Misterioso colapso de la atmosfera superior de la tierra

Misterioso colapso de la atmosfera superior de la tierra
« en: Sbado 17 Julio 2010 22:40:48 pm »
   http://ciencia.nasa.gov/headlines/y2010/15jul_thermosphere.htm?list717736

Misterioso colapso de la atmsfera superior de la Tierra
Los cientficos estn perplejos ante una disminucin de la atmsfera superior terrestre ms pronunciada de lo esperado, lo cual ocurri durante el profundo mnimo solar de 20082009.

Julio 15, 2010: Investigadores, financiados por la NASA, estn monitorizando un evento importante en la atmsfera de nuestro planeta. A gran altitud sobre la superficie de la Tierra, en el sitio donde la atmsfera se encuentra con el espacio, una capa de gas enrarecido, llamada "termsfera", colaps recientemente y est ahora rebotando nuevamente.

"Esta es la contraccin ms pronunciada de la termsfera en, al menos, 43 aos", dice John Emmert, del Laboratorio de Investigacin Naval, quien es el autor principal de un artculo que anunci el hallazgo, en la edicin del 19 de junio de Geophysical Research Letters (GRL o Cartas de Investigacin en Geofsica, en idioma en espaol). "Esto constituye un rcord de la Era Espacial".


Derecha: Las capas de la atmsfera superior de la Tierra. Crdito de la imagen: John Emmert/NRL. [Imagen ampliada]
El colapso ocurri durante el profundo mnimo solar que tuvo lugar en 20082009 (un hecho que por s solo no sorprende a los cientficos). La termsfera siempre se enfra y se contrae cuando hay poca actividad solar. En esta ocasin, sin embargo, la magnitud del colapso fue de dos a tres veces mayor de lo que podra atribuirse a la baja actividad solar.

"Est ocurriendo algo que no entendemos", dice Emmert.

El rango de altura de la termsfera vara desde los 90 km hasta ms all de los 600 km. Es el dominio de los meteoros, de las auroras y de los satlites que pasan rozando la termsfera en su recorrido alrededor de la Tierra. Tambin es donde la radiacin solar hace el primer contacto con nuestro planeta. La termsfera intercepta los fotones del ultravioleta extremo (UVE) del Sol antes de que alcancen el suelo. Cuando la actividad solar es alta, el UVE solar calienta la termsfera, causando de ese modo que se infle como un malvavisco sostenido sobre una fogata. (Este calentamiento puede hacer que las temperaturas suban hasta los 1400 K de all el nombre termsfera.) Cuando la actividad solar es baja, ocurre lo opuesto.

Recientemente, la actividad solar ha sido muy baja. En 2008 y 2009, el Sol se adentr en un mnimo solar como los que ocurren solamente una vez cada siglo. Se presentaron pocas manchas solares, casi no se produjeron erupciones solares y la radiacin UVE del Sol estuvo en un nivel muy bajo. Los investigadores inmediatamente dirigieron su atencin a la termsfera para ver qu ocurrira.


Arriba: Estas grficas muestran cmo la densidad de la termsfera (a una altura de referencia de 400 km) ha crecido y decrecido durante los cuatro ciclos solares anteriores. Los recuadros (a) y (c) muestran la densidad; el recuadro (b) indica la intensidad de las ondas de radio que provienen del Sol a una longitud de onda de 10,7 cm, un indicador clave de actividad solar. Obsrvese la regin marcada con un crculo amarillo. En 2008 y 2009, la densidad de la termsfera fue un 28% ms baja de lo que se esperaba, tomando como base los mnimos solares previos. Crdito de la figura: Emmert y colaboradores (2010), Geophys. Res. Lett., 37, L12102.
Cmo se puede saber qu est ocurriendo en la termsfera?

Emmert emplea una tnica ingeniosa. Debido a que los satlites experimentan arrastre aerodinmico cuando se mueven a travs de la termsfera, es posible monitorizar las condiciones que all imperan observando el decaimiento orbital de los satlites. l analiz las tasas de decaimiento de ms de 5.000 satlites en un rango de altitudes desde los 200 hasta los 600 km y en un perodo de tiempo que cubre desde 1967 hasta 2010. Esto proporcion una muestra nica, en tiempo y espacio, de la densidad, de la temperatura y de la presin termosfricas, la cual abarca casi toda la Era Espacial. De esta manera, el cientfico descubri que el colapso termosfrico que tuvo lugar en 20082009 fue no solamente ms pronunciado de lo que se esperaba, sino tambin ms grande de lo que la actividad solar puede explicar.

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Una explicacin posible es la presencia de dixido de carbono (CO2).

Cuando el dixido de carbono alcanza la termsfera, funciona como un refrigerante, extrayendo calor a travs de la radiacin infrarroja. Bien se sabe que los niveles de CO2 de la atmsfera terrestre han aumentando recientemente. El CO2 adicional en la termsfera pudo haber incrementado el enfriamiento causado por el mnimo solar.

"Pero los clculos no concuerdan del todo", dice Emmert. "Incluso si se toma en cuenta el CO2 usando nuestro conocimiento ms avanzado acerca de cmo funciona como refrigerante, no podemos explicar completamente el colapso de la termsfera".

Segn Emmert y sus colegas, el bajo nivel de UVE solar explica el 30% del colapso. El CO2 adicional explica otro 10%. Esto hace que quede hasta un 60% del tema sin explicacin alguna por el momento.


Derecha: Un video del NCAR (National Center for Atmospheric Research o Centro Nacional de Investigacin Atmosfrica, en idioma espaol) muestra cmo el dixido de carbono calienta la atmsfera inferior, pero enfra la atmsfera superior. [Ms informacin]
En el artculo publicado en GRL, los autores reconocen que la situacin es un tanto complicada. Hay ms en juego que meramente el UVE solar y el CO2 terrestre. Por ejemplo, las tendencias climticas globales podran cambiar la composicin de la termsfera, alterando sus propiedades trmicas y la manera en que responde a estmulos externos. Podra suceder que la sensibilidad de la termsfera a la radiacin solar est aumentando.

"Las anomalas en la densidad", escribieron, "podran significar que se ha alcanzado un punto crtico climatolgico, an no identificado, ligado a un balance de energa y a procesos qumicos".

O quizs no.

Se podran encontrar pistas importantes en la forma en que la termsfera rebota. El mnimo solar est ahora llegando a su fin, la radiacin UVE del Sol est incrementndose y la termsfera est comenzando a hincharse de nuevo. La forma exacta en que esta recuperacin ocurra podra revelar la importancia relativa de las contribuciones que provienen de fuentes solares y terrestres.

"Continuaremos monitorizando la situacin", dice Emmert.

Para obtener ms informacin, srvase consultar: Emmert, J. T., J. L. Lean y J. M. Picone (2010), Recordlow thermospheric density during the 2008 solar minimum (Densidad termosfrica rcord durante el mnimo solar de 2008), Geophys. Res. Lett., 37, L12102.