Investigadores españoles explican el origen de un 'fantasmal' fenómeno atmosférico

Todos los fenómenos naturales que ocurren en nuestro planeta han sido minuciosamente observados y estudiados. Al menos, eso pensábamos. Sin embargo, la naturaleza no deja de sorprendernos en pleno siglo XXI a pesar de los avances científicos y tecnológicos, o, más bien, gracias a ellos. En 2019, un fotógrafo aficionado de EEUU subió a YouTube un vídeo en el que, en el contexto de una tormenta sobre Oklahoma, captaba un tipo de descargas eléctricas llamadas sprites, que son bastante raras, pero conocidas y estudiadas. Sin embargo, se dio cuenta de que en las imágenes había algo más: unos destellos verdes que definió como “fantasmas misteriosos”. ¿Qué demonios era eso?

En aquel momento, algunos atribuyeron esas imágenes a algún problema de la cámara. Sin embargo, fotógrafos de otras partes del mundo, revisando sus archivos, se dieron cuenta de que habían captado algo similar en otras ocasiones. Aquel resplandor verde y difuso, extremadamente raro, comenzó a denominarse ghosts glow green y llamó la atención de científicos españoles expertos en el estudio de la atmósfera, así que se propusieron captar y analizar el fenómeno con un instrumento de alta resolución espectral instalado en Castellgalí (Barcelona). No fue fácil atrapar uno de estos destellos, pero, tras conseguirlo, acaban de publicar los resultados que explican el origen de estas extrañas luces en la revista científica Nature Communications.

Estos ghosts green son “descargas de una luz verde muy difusa que apenas duran medio segundo”, explica a El Confidencial María Passas-Varo, investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y principal autora del estudio, que revela los elementos que hacen posible este fenómeno en la atmósfera: principalmente el hierro, aunque también el níquel, el oxígeno y el nitrógeno. A simple vista, sería casi imposible observarlo, porque se trata de un breve destello que “solo se ve bien cuando lo tenemos grabado en vídeo y pasamos frame a frame”. Además, tiene lugar a mayor altura de otro tipo de eventos luminosos transitorios, los sprites, que son aún más breves, de unos 20 milisegundos.

La diferencia es que un sprite tiene una estructura bien definida, por ejemplo, es habitual que tengan forma de medusa, y ocurren a alturas muy elevadas, entre los 50 y los 80 kilómetros. En cambio, estas luces verdes son difusas, como nubes que solo ocupan el extremo superior de ese fenómeno, es decir, que tienen lugar a unos 80 kilómetros del suelo. Para la mayoría de la gente es difícil de imaginar lo que supone esa altitud. La investigadora recurre a un ejemplo: Felix Baumgartner, el paracaidista austriaco que se lanzó en caída libre desde la estratosfera en 2012 tras subir en globo, no llegó ni a los 40 kilómetros. Sin embargo, desde su posición ya se apreciaba la curvatura de la Tierra.

Precisamente, los investigadores aprovechan la redondez del planeta para tratar de captar estas extrañas luces en tormentas muy lejanas que no se aprecian in situ. “Tenemos instalado un espectrógrafo en Castellgalí porque en esa zona de España es donde hay más actividad eléctrica, pero en este caso tenemos que apuntar el instrumento en la dirección adecuada, a veces, hasta a 500 kilómetros de distancia, para aprovechar la curvatura terrestre y captar un evento que sucede a tanta altura”, comenta la experta. Oscar Van der Velde, investigador de la Universidad Politécnica de Cataluña, colabora con este grupo y es el encargado de dirigir el aparato hacia el objetivo.

Una capa de hierro en la atmósfera

Un espectrógrafo divide la luz que le llega por longitud de onda y permite identificar qué elementos están implicados en esa emisión, verde en este caso. Justo Sánchez del Río, otro investigador del IAA-CSIC, que se acaba de jubilar, ha sido el responsable del desarrollo del hardware de este instrumento, que ha deparado una importante sorpresa. “Hasta ahora, la hipótesis principal de la comunidad científica era que el color verde se debía al oxígeno”, comenta María Passas-Varo. En las auroras boreales, que presentan con frecuencia este color, es muy común, así que los científicos asumían que ocurría lo mismo en este fenómeno. “Con el espectrógrafo pretendíamos comprobarlo y, realmente, el oxígeno está ahí, pero es muy débil en comparación con otros elementos y parece que el hierro es el que más contribuye al verde”.

En efecto, hay una capa de hierro en la atmósfera terrestre, a una altura de 85 kilómetros, que se debe a la entrada de polvo interplanetario. Cuando un meteoro alcanza la Tierra, se quema por el rozamiento con la atmósfera, pasando de sólido a gaseoso, de manera que quedan átomos de hierro en suspensión. Sin embargo, dentro de la electrodinámica atmosférica no se le ha concedido demasiada importancia porque su densidad es baja. En cambio, “a partir de ahora, vamos a tener que contemplarla, porque parece que tiene relevancia”, destaca la investigadora.

Los científicos españoles comenzaron a buscar la explicación en junio de 2019, cuando empezaron a difundirse las imágenes del green ghost, y consiguieron captar el fenómeno el 21 de septiembre de ese año. El espectrógrafo de Castellgalí logró la imagen apropiada gracias a una tormenta que se estaba desarrollando sobre el mar Mediterráneo, a una distancia aproximada de 370 kilómetros. Tras analizar los datos y elaborar el artículo, revisado por pares, las conclusiones se publican cuatro años más tarde. Sin embargo, no fue nada fácil: habían detectado 42 sprites y solo uno de ellos incluyó este nuevo fenómeno.

Entonces, ¿qué tiene que suceder para que aparezca este peculiar fantasma verde? “Para que se genere un sprite normal es necesaria una tormenta con un fuerte aparato eléctrico y rayos con mucha energía. Hay estadísticas que dicen que uno de cada 100 sprites genera un green ghost, pero nosotros hemos lanzado otra hipótesis”, afirma la científica del IAA-CSIC. De acuerdo con otras investigaciones, las ondas de gravedad atmosférica modifican la variabilidad de las capas de metales en la atmósfera, así que los investigadores consideran que el día que captaron la imagen que ha dado lugar a esta investigación, probablemente, la capa de hierro atmosférica pudo descender lo suficiente como para generar el fenómeno.

A partir de ahora, tendrán que seguir estudiando el insólito evento para poder confirmarlo, ya que, por el momento, lo publicado se basa en un solo espectro. “Necesitamos una estadística que nos dé soporte a la teoría científica que queremos plantear, con un solo fenómeno no se puede concluir nada”, reconoce. Las ideas para seguir avanzando pasan, por ejemplo, por poner una cámara con un filtro solo para el verde en las líneas del hierro ya detectadas. También “queremos hacer correlaciones con un satélite que hace un mapeo de ondas de gravedad”. Finalmente, otra opción pasa por “cambiar el diseño del espectrógrafo y colocar una lente cilíndrica vertical para poder captar toda la luz en una sola línea y que no nos perdamos nada”.