¡DUNAS de LUZ! Científicos aficionados finlandeses descubren una nueva y extraña forma de la Aurora Boreal

Vídeo a cámara rápida de una aurora del tipo "Dunas". Crédito: Kari Saari

En el estudio publicado recientemente, los orígenes de estas “dunas” se rastrearon hasta una guía de ondas formada dentro de la mesosfera y su límite, la menopausia (entre 80 a 120 kilómetros de altura). Esta nueva forma auroral proporciona a los investigadores una nueva manera de investigar las condiciones que existen en la atmósfera superior, una de las regiones menos conocidas de nuestro mundo.

Minna Palmroth , profesora de Física Computacional del Espacio en la Universidad de Helsinki, dirige un grupo de investigación que desarrolla la simulación más precisa del mundo del espacio y el clima espacial cercano a la Tierra que causan emisiones aurorales.

El sol libera un flujo constante de partículas cargadas, conocido como el viento solar. Al llegar a la atmósfera superior ionizada de la Tierra, la ionosfera, crean emisiones aurorales al excitar los átomos atmosféricos de oxígeno y nitrógeno. El estado de excitación se libera como luz auroral.

A finales de 2018, Palmroth publicó un libro titulado ' Revontulibongarin opas' ('Una guía para los observadores de auroras boreales'). El libro nació de la cooperación de Palmroth con los entusiastas de Northern Lights y las respuestas que dio a las preguntas sobre la física del fenómeno en el grupo de aficionados de Facebook.

Miles de magníficas fotografías de la aurora boreal tomadas por aficionados fueron encuestadas y clasificadas para el libro. Cada forma auroral es como una huella digital, típica solo de un determinado fenómeno en la zona auroral. Durante la clasificación, los aficionados señalaron que cierta forma auroral no encajaba en ninguna de las categorías preexistentes. Palmroth dejó de lado estas formas inusuales para su posterior consideración.

Por una coincidencia casi increíble, pocos días después de la publicación del libro, los aficionados vieron esta forma inusual nuevamente e inmediatamente informaron a Palmroth. La forma apareció como un patrón de olas teñidas de verde y parecidas a un velo rayado de nubes o dunas en una playa de arena.

"Uno de los momentos más memorables de nuestra colaboración en la investigación fue cuando el fenómeno apareció en ese momento específico y pudimos examinarlo en tiempo real", dice Matti Helin, aficionado a la aurora boreal y astronomía .

Región inexplorada

La parte de la zona auroral donde la atmósfera eléctricamente neutral de la Tierra se encuentra con el borde del espacio es un entorno extremadamente desafiante para los satélites y otros instrumentos espaciales. Palmroth dice que es por eso que es uno de los lugares menos estudiados de nuestro planeta.

Los globos estratosféricos alcanzan hasta los 50 kilómetros de altura. Y los satélites no pueden operar en esa región ya que aunque la densidad de la atmósfera es muy baja todavía hay gas suficiente como para que la fricción caliente y desintegre las naves que deben viajar a miles de kilómetros por hora. Por eso es tan complicado estudiar lo que ocurre en los límites de la atmósfera. 

"Debido a las dificultades para medir los fenómenos atmosféricos que ocurren entre 80 y 120 kilómetros de altitud, a veces llamamos a esta área 'la ignorosfera'", en referencia a que es una región ignorada con forma esférica que rodea nuestro mundo.

Las dunas se observaron precisamente en esa región particular de la zona auroral. El fenómeno observado guió a los investigadores hacia un punto medio entre la investigación atmosférica y la investigación espacial, ya que la metodología habitual de la física espacial no podía explicarlo solo.
"Las diferencias en el brillo dentro de las ondas de dunas podrían deberse a ondas en las partículas precipitantes que provienen del espacio, o en los átomos de oxígeno atmosféricos subyacentes", dice Palmroth. "Terminamos proponiendo que las dunas son el resultado de una mayor densidad de átomos de oxígeno".

Luego, el equipo tuvo que determinar cómo la variabilidad en la densidad de los átomos de oxígeno causada por las ondas de gravedad en la atmósfera da como resultado un campo de ondas tan uniforme y extendido. Normalmente, a la altitud de estudio, hay muchos tipos diferentes de ondas gravitacionales que viajan en diferentes direcciones a diferentes longitudes de onda, por lo que no forman fácilmente los campos de onda uniformes exhibidos por las dunas.

El estudio fue publicado en el primer número de la revista de alto impacto AGU Advances .
Fuente y más datos en la publicación de la Universidad de Hensilki