Las nubes de tormenta oscuras y esponjosas no solo alimentan tormentas dramáticas, sino que también producen algunos de los destellos de luz más enérgicos del planeta, y brillantes pantallas de cielo conocidas como "elfos" ultrasónicos. Ahora, los nuevos hallazgos han pintado una imagen más clara de lo que está sucediendo en los interludios silenciosos de un cielo tormentoso.
Durante mucho tiempo, los científicos han estado buscando destellos de rayos gamma en los pliegues profundos del universo. En 1994, mientras miraba hacia el espacio en busca de estas señales, un instrumento de la NASA detectó destellos de rayos gamma que se emitieron desde algún lugar más cercano a casa: nubes de tormenta terrenales.
Estos destellos, los fenómenos naturales más enérgicos de nuestro planeta, se conocieron como destellos de rayos gamma terrestres (TGF). Se crean cuando el fuerte campo eléctrico de una tormenta eléctrica excita las partículas atmosféricas, que luego emiten radiación. Pero no se sabía mucho sobre las causas de este fenómeno de alta energía.
Para resolver esto, un grupo de investigadores analizó datos de un instrumento de la Agencia Espacial Europea llamado Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM) a bordo de la Estación Espacial Internacional. El ASIM es el primer instrumento que se utilizará para detectar TGF, en lugar de sus doppelgängers aún más brillantes en el espacio profundo, dijo Torsten Neubert, científico jefe de ASIM y autor principal de un estudio publicado el 10 de diciembre en la revista. Ciencias.
Sus mediciones mostraron una secuencia de eventos muy específica, que duró solo un par de milisegundos, durante un rayo. Primero, detectaron un aumento de la luz, que corresponde al nacimiento de un rayo. Durante ese proceso, una nube crea un campo eléctrico y un líder, un camino de aire ionizado. Luego detectaron un gran pico en rayos X y rayos gamma, que corresponden al TGF, y luego un gran pulso óptico, dijo Neubert a Live Science.
Este pulso óptico viajó desde la nube de tormenta hasta la ionosfera, una región de la atmósfera a unas 50 a 600 millas (80 a 1,000 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra. El pulso era "tan poderoso que excitaba la región inferior de la ionosfera", que tiene aproximadamente 100 kilómetros de largo y ancho, dijo Neubert. En otras palabras, excitaba los electrones libres en la ionosfera, que luego comenzó a colisionar con nitrógeno neutro y luego emitió radiación.
Esta radiación se define por otro fenómeno climático, similar a las auroras, llamadas "elfos", en las que brotes de luz visible y radiación ultravioleta de milisegundos de largo brillan en un anillo en expansión alrededor de un rayo. Sin embargo, estos seres celestes luminosos solo son visibles con el equipo más sensible.
Antes de este estudio, se pensaba que los elfos no estaban relacionados con las tormentas eléctricas. Sus hallazgos sugieren que el mismo rayo desencadena tanto a los TGF como a los elfos, aunque no está claro si los TGF tienen algún papel en la producción de los elfos, dijo Neubert. Tampoco está claro si los TGF y los elfos suceden cada vez que cae un rayo, pero es probable que suceda con mucha más frecuencia de la que podemos detectar, agregó.
Otro hallazgo reciente, publicado el 10 de diciembre en el Journal of Geophysical Research Atmospheres, sugiere que los TGF ocurren justo antes del rayo visible. Estos destellos brillantes ocurren justo antes de que un pulso de electricidad se dispare a través de la nube cargada, convirtiéndose en un rayo, según un comunicado. Ambos estudios fueron presentados esta semana en la reunión anual de la American Geophysical Union en San Francisco.
"Están sucediendo muchas cosas dentro de las observaciones espaciales para los rayos", algunas para monitorear el clima y otras para comprender el fenómeno, dijo Neubert. "En conjunto, un par de años realmente magníficos que se avecinan".
