Para evaluar el daño causado a la capa de ozono por partículas cargadas en el espacio que rodea la Tierra, un equipo internacional de investigadores de Japón, Estados Unidos y Canadá estudió un tipo de aurora llamada “aurora de protones aislada”. Encontraron más daño del previsto por las simulaciones, lo que sugiere un nuevo factor a considerar al evaluar el daño a la capa de ozono.
Junto con la radiación solar del sol, los rayos cósmicos y las partículas de plasma de alta energía, como iones y electrones, bombardean la atmósfera terrestre. Entre estas partículas, los electrones en el cinturón de radiación, la capa que rodea a la Tierra en el espacio, pueden caer a lo largo de las líneas del campo magnético en la atmósfera de la Tierra. Cuando caen, su carga ioniza la atmósfera y produce óxidos de nitrógeno y óxidos de hidrógeno. Ambos compuestos contribuyen a la pérdida de ozono.
Aunque las partículas de plasma de alta energía dañan la capa de ozono, los detalles de su impacto son menos conocidos. Esto se debe a que dichas partículas no se pueden observar visualmente, lo que dificulta determinar su ubicación. Sin embargo, cuando estas partículas cargadas interactúan con la atmósfera superior, emiten una aurora de protones aislada que cae hacia la Tierra. Normalmente, las auroras aparecen como un cinturón alrededor de los polos norte y sur, sin embargo, estas auroras de protones aisladas son visibles como manchas o bandas aisladas en latitudes más bajas.
Investigadores de la Universidad de Nagoya, la Universidad de Kanazawa y el Instituto Nacional de Investigación Polar de Japón; la Universidad Johns Hopkins en los Estados Unidos; la Universidad de Athabasca y la Universidad de Alberta en Canadá; Centro de Investigación Langley de la NASA; y la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) investigó las fluctuaciones del ozono debajo de la aurora de protones aislada para evaluar el impacto de los electrones del cinturón de radiación. Informaron sus hallazgos en Scientific Reports.
Para detectar electrones sobre la aurora, el equipo utilizó una combinación de sensores remotos satelitales, observaciones de ondas electromagnéticas desde tierra e información de la Estación Espacial Internacional. Por primera vez, los datos revelaron la formación de un agujero de ozono localizado en la atmósfera media, de unos 400 km de ancho, que se asoció con auroras de protones aisladas.
Al comparar sus resultados con las simulaciones, los investigadores encontraron que el daño fue mucho mayor de lo previsto. Hasta el 10-60% del ozono directamente debajo de la aurora se destruyó 90 minutos después de que comenzara. Dado que el daño localizado estaba directamente debajo de la aurora de protones aislada, los investigadores lo compararon con un pequeño agujero en un shoji, las puertas corredizas de papel que se encuentran en las casas japonesas tradicionales.
“Investigadores de una amplia gama de campos de investigación relacionados con la física del plasma, la ciencia de las auroras, la detección de la composición atmosférica y la ingeniería de ondas electromagnéticas se reunieron para lograr observaciones integrales a través de la cooperación internacional”, explica el miembro del equipo Kazuo Shiokawa, profesor del Instituto de Investigación Ambiental Espacio-Tierra en la Universidad de Nagoya. Sin embargo, señala que incluso aquellos sin tecnología sofisticada pueden ver auroras de protones aisladas. “Las auroras de protones aisladas pueden ser observadas por cámaras científicas de todo el cielo”, dijo. “Aunque es una aurora bastante débil, también es visible para una persona normal”.
“Este es el primer estudio observacional en el mundo que muestra que la caída de electrones del cinturón de radiación desde el espacio alrededor de la Tierra tiene un efecto directo, inmediato y localizado en los cambios atmosféricos en la mesosfera”, dijeron los investigadores. “Este estudio reveló que los electrones del cinturón de radiación que caen a la atmósfera desde el espacio alrededor de la Tierra tienen un efecto rápido y localizado en la composición de la microatmósfera, incluido el ozono. Se espera que este hallazgo contribuya a una mejor predicción de los cambios en el entorno atmosférico de la Tierra. considerando los efectos de la ionización atmosférica por plasma de alta energía del espacio”.
“Este resultado sugiere fuertemente que la influencia de los electrones del cinturón de radiación no puede ignorarse al predecir los cambios en el entorno atmosférico de la Tierra”, concluyeron.
Con información de Universidad de Nagoya
