Científicos solucionan el misterio de los electrones desaparecidos en la atmósfera

Los físicos han pasado mucho tiempo a la caza de los electrones que desaparecen, y habían especulado con todo, desde las nubes de hielo a gran altura a cúmulos de agua con carga eléctrica en la atmósfera para explicar la bajada repentina en esta región, dijo.

"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 cornisa de la región D. "Realmente es muy visible, por lo que está pidiendo una explicación", afirmó, según Space.com.

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 "cornisa de electrones" se produce a entre 60 y 90 kilómetros --en la región D de la ionosfera-- por encima de la superficie de la Tierra.

La cornisa de la región D juega un papel crítico en las comunicaciones moderna. El planeta mismo conduce la electricidad, al igual que la capa de la ionosfera por encima de la cornisa, pero las ondas electromagnéticas no viajan a través de materiales no conductores, al igual que por la región de electrones empobrecida por debajo de la cornisa. Por debajo de la cornisa, el aire empobrecido en electrones actúa como un aislante, formando una capa entre la Tierra y su atmósfera que permite que las ondas electromagnéticas de muy baja frecuencia den la vuelta al mundo.

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

En el nuevo estudio, Williams y su colega, Joanne Wu, un estudiante de doctorado en la Universidad Nacional Cheng Kung en Taiwán, partieron de con un estudio de 1980 Journal of the Atmospheric Sciences, que sugirió que otra capa de la atmósfera, llamada la capa de sodio, podría atribuirse a polvo fino de meteoroides.

En esa explicación, ya que las rocas espaciales viajan a través de la delagada atmósfera superior, empujan las moléculas de nitrógeno y oxígeno, calentándose en el proceso. A medida que caen más lejos, colisionan con más átomos en la atmósfera más densamente poblada, haciéndose lo suficientemente calientes como para hervir, momento en el cual átomos individuales de sodio se desprenden del meteorito.

¿Podría el calentamiento de pequeños meteoros también explicar la cornisa de la región D?, se preguntaron los investigadores. En su nueva teoría, minerales como el hierro y el silicio, que constituyen una parte mucho mayor de los meteoroides que el sodio, también hervirían en el meteoroide, formando una nube de humo y polvo. Átomos libres flotantes de silicio y hierro se romperían enonces en oxígeno y nitrógeno en la atmósfera, golpeando a los electrones libres en las capas electrónicas exteriores de los átomos de silicio y hierro. Los electrones de la ebullición de los meteoritos se transformarían en destellos tenues de luz demasiado pequeños para verse a simple vista.

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

Si la teoría es correcta, a continuación, "se va a 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. Son cerca de 100 toneladas por día en todo el mundo," pero no podemos detectarlas fácilmente porque estas partículas son diminutas.