Los científicos ciudadanos de Japón permitieron a los investigadores descubrir por qué la aurora boreal de mayo de 2024 apareció de un color magenta sobre el país. Este esfuerzo por ampliar la investigación más allá de las academias y los laboratorios tiene mayores consecuencias para la humanidad que la explicación de las luces bonitas.
En todo el mundo, la histórica supertormenta geomagnética de finales de la primavera de 2024 inspiró a millones de personas no científicas de todo el mundo (muchas de ellas armadas con cámaras de teléfonos inteligentes de alta sensibilidad) a tomar una cantidad fantástica y sin precedentes de imágenes de la aurora que produjo.
En Japón, esta adopción generalizada de lo que ahora es una tecnología de imágenes bastante avanzada (aunque la tengamos en el bolsillo de todos) resultó ser una enorme bendición para los físicos atmosféricos y otros científicos especializados en el «clima espacial». Les permitió descubrir por qué la aurora boreal sobre Japón apareció esta vez de un misterioso color magenta en lugar del rojo típico que se observa cuando las auroras son visibles sobre ese país.
Los investigadores describen sus hallazgos y lo que podría ser un modelo para la organización de futuras operaciones de «ciencia ciudadana» en la revista Scientific Reports del 28 de octubre.
A principios de mayo de este año, una de las tormentas geomagnéticas más extremas en la historia del registro de tales eventos golpeó la atmósfera de la Tierra. Esta gran «tormenta» en el espacio, compuesta de partículas ionizadas, es lo que produce la aurora boreal, o luces del norte, en el hemisferio norte y la aurora austral, o luces del sur, en el hemisferio sur.
Esta vez, sin embargo, la tormenta fue tan fuerte (la novena tormenta más severa en los 110 años de historia del Observatorio Magnético Kakioka de Japón, una de las estaciones geomagnéticas más antiguas del mundo) que las luces polares pudieron ser fotografiadas en latitudes mucho más bajas de lo normal.
En Japón, los investigadores del clima espacial aprovecharon que la gente común tomaba fotografías de la aurora con sus teléfonos inteligentes para organizar uno de los esfuerzos de observación de ciencia ciudadana más densos del mundo, a pesar de ser un país de baja latitud donde la aurora era algo más tenue que en lugares como Canadá o el norte de Europa.
Los diferentes colores de una aurora provienen de la emisión de luz de diferentes átomos y moléculas en la atmósfera cuando son bombardeados por las partículas del espacio. El dramático tono verde que se ve en muchas fotografías de las luces polares proviene del oxígeno atómico (átomos individuales de oxígeno en lugar de oxígeno molecular, o dos átomos de oxígeno unidos) en las altitudes más bajas dentro de la atmósfera que son visibles para las personas. (El ojo humano también es muy sensible a este color). En altitudes aún más bajas, donde el oxígeno atómico es menos común, el azul es más visible, y esto proviene de la mayor presencia de nitrógeno.
Sin embargo, en las altitudes más altas de la atmósfera, hay una menor concentración de átomos de cualquier tipo. Cuanto menos colisiones haya, más percibirán los átomos de oxígeno atómico excitados como de color rojo. Por eso, las partes superiores de las cortinas de la aurora pueden aparecer de color verde que se va desvaneciendo hasta convertirse en un tono escarlata.
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En latitudes bajas, como en Japón, normalmente no hay nada de verde, solo rojo, porque solo se puede ver la parte superior de la aurora sobre el horizonte.
«Sin embargo, esta vez, curiosamente, las imágenes revelaron un tono magenta muy claro y dominante en las ‘cortinas’ de la aurora sobre Japón, no rojo», dijo Ryuho Kataoka, autor principal del estudio y especialista en clima espacial extremo.
Para resolver el misterio, los investigadores recurrieron rápidamente a las redes sociales para alentar a las personas a observar y reportar sus avistamientos de auroras, así como a ingresar datos en un cuestionario que preguntaba sobre lugares de observación, hora, ángulos de elevación y otros detalles, lo que permitió a los investigadores analizar las características de las auroras con un detalle sin precedentes.
El esfuerzo dio como resultado la impresionante cantidad de 775 propuestas de científicos ciudadanos, que luego los investigadores combinaron con observaciones satelitales y técnicas avanzadas de modelado para explorar las condiciones que habían dado lugar a la aurora magenta.
Los datos de elevación de estos científicos ciudadanos resultaron ser particularmente útiles. Los investigadores utilizaron ángulos de elevación para calcular la posición de la aurora a lo largo del tiempo y descubrieron que a menudo se encontraba a una altitud sorprendentemente alta de aproximadamente 1000 km sobre el nivel del mar, lo que debería generar una apariencia roja. Pero además de esto, la época y la estación del año significaban que la atmósfera estaba más «precalentada» antes de la aurora, lo que a su vez impulsaba un afloramiento de nitrógeno molecular ionizado, lo que generalmente es responsable de un tono azul.
«El azul más el rojo nos hace ver magenta», agregó el profesor Kataoka. «Y el magenta se hizo aún más visible y vibrante por el gran volumen de actividad solar, aunque, irónicamente, el precalentamiento también habría funcionado para reducir el brillo máximo de la aurora».
Una mejor comprensión de las tormentas magnéticas va más allá de explicar por qué los humanos ven los hermosos colores de las auroras; estas tormentas pueden tener profundos impactos negativos en las operaciones satelitales, los sistemas GPS, las redes eléctricas e incluso la seguridad de los pasajeros y tripulaciones a bordo de vuelos a gran altitud.
Por eso, antes de la próxima tormenta magnética, los investigadores quieren adoptar un enfoque aún más coordinado de la ciencia ciudadana y extender sus esfuerzos más allá. Este estudio en particular se limitó a Japón y utilizó solo el idioma japonés, lo que representa una especie de prueba de concepto.
Pero al utilizar la traducción automática de sus cuestionarios y publicaciones en las redes sociales a los idiomas locales de todo el mundo, los investigadores creen que podrán producir una réplica global de este esfuerzo, con el objetivo final de analizar las diferentes fases de las tormentas magnéticas, para proteger mejor a la humanidad de los peligros que plantea el clima espacial extremo.
Con información de Nature
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