LOS ELECTRONES QUE FALTAN EN LA ATMÓSFERA

Una misteriosa disminución de la concentración de electrones se produce en la región D de la ionosfera. Ahora, los investigadores sugieren que esa disminución se puede explicar por la quemadura de diminutos meteoritos en la atmósfera.

Los científicos pueden haber encontrado por fin la causa de una misteriosa desaparición de electrones decenas de millas por encima de la Tierra.

“Resulta que una capa de polvo de meteoritos invisible que cae a la Tierra cada día puede ser absorbiendo electrones procedentes de la parte mas alta de la atmósfera, creando la llamada " región D", donde la concentración de electrones se precipita de repente.”  Earle Williams, un electricista atmosférico del Instituto de Tecnología de Massachusetts, dijo a principios de este mes en la reunión anual de la American Geophysical Union.

Los físicos han estado a la caza por mucho tiempo de los electrones que desaparecen, y habían probado de todo, desde sobre vuelo de las altas nubes para analizar las agrupaciones de agua con carga eléctrica en la atmósfera para explicar la repentina caída en esta región. 

"Es el gradiente más dramático en cualquier lugar de la ionosfera", dijo Williams, refiriéndose a la parte de la atmósfera superior de la Tierra, donde se encuentra la region D. "Realmente es muy visible, por lo que está pidiendo una explicación."

El caso de la desaparición de los electrones

Muy por encima de la superficie terrestre, los rayos ultravioletas del sol interactúan con el óxido nítrico en la atmósfera para producir electrones que viajan hacia la Tierra. Pero desde la década de 1960, los científicos han sabido que hay una fuerte caída en el número de electrones presentes en el ambiente por la noche. Esta caída se encontró cuando cohetes rompieron primero la atmósfera superior para probar la temperatura, la presión y la densidad de electrones. Este "cornisa de electrones" se produce dentro de la-capa de la ionosfera, que se extiende entre las 37 millas y 56 millas (60 km y 90 km) por encima de la superficie de la Tierra.

La región D juega un papel crítico en la comunicación moderna. El planeta mismo conduce la electricidad, al igual que la capa de la ionosfera por encima de la región, pero las ondas electromagnéticas no viajan a través de materiales no conductores. Por debajo de esta región, los electrones forman una capa entre la Tierra y su atmósfera que permite la transmisión de ondas electromagnéticas de muy baja frecuencia de vuelta al Planeta.

La region D aparece más fuertemente por la noche y se presenta por igual en la atmósfera por encima de los polos, el ecuador y por todas partes. Sin embargo, nadie sabía por qué estaba allí.

Agotar las posibilidades

En el nuevo estudio, Williams y su colega, Joanne Wu, un estudiante de doctorado de la Universidad Nacional Cheng Kung, en Taiwán, dicen que ellos y otros colegas habían mirado muchas de las hipótesis del momento, para explicar esta región. Por ejemplo, algunos investigadores han propuesto que las nubes de hielo podrían estar absorbiendo los electrones libres. Pero las nubes de hielo tienden a agruparse cerca de las altas latitudes de la Tierra, mientras que la región D es igualmente visible en todas partes desde los polos hasta el ecuador.

A continuación, se encontraron con un documento de 1980 en el Journal of the Atmospheric Sciences, lo que sugiere que otra capa de la atmósfera, llamada la capa de sodio, se podría atribuir a polvo fino de meteoritos. En esta explicación, como rocas espaciales viajan a través de la atmósfera superior, que empujan las moléculas de nitrógeno y oxígeno, calentando en el proceso. A medida que caen más lejos, colisionan con más átomos en la atmósfera densificación, llegando a ser lo suficientemente caliente como para hervir, momento en el cual los átomos de sodio individuales se despegan del meteoro.

Esto hizo que el equipo se preguntara: ¿Podría el calentamiento de pequeños meteoros también explicar la región D?

Sumidero de electrones

En esta nueva teoría, minerales como el hierro y el silicio, que constituyen una parte mucho mayor de meteoritos que el sodio, también pueden hervir el meteoroide, formando una nube de humo y polvo. átomos de silicio y hierro que flota libremente serían entonces aplastados en oxígeno y nitrógeno en la atmósfera, golpeando electrones libres en capas de electrones exteriores de los átomos de hierro y silicio. Los electrones de la ebullición de meteoritos serían entonces transformados  en destellos tenues de luz demasiado pequeño para ver a simple vista.

Mientras tanto, el propio polvo de meteoritos se uniría a los electrones libres que se formaron cuando los rayos ultraviolentos del sol interactuaron con la atmósfera. La región D es tan prominente en la noche que se debe a la radiación ultravioleta del sol durante el día ya que es 100 veces mayor que por la noche, por lo que la producción de electrones libres empequeñece el efecto saliente durante el día.

Si la teoría es correcta, entonces "Se va formar una zona espesa de polvo descendiendo muy lentamente debido a la gravedad," dijo Williams. "Con el tiempo todo este polvo llega a la superficie de la Tierra. Es cerca de 100 toneladas por día en todo el mundo," pero no podemos detectar fácilmente porque las pequeñas partículas son tan pequeñas.

Hay muchas rocas pequeñas

Pero, ¿por qué ocurre esto en 53 millas (85 kilómetros) sobre la Tierra? En la teoría de los investigadores, los meteoritos a esta altura son en su mayoría del tamaño adecuado y están viajando a las velocidades adecuadas para quemar a esa altura en la atmósfera. Los meteoritos que podrían explicar esta región  D tendrían que ser pequeños: aproximadamente unos 10 microgramos. Y ellos tendrían que ser "lentos", viajando alrededor de 29.000 a 33.500 millas por hora (13 a 15 km / s) - justo por encima de la velocidad de escape de la Tierra, dijo Williams.

Puede haber un montón de estos pequeños meteoros. Ambos radares, que muestran pequeñas pings de electricidad cuando los meteoroides diminutos se queman en la atmósfera, así como un par de satélites, que se han marcado por el aluvión de pequeños meteoritos innumerables, sugirieron que la gran mayoría de las rocas espaciales que bombardean la Tierra cada día son estas pequeñas muestras, poco impresionantes. A pesar de que no dejan un rastro de luz impresionante como llamadas estrellas fugaces, meteoritos pequeños podrían ser mil veces más numerosos que los escombros cósmicos que ilumina el cielo de la noche, dijo Williams.

"Es una idea muy plausible", dijo Morris Cohen, un físico de la ionosfera en el Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta, que no participó en el estudio. "Hay mucha teoría circunstancial para respaldar a la idea, que es todo coherente."

Sin embargo, será difícil de probar la idea directamente, ya que la región de la atmósfera es tan inaccesible, dijo Cohen.

"Es demasiado alto para llegar con globos, y es demasiado baja para golpear con los satélites", dijo Cohen a Live Science.

La region D no es el único límite extraño en esa porción de la atmósfera - la región entre 50 y 62 millas (80 y 100 km) por encima de la superficie también tiene una capa de "luminiscencia atmosférica", causada por el fuerte aumento de la ionización de hidroxilo, así como capas múltiples de sodio, dijo Steven Cummer, un ingeniero eléctrico de la Universidad de Duke en Carolina del Norte, que no participó en el estudio.

"Esta región es tan difícil de medir que poco se ha hecho para ver si estos límites están conectados", dijo Cummer  en un correo electrónico. "Pero la idea de que una característica fundamental de la atmósfera de la Tierra es creada por la deposición continua de material de meteoros es muy emocionante."

Fuente: NASA

Dra. Anayatzin S. Mendoza