Imagina una imagen que acompañe a la palabra “aurora”. Lo que imagines podría estar dominado por el color verde, elaborados remolinos y silbidos que danzan en el cielo sobre un paisaje helado.
Pero los opulentos resplandores que aparecen en el cielo (cuando los gases atmosféricos son golpeados por partículas solares energéticas) no se limitan a la manifestación más conocida. Las auroras pueden aparecer en una amplia gama de tonos que varían según la altitud, la latitud y los gases involucrados.
En la particularmente poderosa tormenta geomagnética que sacudió la jaula magnética de la Tierra en mayo de 2024, apareció un extraño resplandor azul. Eso no es algo inaudito… pero esta vez se produjo en latitudes bajas, alcanzando una altura inusual en el cielo.
Ahora, utilizando imágenes tomadas por científicos ciudadanos en Japón, los físicos Sota Nanjo del Instituto Sueco de Física Espacial y Kazuo Shiokawa de la Universidad de Nagoya han descubierto la explicación más probable para la inquietante luz azul. Pero su explicación crea otro problema que los científicos atmosféricos tendrán que resolver.
“Nuestros hallazgos sugieren que los iones moleculares de nitrógeno pueden haberse acelerado hacia arriba por algún mecanismo y fueron responsables de la formación de la aurora de predominio azul”, explica Shiokawa.
“Hasta la fecha, no se entiende bien cómo los iones moleculares de nitrógeno con un gran peso molecular pueden existir a altitudes tan elevadas. Estos iones no pueden existir fácilmente durante largos períodos de tiempo debido a su gran masa y a los cortos intervalos de tiempo de recombinación disociativa; sin embargo, se observan a grandes altitudes. El proceso está envuelto en misterio”.
Las auroras de la Tierra suelen ser el resultado de una enorme afluencia de partículas solares, liberadas desde el Sol en una eyección de masa coronal o viento solar. Estas partículas fluyen a través del Sistema Solar. Si la Tierra está en la trayectoria de la erupción, las partículas chocan contra el campo magnético, donde son desviadas y aceleradas a lo largo de las líneas del campo magnético hacia los polos, donde son arrojadas a la atmósfera.
La interacción entre las partículas solares y los gases de la atmósfera terrestre hace que las partículas atmosféricas ganen algo de energía. Cuando los átomos que componen los gases atmosféricos vuelven a su estado energético original, la energía se libera en forma de fotón, que es la fuente del resplandor.
Es similar al mecanismo que hace que brillen las luces fluorescentes. Y, al igual que con las luces fluorescentes, el color del resplandor depende de diferentes factores, como el tipo de partícula y la cantidad de energía que ganan y pierden.
Las auroras verdes y rojas, por ejemplo, se generan cuando los átomos de oxígeno pierden energía a diferentes altitudes. Los átomos de nitrógeno pueden emitir fotones azules y rojos. Cuando estos tonos se mezclan en el cielo, pueden producir colores amarillo, violeta, rosa y naranja.
Normalmente, la aurora de latitudes bajas es roja. Pero, el 11 de mayo de 2024, un resplandor rosado iluminó el cielo en latitudes bajas, y un resplandor claramente azul apareció poco antes de la medianoche. Y ahora tenemos una nueva y poderosa herramienta para capturar los fenómenos aurorales: los teléfonos inteligentes de los fascinados observadores de auroras de todo el mundo. Con la riqueza de imágenes y videos recopilados sobre la aurora azul, los investigadores pudieron medir el fenómeno en detalle.
Descubrieron que la aurora estaba dispuesta en estructuras longitudinales que corrían a lo largo de las líneas del campo magnético, a lo largo de unos 1.200 kilómetros. También estaba dispuesta en tres estructuras separadas y alcanzaba gran altura en el cielo, entre altitudes de 400 y 900 kilómetros. Para ponerlo en contexto, la Estación Espacial Internacional orbita a una altura de entre 370 y 460 kilómetros.
Actualmente, se cree que las auroras de baja latitud están relacionadas con la corriente de anillo. Se trata de una corriente en forma de toro de partículas cargadas atrapadas dentro de la magnetosfera de la Tierra, que gira alrededor del ecuador del planeta como un anillo de flotación de piscina. Una tormenta geomagnética energiza los átomos neutros energéticos (ENA) en el anillo, lo que provoca el brillo auroral de baja latitud. Pero los investigadores no creen que la corriente en anillo funcione para lo que observaron.
“En este estudio, se encontró una estructura de varios cientos de kilómetros en la aurora de predominio azul en la dirección longitudinal, que es difícil de interpretar solo por la actividad de ENA”, dice Shiokawa. “Además, es poco probable que las ENA creen estructuras aurorales alineadas con las líneas del campo magnético, como se observó en este estudio”.
Es posible que la corriente en anillo haya jugado un papel, pero los investigadores creen que algo más tuvo que haber estado en juego para producir las estructuras distintivas y alineadas con el campo observadas. Creen que los iones de nitrógeno molecular de alguna manera se aceleraron hacia arriba. Pero se desconoce qué los aceleró.
Esto sugiere que puede haber algún proceso aún no identificado en la atmósfera de la Tierra. Es posible que no tengamos suficiente información en este momento para averiguar cuál es ese proceso. Pero las respuestas están tentadoramente a nuestro alcance.
“A medida que la actividad solar aumenta en los próximos años”, escriben los investigadores, “se espera que los análisis de casos repetidos de auroras de predominio azul proporcionen información sobre los procesos de generación de auroras de baja latitud con predominio azul”.
La investigación se ha publicado en Earth, Planets and Space.
Fuente: Science Alert.
