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Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Colorado en Boulder sugiere que estos potentes fenómenos también pueden alterar la química de la atmósfera terrestre, afectando incluso a la importantísima capa de ozono de la Tierra, según un estudio publicado en Journal of Geophysical Research: Atmospheres.
"Hay unas 1.800 tormentas eléctricas activas en todo el mundo en cualquier momento, que generan unos 50 relámpagos por segundo", explica Robert Marshall, coautor del nuevo estudio y profesor adjunto del Departamento de Ciencias de Ingeniería Aeroespacial Ann y H.J. Smead.
Todo ese destello puede tener un impacto más amplio en la atmósfera de lo que los científicos pensaban, dijo.
La investigación se basa en un complicado fenómeno llamado precipitación de electrones inducida por rayos, o LEP. Cuando cae un rayo, explicó Marshall, el rayo dispara un pulso de energía electromagnética que puede extenderse alrededor de la Tierra y hacia el espacio. Allí, esa energía interactúa con los cinturones de radiación que rodean nuestro planeta, haciendo saltar algunos de los electrones atrapados en su interior, que vuelven a llover hacia la Tierra.
Es como sacudir la rama de un árbol para eliminar la nieve húmeda.
En su nuevo estudio, él y sus colegas rastrearon la lluvia de tres tormentas eléctricas durante la última década que se extendieron desde Nebraska hasta el Caribe. Según sus cálculos, estas tormentas individuales pueden haber desencadenado una reacción química en cadena en la atmósfera que hizo que la capa de ozono se redujera en ciertos lugares hasta un 5%, una pérdida que podría durar hasta 12 horas.
Los seres humanos han convivido con los rayos durante mucho tiempo, por lo que esas fluctuaciones del ozono probablemente no amenacen la seguridad de las personas. Pero, según Marshall, los hallazgos del equipo apuntan a que -cuando se extienden por docenas de tormentas que ocurren a la vez- los rayos podrían tener una influencia sorprendentemente grande en lo que ocurre en el aire sobre nuestras cabezas. Los investigadores esperan estudiar la magnitud de esta influencia global.
"Un solo rayo tiene un impacto menor en la atmósfera", dijo Marshall. "Pero si se producen miles de relámpagos, puede ser mucho más significativo. Todavía no lo sabemos".
Choque de rayos
En su última investigación, Marshall y sus colegas utilizaron simulaciones informáticas detalladas para seguir lo que sucedió en la atmósfera después de ese evento salvaje -además de una tormenta similar en el Caribe en mayo de 2017 y una más que agitó los cielos de Nebraska en agosto de 2013.
"Estas tormentas desencadenan la eliminación de electrones de los cinturones de radiación", dijo Marshall. "Descargan energía en la atmósfera, y nos preguntamos qué está haciendo esa entrada de energía en la atmósfera".
Esto es lo que ocurrió: A medida que avanzaban las tormentas, la energía de los electrones que caían sobre la Tierra empezó a reaccionar con los gases de la atmósfera terrestre, a unos 50 a 70 kilómetros por encima de la superficie. Las concentraciones de ciertas moléculas en el aire, incluyendo los óxidos de hidrógeno y los óxidos de nitrógeno, se dispararon casi de inmediato. Los óxidos de nitrógeno, por ejemplo, aumentaron hasta un 150%.
Por sí solos, estos gases no pueden hacer mucho daño. Pero, según Marshall, pueden mezclarse en la atmósfera y acabar alcanzando la capa de ozono, un importante límite que se encuentra a menos de 30 kilómetros del suelo y que ayuda a proteger la vida de la radiación solar.
"El aumento de los óxidos de nitrógeno puede durar 24 horas o más, y esos gases descenderán lentamente en altitud, donde pueden destruir el ozono", dijo Marshall.
En el futuro, Marshall y sus colegas pretenden vigilar esas noches oscuras y tormentosas.
"En este estudio, estamos observando el efecto de las tormentas individuales", dijo. "El siguiente paso es decir cuál es el efecto global y acumulativo de la iluminación en la atmósfera superior".
Fuentes, créditos y referencias:
Wei Xu et al, Chemical Response of the Upper Atmosphere Due to Lightning‐Induced Electron Precipitation, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (2021). DOI: 10.1029/2021JD034914