Cuando misteriosas franjas brillantes de verde iluminaron los cielos finlandeses en 2018, los ávidos cazadores de auroras no pasaron desapercibidos. El patrón de luz era desconocido y extrañamente perfecto, extendiéndose hacia el horizonte como un conjunto de dunas de arena celestes.
Efectivamente, el espectáculo de luces denominado por los científicos ciudadanos como "las dunas" resultó ser un nuevo tipo de aurora. Esta aurora está formada por la danza dramática de las ondas de gravedad y los átomos de oxígeno, según los nuevos hallazgos publicados hoy (29 de enero) en la revista AGU Advances.
El camino hacia el descubrimiento comenzó hace años cuando un grupo de entusiastas de la aurora le envió un correo electrónico a Minna Palmroth, profesora de física espacial computacional en la Universidad de Helsinki, pidiéndole que se uniera a su grupo de Facebook. ¿La meta? Haz que Palmroth explique la física detrás de las auroras que estaban fotografiando.
Palmroth estaba feliz de hacerlo. Después de un tiempo, se dio cuenta de que sus respuestas se estaban volviendo repetitivas, por lo que publicó una guía de auroras. Pero en octubre de 2018, los cazadores de auroras volvieron a ella con imágenes de una aurora desconcertante.
"Entonces me di cuenta de que no, no los había visto antes", dijo Palmroth a Live Science. A primera vista, estas rayas parecían ser el resultado de ondas de gravedad o perturbaciones de densidad en la atmósfera superior. La atmósfera superior está surcada por muchas ondas de gravedad diferentes que corren en diferentes direcciones y son de diferentes frecuencias y tamaños. Pero esa explicación no parecía posible, porque las olas estaban tan uniformemente extendidas.
Así que Palmroth y su equipo organizaron una campaña para la noche del 7 de octubre, reuniendo a científicos y ciudadanos de toda Finlandia para fotografiar las dunas. Al analizar estas fotografías, el equipo comenzó a comprender la física detrás del fenómeno.
Esta no es la primera vez que los cazadores de auroras han identificado un nuevo fenómeno celestial; Los científicos ciudadanos también descubrieron el brillo del cielo cariñosamente llamado STEVE en 2018.
"Las colaboraciones con científicos ciudadanos se están volviendo cada vez más importantes porque pueden convertirse en 'sensores móviles' que persiguen fácilmente auroras interesantes y captan nuevas características que los científicos no notaron antes", dijo Toshi Nishimura, profesor asociado de investigación de ingeniería eléctrica e informática en Boston. Centro de Física Espacial de la Universidad, que no formó parte del estudio.
Ondas de gravedad invisibles
Las auroras resultan cuando el sol arroja partículas cargadas hacia nuestro planeta. Esas partículas viajan a lo largo de las líneas del campo magnético en los polos de nuestro planeta y chocan contra los átomos y las moléculas en nuestra atmósfera, haciendo que esas moléculas emitan luz. Estos impresionantes espectáculos de luces pueden venir en muchas formas y colores diferentes; El oxígeno brilla en verde y rojo, mientras que el nitrógeno brilla en azul y púrpura, según la NASA. Los astrónomos también usan la forma de auroras para aprender lo que sucede en la atmósfera superior donde se forman.
Mientras que la mayoría de las auroras se extienden verticalmente, las dunas se extienden hacia el ecuador horizontalmente en ondas ondulantes. Palmroth dijo que nadie había observado una estructura semejante a una ola en una aurora.
Los científicos teorizan que las dunas están iluminando un tipo de onda de gravedad atmosférica rara llamada agujeros mesosféricos. Estas perforaciones mesosféricas ocurren cuando una onda de gravedad que se eleva en la atmósfera se dobla y se intercala entre dos capas relativamente más frías de la atmósfera: la capa de inversión, 49.7 millas (80 kilómetros) de altura, y la mesopausia, 62 millas (100 km) de altura .
En este canal, las ondas se propagan horizontalmente y a través de largas distancias sin disminuir, creando pliegues alternos que se enriquecen con oxígeno o se agotan. Cuando los electrones del sol entran, los pliegues con niveles de oxígeno más altos se iluminan más que los lugares que carecen de oxígeno, creando las rayas características.
"Esta es una observación muy interesante", dijo Steven Miller, subdirector del Instituto Cooperativo para la Investigación en la Atmósfera de la Universidad del Estado de Colorado, que no formó parte del estudio. "Mi primera reacción al ver las imágenes fue que esas podrían ser ondas de gravedad atmosférica que están siendo 'resaltadas' por la actividad auroral; parece que esta es la hipótesis de los autores también".
Los agujeros mesosféricos pueden explicar los patrones que se ven en las dunas, pero "supongo que las 'dunas' son en realidad un subconjunto de una región mucho más extendida de ondas de gravedad atmosférica que la aurora resalta", dijo Miller a Live Science.
Mediante el uso de estrellas en las fotos como puntos de referencia, el equipo pudo calcular la altitud de las dunas para tener alrededor de 62 millas (100 km) de altura, lo cual es típico de las auroras. Pero esta región de la atmósfera poco estudiada es demasiado alta para medir con radares y globos, y demasiado baja para enviar naves espaciales sin que se quemen. Por eso a veces se le llama "ignorosfera", dijo Palmroth.
"Esta es la primera vez que se observan estas ondas de gravedad", dijo Palmroth. "En general, los agujeros son un fenómeno bastante raro". Pero observar las dunas podría revelar más sobre los agujeros, dijo Palmroth.
Por ejemplo, los científicos descubrieron que las dunas se producen al mismo tiempo y en la misma región donde la energía electromagnética del espacio se transfiere a la atmósfera superior, que Palmroth sospecha que podría conectarse a la creación de los agujeros mesosféricos de la capa de inversión. "Queremos ver si esto es realmente cierto", dijo.
