Confirmada la existencia del fenómeno de los destellos azules producidos por descargas eléctricas frías

Un proyecto encabezado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IAA-CSIC) ha confirmado la existencia de un nuevo fenómeno eléctrico en la atmósfera, los denominados destellos azules producidos por descargas eléctricas frías.

A diferencia de los rayos, estas descargas eléctricas activan muy eficientemente ciertas reacciones químicas que pueden producir óxido nitroso y ozono, gases que contribuyen al efecto invernadero, ha informado este viernes en una nota el IAA-CSIC, con sede en Granada.

El estudio ha sido posible gracias a los datos proporcionados por la misión espacial ASIM de la Agencia Espacial Europea (ESA, en sus siglas en inglés). La familia de fenómenos eléctricos que se producen en la atmósfera, que durante siglos se creía formada solo por los rayos de tormenta, sigue creciendo: hace unas tres décadas se descubrieron los Eventos Luminosos Transitorios, muy rápidos y relacionados con los rayos, y que suelen ocurrir decenas de kilómetros sobre las nubes.

En 1994, se descubrieron los estallidos de rayos gamma terrestres, que se originan en la parte alta de las nubes de tormenta y que fueron un hallazgo inesperado, ya que hasta ese momento se pensaba que la radiación gamma solo procedía del espacio exterior. Ahora, un estudio confirma la presencia de un tipo de descargas eléctricas frías dentro de las nubes, que producen destellos azules y emisiones pulsadas en radio.

Las emisiones pulsadas en radio procedentes de las nubes, de carácter bipolar y muy rápidas, se hallaron en los años 80 del siglo pasado. "Solo recientemente, en 2016, un trabajo sugería que estos pulsos bipolares podían ser el resultado de procesos muy rápidos típicos de descargas frías, es decir, aquellas que, al contrario que los rayos, no calientan el aire circundante", ha señalado Sergio Soler, investigador del IAA-CSIC que encabeza la investigación.

Pero su origen seguía siendo incierto. Así, en 2013, "el satélite Forte detectó una serie de destellos ópticos que parecían estar asociadas a estos pulsos bipolares de radio, pero no pudo averiguarse si se trataba de rayos o de otro tipo de descarga eléctrica", ha agregado Soler.

La investigación llevada a cabo por el grupo de electricidad atmosférica del IAA-CSIC ha resuelto esta incógnita al detectar, por primera vez de manera simultánea, destellos azules y emisión bipolar pulsada en radio procedente de las nubes de tormenta.

Las detecciones ópticas han sido posibles gracias al instrumento ASIM, instalado en la Estación Espacial Internacional, y la ausencia de brillo en el rango típico de los rayos ha permitido confirmar que, en efecto, se trata de un tipo de descargas eléctricas naturales cuya formación y presencia en las nubes de tormenta se sospechaba.

"Nuestros datos señalan que se trata de descargas eléctricas frías, formadas por filamentos de aire ionizado, o plasma, en los que la temperatura de los electrones es muy elevada, más de 70000 grados, aunque la temperatura del aire es la del ambiente. Específicamente serían descargas de tipo corona, que cuando se estudian en el laboratorio se caracterizan por su aspecto filamentoso y su color azulado (emiten en el azul y en el ultravioleta cercano), y que también se producen en condiciones cotidianas, como en los tendidos de alta tensión o en los pararrayos", ha señalado Francisco Gordillo Vázquez, investigador del IAA-CSIC, que coordina el estudio.

Este tipo de descargas muestran un gran desequilibrio térmico, de hasta decenas de miles de grados, entre la temperatura del aire ambiental y la de los electrones dentro del filamento de plasma, y debido a ello pueden activar reacciones químicas especiales en la atmósfera: así, en tanto que los rayos (o descargas térmicas) producen óxidos de nitrógeno y algo de ozono, estas descargas frías producen cantidades significativas de óxido nitroso y ozono.

"El óxido nitroso tiene un potencial de calentamiento global unas trescientas veces superior al del dióxido de carbono y tiende a eliminar el ozono ambiental, de modo que su cuantificación precisa y el conocimiento de sus fuentes y sumideros en la atmósfera resulta fundamental", ha apuntado Gordillo Vázquez.

Estos destellos, que tuvieron lugar durante el vuelo de ASIM sobre una intensa tormenta eléctrica ocurrida en Indonesia en 2019, resuelven el origen de los pulsos bipolares de radio, pero plantean una serie de preguntas sobre las propiedades de las descargas de tipo corona en las nubes, sobre sus procesos de formación, dinámica temporal y posible influencia química en nuestra atmósfera.

"Nuestro trabajo ha abierto la puerta a la posibilidad de mapear cómo de abundantes son, en qué circunstancias (o entorno eléctrico) se producen y cuál puede ser su distribución geográfica global (dónde se producen), un asunto en el que estamos trabajando y sobre el que muy poco se sabe a día de hoy", ha concluido Gordillo Vázquez.