Buscan explicación a inesperadas estructuras en forma de X descubiertas por la NASA en la ionósfera terrestre

La ionósfera es una parte muy activa en la atmósfera, que crece y se encoge dependiendo de la energía que absorbe del Sol. Su nombre proviene del hecho de que los gases en estas capas son agitados por la radiación solar para formar iones, que tienen una carga eléctrica. Esta capa atmosférica abarca desde los 80 kilómetros de altura hacia arriba y se superpone con la magnetosfera de la Tierra. Es el área alrededor de la Tierra donde las partículas cargadas sienten el campo magnético de la tierra.

En la ionósfera, las partículas cargadas son afectadas por los campos magnéticos tanto de la Tierra como del Sol. Aquí es donde suceden las auroras, y es una capa vital para la transmisión de ondas de radio. Además, en esta capa se desintegran la mayoría de meteoroides que ingresan a la atmósfera, a una altura entre 80 y 110 km, debido al rozamiento con el aire y dan lugar a meteoros o estrellas fugaces.

Ahora, un satélite de la NASA ha detectado inesperadas estructuras en forma de X y de C en la ionósfera terrestre, tal como lo relata Live Science. Su densidad aumenta durante el día a medida que sus moléculas se cargan eléctricamente. Esto se debe a que la luz solar hace que los electrones se desprendan de átomos y moléculas, creando plasma que permite que las señales de radio viajen a grandes distancias. Por la noche, la densidad de la ionosfera disminuye, y ahí es donde entra en juego la misión GOLD de la NASA.

Queda mucho por aprender

Global-scale Observations of the Limb and Disk es el origen del nombre GOLD que se eligió para esta misión comprendida por un satélite geoestacionario que mide densidades y temperaturas en la ionósfera y que fuera lanzado en octubre de 2018.

Aunque estas formas alfabéticas ya se habían observado antes, GOLD las ve con más claridad que otros instrumentos y ahora las encuentra donde y cuando los científicos no esperaban. Su aparición sorpresiva demuestra que tenemos mucho que aprender sobre la ionósfera y sus efectos en las señales de comunicación y navegación que pasan a través de ella.

GOLD está anclado sobre el hemisferio occidental y ha estado estudiando recientemente dos densas crestas de partículas en la ionósfera, situadas al norte y al sur del ecuador. Al caer la noche, dentro de estas crestas aparecen burbujas de baja densidad que pueden interferir con las señales de radio y GPS. Sin embargo, la ionósfera no sólo se ve afectada por los cambios de intensidad de la luz solar, sino que la capa atmosférica también es sensible a las tormentas solares y a las grandes erupciones volcánicas, tras las cuales las crestas pueden fusionarse y formar una equis.

Pero ahora la novedad es que GOLD encontró algunas de estas familiares formas X en la ionósfera, aunque no había ningún tipo de perturbación solar o volcánica que las creara. En abril pasado fue publicado un estudio en la revista Journal of Geophysical Research: Space Physics, comandado por Fazlul Laskar, investigador científico del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) de la Universidad de Colorado. En díalogo con Live Science Laskar señaló que “los informes anteriores sobre fusiones sólo se habían producido en condiciones de perturbación geomagnética".

Lo que se observó era impensado

En concreto, lo que se observó era impensado en condiciones de calma geomagnética. Los investigadores llegaron a la conclusión que lo que ocurre en la baja atmósfera afecta en realidad a la ionósfera más que los fenómenos solares o volcánicos extremos.

Además de las extrañas formas de X, GOLD también descubrió que aparecían en el plasma burbujas curvadas en forma de C sorprendentemente próximas entre sí. Los científicos creen que se forman y orientan según la dirección de los vientos, pero GOLD observó burbujas en forma de C y en forma de C invertida tan próximas entre sí como a unos 643 kilómetros.

Según los investigadores mencionados por Live Science, que los patrones de los vientos cambien tan drásticamente en distancias tan cortas es bastante inusual. Ahora queda por delante entender por qué ocurre esto. Deepak Karan, investigador del LASP y autor principal de otro artículo publicado en noviembre en la revista Journal of Geophysical Research: Space Physics indicó que "si se ha producido un vórtice o una cizalladura muy fuerte en el plasma, esto distorsionará completamente el plasma sobre esa región. Las señales se perderán por completo con una perturbación tan fuerte como ésta".

Esta no es la primera vez que la NASA intenta comprender mejor la ionosfera. Otro proyecto llamado Perturbaciones Atmosféricas Alrededor de la Trayectoria del Eclipse (APEP) investigó cómo una caída de la luz solar y de la temperatura afecta a la atmósfera superior de la Tierra. Para eso, durante el eclipse solar anular del 14 de octubre en el suroeste de Estados Unidos. y durante el eclipse solar total del 8 de abril en Norteamérica, la NASA lanzó tres cohetes de sondeo suborbitales en la trayectoria del eclipse para medir los cambios en los campos eléctrico y magnético, la densidad y la temperatura de la ionósfera. Los resultados de la misión aún están en proceso de trabajo.

Referencias de la noticia:

Laskar, F. I., Karan, D. K., Daniell, R. E., Codrescu, M. V., Eastes, R. W., Pedatella, N. M., et al. (2024). The X-pattern merging of the equatorial ionization anomaly crests during geomagnetic quiet time. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 129, e2023JA032224. https://doi.org/10.1029/2023JA032224

Karan, D. K., Eastes, R. W., Martinis, C. R., Daniell, R. E., Solomon, S. C., & McClintock, W. E. (2023). Unique combinations of differently shaped equatorial plasma bubbles occurring within a small longitude range. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 128, e2023JA031625. https://doi.org/10.1029/2023JA031625