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Hace tres décadas, los científicos descubrieron unos gigantescos y breves destellos luminosos en la atmósfera a los que llamaron 'duendes'. Entre estos fenómenos, se producían unos destellos verdosos denominados 'fantasmas', cuyo origen se atribuía al oxígeno.
Ahora, gracias al primer estudio electroscópico de estos eventos, científicos del Instituto español de Astrofísica de Andalucía (IAA) descubrieron que el color verdoso de los 'fantasmas' está producido por metales como el hierro o el níquel, además del oxígeno y el nitrógeno.
Los detalles del estudio, liderado por María Passas-Varo, se han publicado este martes en la revista Nature Communications.
Los duendes y los fantasmas son distintos tipos de fenómenos luminosos transitorios, unos destellos de corta duración que se producen en la mesosfera, varios kilómetros por encima de los relámpagos normales de la alta atmósfera terrestre.
Estos destellos, raros y esquivos, fueron bautizados con nombres de la obra de Shakesperare "Sueño de una noche de verano". Duendes, halos, elfos, chorros azules y chorros gigantes, son los nombres que recibieron estos eventos.
De todos ellos, hay unos especialmente extraños, los fantasmas mesosféricos, que emiten un color verdoso que desde siempre intrigó a los científicos.
Desde que en 1989 se documentaron los primeros Eventos Luminosos Transitorios (TLEs), que es como se conoce a esta familia de eventos, "personas de todo el mundo buscan capturarlos durante las tormentas eléctricas", apunta María Passas Varo, investigadora del IAA y líder del trabajo.
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"Y de hecho, fue un científico aficionado quien fotografió por primera vez un fantasma, el último miembro descubierto de la familia de los TLEs", afirma.
Para comprender la química y la dinámica de los fantasmas mesosféricos, en junio de 2019, Passas-Varo y su equipo pusieron en marcha una campaña de observación sistemática para la obtención de espectros de la región superior de los duendes (un espectro permite conocer parámetros como la temperatura o composición de un objeto celeste).
El equipo realizó mediciones espectroscópicas de fantasmas dentro del rango de longitudes de onda que los humanos pueden ver.
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"Uno de cada cien duendes muy intensos genera un fantasma. Hemos analizado más de dos mil espectros, y solo cuarenta y dos correspondían a la región alta del duende, donde los fantasmas suelen aparecer", y de ellos, "solo uno tenía relación señal a ruido lo suficientemente intensa", detalla Passas Varo.
Ese evento se detectó el 21 de septiembre. Era una medusa sprite, un tipo de evento luminoso breve, durante una tormenta eléctrica sobre el mar Mediterráneo. El equipo observó un aumento del brillo durante y después del sprite, lo que indicaba la presencia de un fantasma en la parte superior del sprite de medusa.
Al analizarlo, encontraron, por primera vez, que los principales responsables del resplandor verde eran el hierro y el níquel, dos metales que nunca se habían tenido en cuenta a la hora de desarrollar modelos ópticos para los TLEs.
El equipo también descubrió oxígeno atómico y nitrógeno, y detectó otros colores fantasma, como el amarillo y el naranja.
"Justo ese día observamos ondas de gravedad, unas perturbaciones atmosféricas producidas por movimientos verticales intensos en el aire, como los generados por las tormentas", añade María Passas Varo.
"Sabíamos que en la atmósfera existen capas de metales, que proceden de la entrada de polvo interestelar en la atmósfera, y todo apunta a que estas fluctuaciones en la densidad del aire hacen que la altitud de estas capas de metales sea variable: así, esta variabilidad sería la responsable de que no siempre aparezcan los fantasmas", comenta.
El hallazgo de estos átomos metálicos implica una actualización de los modelos para los eventos luminosos transitorios, cuya comprensión resulta a su vez fundamental para entender cómo funciona el circuito eléctrico global del planeta.
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