró que los electrones de un amplio rango de energía, desde unos pocos
keV (kiloelectronvoltios) hasta los MeV (megavoltios), se precipitan para
causar la PsA. Estos electrones transportan suficiente energía para penetrar
en nuestra atmósfera a menos de 100 km, hasta una altura de ~60 km, donde se
encuentra el ozono mesosférico. De hecho, las simulaciones por ordenador
realizadas con los datos del EISCAT demostraron que estos electrones agotan
inmediatamente el ozono local de la mesosfera (en más de un 10%) al chocar con
él.
El profesor Miyoshi explica que "las PsA se producen casi a
diario, se extienden por grandes áreas y duran horas. Por lo tanto, el
agotamiento del ozono de estos eventos podría ser significativo". Hablando de
la mayor importancia de estos hallazgos, el profesor Miyoshi continúa: "Esto
es sólo un estudio de caso. Se necesitan más estudios estadísticos para
confirmar cuánta destrucción de ozono se produce en la atmósfera media debido
a la precipitación de electrones. Al fin y al cabo, el impacto de este
fenómeno en el clima podría afectar a la vida moderna".
Fuentes, créditos y referencias:
Y. Miyoshi et al, Penetration of MeV electrons into the mesosphere accompanying pulsating aurorae, Scientific Reports (2021). DOI: 10.1038/s41598-021-92611-3