Ecos misteriosos de radar: ¿Finalmente han sido explicados?

Ecos de radar misteriosos

Ecos misteriosos de radar presentes en grandes altitudes de la atmósfera (las porciones rojas son más fuertes que las áreas azules y verdes) que aparecen al amanecer y al atardecer.
Crédito: Jorge Chau.

Estos ecos misteriosos de radar aparecen al amanecer a una altitud de 150 kilómetros sobre la superficie de nuestro planeta, son picos extraños, identificados por radares, que descienden del cielo en el transcurso de la mañana, y que a su vez se hacen más fuertes a medida que caen 20 kilómetros a lo largo del día. Éstos regresan a una altura de 150 kilómetros durante la tarde, justo antes de desaparecer al atardecer. Estos ecos de radar han desconcertado a los investigadores por décadas y ahora un nuevo estudio podría finalmente tener una explicación de su causa.

A primera vista en la pantalla de un radar, los ecos no se ven muy diferentes a las zonas de luz y de gran precipitación que se ven en los radares del clima que operan a longitudes de onda más cortas que los radares usados en otras aplicaciones. Y aunque algo misteriosos, los ecos de gran altitud son predecibles, dice Meers Oppenheim, un físico espacial de la Universidad de Boston. Primero, su rutina diaria de caer y levantarse. Después, está el hecho de que se debilitan durante los eclipses solares y el hecho de que se vuelven más fuertes durante erupciones solares. Todo esto señala al Sol como el posible desencadenante del extraño fenómeno, sin embargo, los detalles no son claros, asegura Oppenheim. Adicionalmente, cohetes y satélites que sondean la alta atmósfera tampoco pueden identificar estos ecos.

Oppemheim y su colega Yakov Diman, también físico de la Universidad de Boston, han propuesto una posible explicación de este fenómeno. El eco fantasma empieza, dicen los investigadores, cuando la radiación ultravioleta (UV) extremadamente energética, proveniente del sol, golpea a las moléculas de gas en una capa de la alta atmósfera. Oppenheim describe esta capa, que se encuentra a 150 kilómetros, como un gran punto de absorción. A altitudes mayores el aire es tan escaso que la radiación no interactúa fuertemente con las moléculas de gas, y a altitudes menores, la radiación es bloqueada por la atmósfera suprayacente. Sin embargo, en la capa que se encuentra a 150 km, la radiación UV “saca” a los electrones de las moléculas, dejando a una atmósfera fría, dispersa y con una “sopa” de partículas cargadas, según explica Oppenheim. (Esta capa de partículas cargadas ayuda de alguna manera a la capa de ozono, bloqueando ciertas longitudes de onda dañinas para la vida.)

Después, estas interacciones entre los fotoelectrones libres, las partículas más pesadas de las cuales provienen dichos electrones, y las líneas del campo magnético de la Tierra, generan cambios en la densidad de la atmósfera, que son algo así como ondas de sonido que dejan concentraciones más densas de las partículas más pesadas en algunas regiones del espacio y a su vez que dejan zonas de baja densidad. Y eso es lo que aparece como un eco en los radares, según reportan estos autores, en la última publicación online de la revista Geophysical Research Letters.

El equipo confirmó esta idea usando simulaciones de miles de millones de partículas individuales que modelaban una “porción” de la atmósfera. Los resultados sugieren que estos electrones libres empiezan su “vida” a velocidades supersónicas, sin embargo, rápidamente reducen su velocidad ya que pierden energía a medida que colapsan con moléculas de gas más pesadas.

Pero, ¿por qué nadie se dio cuenta de esto antes? La gran variedad de moléculas en la atmósfera irradiada, así como sus tiempos de vida tan variantes, hacen que la modelación de este tipo de fenómenos sea muy difícil, dice Oppenheim. “Si fuera simple, se hubiese encontrado la razón en la década de 1960”.

La noción del equipo de que los fotoelectrones de alta energía juegan un papel importante en la creación de los ecos misteriosos “es un comienzo prometedor” y “un paso en la dirección correcta”, dice Erhan Kudeki, un físico espacial de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, quien no estuvo involucrado en el proyecto. Además, él añade que el hecho de que el sol tenga un papel en este proceso ayuda a explicar cómo este eco se enciende y se apaga tan rápido en el amanecer y en el atardecer. Análisis posteriores, incluyendo modelos de gran resolución de estos procesos, ayudarían a clarificar qué es lo que está pasando en este enigmático trozo de la atmósfera, dice Kudeki.

Mientras tanto, la migración diaria de los ecos de radar podría ayudar a los científicos a llevar registro de otros movimientos aparte de las mareas atmosféricas, como los cambios en la presión del aire influenciados por las posiciones variables del Sol y la Luna. Muchos instrumentos no pueden detectar estas “mareas”, pero los ecos de radar pueden servir como marcadores para hacer el movimiento algo aparente y rastreable. Dado a que estas mareas han sido vinculadas con variaciones en las lluvias y con las temperaturas cerca del nivel de la superficie, los investigadores podrían usar, en un futuro, estos ecos para poder “afinar” las predicciones meteorológicas de grandes extensiones de la superficie terrestre.

Fuente: Science

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Edna Molina Bacca

Acerca de Edna Molina Bacca

Ingeniera Química. Siempre ha estado traída por el espacio, su magnitud y sus misterios. Entusiasta de la astronomía desde pequeña y recientemente interesada en los modelos cosmológicos, evolución estelar y viajes espaciales. Actualmente está realizando una maestría en Ingeniería química en la Universidad de Calgary (Canadá). El tema de su tesis se relaciona con el tamaño y posicionamiento de turbinas de viento y celdas fotovoltáicas para proveer energía limpia a una ciudad.