Explicación del agotamiento de la capa de ozono mesosférico

 

En el geoespacio, el satélite Arase observa ondas de coro y electrones energéticos, mientras que en el suelo, EISCAT y los instrumentos ópticos observan auroras pulsantes y precipitación de electrones en la mesosfera. CRÉDITO al equipo científico de ERG

El mismo fenómeno que causa las auroras, las cortinas mágicas de luz verde a menudo visibles desde las regiones polares de la Tierra, causa el agotamiento de la capa de ozono mesosférico.

Este agotamiento podría tener importancia para el cambio climático global y, por lo tanto, comprender este fenómeno es importante.

Ahora, un grupo de científicos dirigido por el profesor Yoshizumi Miyoshi de la Universidad de Nagoya, Japón, ha observado, analizado y proporcionado una mayor comprensión de este fenómeno. Los hallazgos se publican en Nature's Scientific Reports.

En la magnetosfera de la Tierra, la región del campo magnético alrededor de la Tierra, los electrones del sol permanecen atrapados. Las interacciones entre los electrones y las ondas de plasma pueden hacer que los electrones atrapados escapen y entren en la atmósfera superior de la Tierra (termosfera). Este fenómeno, llamado precipitación de electrones, es responsable de las auroras. Pero estudios recientes muestran que esto también es responsable del agotamiento de la capa de ozono local en la mesosfera (más baja que la termosfera) y puede tener un cierto impacto en nuestro clima.

Además, este agotamiento de la capa de ozono en la mesosfera podría estar ocurriendo específicamente durante las auroras. Y aunque los científicos han estudiado la precipitación de electrones en relación con las auroras, ninguno ha podido dilucidar suficientemente cómo causa el agotamiento del ozono mesosférico.

El profesor Miyoshi y su equipo aprovecharon la oportunidad para cambiar esta narrativa durante una tormenta geomagnética moderada sobre la península escandinava en 2017. Apuntaron sus observaciones a "auroras pulsantes" (PsA), un tipo de aurora tenue. Sus observaciones fueron posibles a través de experimentos coordinados con el radar de dispersión incoherente europea (EISCAT) (a una altitud entre 60 y 120 km donde ocurre la PsA), la nave espacial japonesa Arase y la red de cámaras de todo el cielo.

Los datos de Arase mostraron que los electrones atrapados en la magnetosfera de la Tierra tienen un amplio rango de energía. También indicó la presencia de ondas de coro, un tipo de onda de plasma electromagnética, en esa región del espacio. Luego, las simulaciones por computadora mostraron que Arase había observado ondas de plasma que causaban precipitaciones de estos electrones en el amplio rango de energía, lo que es consistente con las observaciones de EISCAT en la termosfera de la Tierra.

El análisis de los datos de EISCAT mostró que los electrones de un amplio rango de energía, desde unos pocos keV (kilo electronvoltios) hasta MeV (mega electronvoltios), se precipitan para causar PsA. Estos electrones transportan suficiente energía para penetrar nuestra atmósfera a menos de 100 km, hasta una altitud de ~ 60 km, donde se encuentra el ozono mesosférico. De hecho, las simulaciones por computadora que utilizan datos de EISCAT mostraron que estos electrones agotan inmediatamente el ozono local en la mesosfera (en más del 10%) al golpearlo.

El profesor Miyoshi explica: "Las APs ocurren casi a diario, se extienden por grandes áreas y duran horas. Por lo tanto, el agotamiento de la capa de ozono de estos eventos podría ser significativo". Hablando de la mayor importancia de estos hallazgos, el profesor Miyoshi continúa: "Este es solo un estudio de caso. Se necesitan más estudios estadísticos para confirmar cuánta destrucción de ozono ocurre en la atmósfera media debido a la precipitación de electrones. Después de todo, el impacto de esto fenómeno en el clima podría potencialmente impactar la vida moderna ".http://spaceref.com/earth/mesospheric-ozone-layer-depletion-explained.html