Científicos del Instituto de Astrofísica de Andalucía descubren el origen de los misteriosos 'fantasmas' en el cielo

El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), con sede en Granada, ha encabezado el primer estudio espectroscópico que pone luz sobre el origen de los fenómenos luminosos transitorios conocidos como fantasmas, que se producen en la atmósfera asociándose con compuestos inesperados, como hierro y níquel.

Estos gigantes destellos luminosos y breves, cuyo descubrimiento hace apenas tres décadas sorprendió a la comunidad científica, se producen en la mesosfera, una región de la atmósfera que se creía carente de actividad eléctrica, según detalla en una nota de prensa este martes el IAA-CSIC.

Dado su carácter esquivo, recibieron nombres extraídos de Sueño de una noche de verano, de William Shakespeare, como duendes o elfos. Relacionados con los rayos de tormenta, pero situados decenas de kilómetros sobre las nubes, entre ellos se encuentran los fantasmas, unos destellos verdosos cuyo origen se atribuía al oxígeno. Ahora, el primer estudio espectroscópico de estos eventos, publicado en la revista científica Nature Communications, los asocia con metales, como el hierro o el níquel, que "nunca se habían incluido en los modelos ópticos de los destellos mesosféricos".

Los fantasmas no aparecen de forma aislada, sino que se observan en la región superior de los sprites (duendes), un evento luminoso de apenas centésimas de segundo que muestra una parte superior difusa y una región inferior poblada de "tentáculos" (filamentos de aire ionizado de entre diez y cien metros de grosor).

Los duendes pueden extenderse desde los 40 hasta los casi cien kilómetros sobre el suelo y, en ocasiones, presentan un fantasma verdoso sobre la parte superior difusa, que perdura cientos de milisegundos tras la desaparición del duende que lo generó.

"Desde que, en 1989, se documentaron los primeros Eventos Luminosos Transitorios (o TLEs, de sus siglas en inglés), que es como conocemos esta familia de eventos, personas de todo el mundo buscan capturarlos durante las tormentas eléctricas. Y, de hecho, fue un científico aficionado quien fotografió por primera vez un fantasma, el último miembro descubierto de la familia de los TLE", ha señalado María Passas Varo, investigadora del IAA-CSIC que encabeza el trabajo.

Hasta ahora, la principal hipótesis para explicar este destello verdoso que aparece sobre algunos duendes más intensos apuntaba a la interacción de las partículas cargadas (iones) con el oxígeno atómico presente en la atmósfera, un fenómeno ya identificado en el color verdoso de las auroras. Para corroborarlo, el equipo científico que desarrolló este trabajo inició en junio de 2019 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).

"Uno de cada cien duendes muy intensos genera un fantasma. Hemos analizado más de dos mil espectros, y sólo cuarenta y dos correspondían a la región alta del duende, donde los fantasmas suelen aparecer. Hace falta mucha suerte y mucha pericia para apuntar el instrumento a la altura adecuada, porque la rendija de observación es muy estrecha y hay que predecir dónde va a aparecer el duende. De los cuarenta y dos espectros, solo uno tenía relación señal a ruido lo suficientemente intensa", ha detallado María Passas Varo.

Ese espectro reveló, por primera vez, qué produce los fantasmas, un proceso en el que el oxígeno contribuye muy poco. El equipo halló, en cambio, que el destello verdoso se debe sobre todo a metales, hierro y níquel, compuestos que nunca se habían tenido en cuenta a la hora de desarrollar modelos ópticos para los TLE. "Justo ese día observamos ondas de gravedad, unas perturbaciones atmosféricas producidas por movimientos verticales intensos en el aire, como los generados por las tormentas. 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".

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.