Las brillantes cortinas verdes, rojas y violetas de la aurora boreal en los hemisferios norte y sur de la Tierra se encuentran entre los fenómenos más famosos del cielo nocturno. Menos comunes son las misteriosas rayas moradas llamadas «Steve» y un compañero común: la «cerca» de color verde brillante. Estos dos fenómenos parecen auroras a primera vista, pero probablemente se produzcan en condiciones físicas diferentes e inusuales, sugiere un nuevo estudio.
Las auroras, también llamadas auroras boreales, son fenómenos luminosos temporales en el cielo. Las fascinantes luces se forman cuando las partículas de las tormentas solares golpean el campo magnético protector de la Tierra. Las partículas excitadas por la energía solar viajan luego a lo largo de las líneas del campo magnético terrestre hacia los dos polos. Aquí el campo magnético es más fino y permeable, de modo que las partículas del sol chocan con las moléculas de oxígeno y nitrógeno de la atmósfera superior, a una altitud de unos 1.000 kilómetros, y las estimulan. Cuando las moléculas de gas se relajan nuevamente, brillan. El oxígeno emite luz verde y roja, el nitrógeno principalmente luz azul y algo de roja. Las coloridas y centelleantes cortinas de la aurora boreal creadas de esta manera pueden extenderse miles de kilómetros a lo largo de las latitudes del norte o del sur.
¿Qué son «Steve» y la «valla»?
Además de este espectáculo, de vez en cuando también se pueden observar en nuestro cielo otros dos coloridos espectáculos naturales, que suelen ocurrir al mismo tiempo. Se llaman «Steve» y su «valla», inspirados en un seto y una valla de una película infantil. Steve se ilumina en un arco en un amplio espectro de colores alrededor del color púrpura, las rayas de la cerca vibran con un verde intenso. No se ve ninguna luz azul durante ninguno de los procesos. Aunque los expertos han reconocido desde 2018 que estos fenómenos son visualmente diferentes de las auroras ordinarias, los expertos siguen asumiendo que tanto las auroras como Steve y la valla son causados por los mismos procesos físicos. Sin embargo, exactamente qué crea sus diferentes colores sigue siendo un misterio.
Investigadores dirigidos por Claire Gasque de la Universidad de California han estudiado esto y están utilizando sus hallazgos para cuestionar suposiciones comunes. Como resultado, Steve y la valla a primera vista parecen auroras, pero son eventos celestiales diferentes. Según los cálculos de Gasque, los fenómenos luminosos de Steve y Fence se producen mucho más lejos de los polos que las auroras. También pueden ocurrir en el ecuador. En estas latitudes, los campos eléctricos que corren paralelos al campo magnético de la Tierra a una distancia relativamente baja de la superficie de la Tierra aparentemente producen las luces de las cercas.
Descubren un campo eléctrico teóricamente imposible
En teoría, estos campos eléctricos no deberían existir porque en realidad deberían crear un cortocircuito y desaparecer. Sin embargo, Gasque y sus colegas concluyeron que a una altitud de unos 110 kilómetros un campo eléctrico débil de unos 100 milivoltios por metro podría en realidad correr paralelo al campo magnético de la Tierra. Los investigadores informan que en esta zona se producen condiciones inusuales, como plasma cargado con menor densidad y átomos neutros de oxígeno y nitrógeno. Estas condiciones podrían tener potencialmente un efecto aislante y evitar que el campo eléctrico se cortocircuite.
Según el estudio, este campo eléctrico podría ser el responsable del fenómeno de la luz verde de la valla. Porque podría estimular los electrones existentes, que luego, al igual que ocurre con la aurora boreal, estimulan las moléculas de oxígeno y nitrógeno en la atmósfera. Cuando estas moléculas de gas vuelven a su estado original, emiten energía en forma de luz y brillan, pero en este caso a una longitud de onda de energía menor que las auroras. Esto se expresa en un espectro de colores diferente al de la aurora boreal, como explican los científicos. El fenómeno de la valla también debe su nombre a que el brillo cambia de forma característica, como si se encendiera y apagara. Gasque atribuye este fenómeno a fluctuaciones ondulatorias en el campo eléctrico.
«Este es un mecanismo completamente diferente a cualquier aurora que hayamos estudiado o conocido antes», dice Gasque. Porque, a diferencia de las auroras, la barrera no es creada directamente por partículas solares. Sin embargo, las tormentas solares podrían alterar la atmósfera y contribuir indirectamente a la formación de la valla, señalan los investigadores. Basándose en sus cálculos, Gasque y su equipo sospechan que Steve también se crea mediante procesos similares a los de la valla, pero que en el proceso se libera luz ultravioleta. «El estudio muestra que los campos eléctricos paralelos pueden explicar el exótico espectro de luz de Steve», dice Brian Harding, colega y coautor de Gasque.
El cohete debería proporcionar claridad.
La teoría de la creación de falsas auroras surgió únicamente de cálculos. Para probar experimentalmente su hipótesis, los investigadores quieren enviar un cohete desde Alaska a través de estos brillantes eventos. Los dispositivos de medición a bordo medirán por primera vez los campos eléctricos y magnéticos predominantes y los examinarán con más detalle. Los científicos quieren examinar primero las formas híbridas de auroras ordinarias con componentes en forma de valla, las llamadas «auroras mejoradas», porque aparecen con mucha más frecuencia que las simples vallas. Otros cohetes examinarán también las condiciones en Steve y en la valla en latitudes más alejadas de los polos, para poder comparar las condiciones de ambos fenómenos con las auroras normales.
«Habrá muchos estudios en el futuro sobre cómo llegaron allí estos campos eléctricos, con qué ondas están asociadas o no, y qué significan para la transferencia más amplia de energía entre la atmósfera de la Tierra y el espacio», dice Harding. «Este estudio es sólo el primer paso en la cadena de este entendimiento». Los científicos esperan que los experimentos también proporcionen una mejor comprensión de la química y la física de la atmósfera superior, el campo magnético de la Tierra y la ionosfera en el borde del espacio.
Fuente: Claire Gasque (Universidad de California) et al., Geophysical Research Letters, doi: 10.1029/2023GL106073
