Pequeños meteoros dejan humo en la atmósfera; la NASA lo investiga
Diciembre es el mes de las Gemínidas, la lluvia de meteoros anual. Cada año, la Tierra atraviesa el rastro de los escombros del asteroide 3200 Faetón. Las rocas que este deja a su paso, del tamaño de un guisante, se queman en nuestra atmósfera, produciendo rastros brillantes en el cielo de noche. Los habitantes en diferentes partes del mundo miran hacia el cielo para maravillarse con estos meteoros, también conocidos como estrellas fugaces.
Lo que no podemos ver a simple vista es la lluvia constante de meteoroides mucho más pequeños, a menudo llamados polvo cósmico, que bombardean nuestra atmósfera todos los días del año. Producido cuando los asteroides chocan o los cometas son vaporizados por el Sol, parte de este material se quema cuando entra a la atmósfera, al igual que las Gemínidas, pero en una escala mucho menor. A unos 90 kilómetros (55 millas) sobre la Tierra, las minúsculas bolas de fuego dejan una nube de partículas aún más pequeñas, llamadas humo meteórico. Las partículas se adhieren entre sí y crecen como pequeñas bolas de nieve durante varios años a medida que caen a la Tierra.
Los científicos habían predicho durante mucho tiempo que existía humo meteórico en la atmósfera media de la Tierra. Pero con un tamaño de una milésima parte del ancho de un cabello humano, estas partículas de gran altitud son difíciles de estudiar. De qué está hecho el humo, qué cantidad hay y qué función desempeña en la atmósfera son preguntas que los científicos han estado tratando de responder.
Anteriormente, intentaron obtener respuesta utilizando cohetes suborbitales, pero los instrumentos solo tenían unos minutos para recopilar datos antes de volver a caer a la Tierra. Los datos que recopilaron eran difíciles de interpretar. Los investigadores también hicieron conjeturas sobre la composición del humo analizando meteoritos, que son los fragmentos de los meteoros que llegaron a la Tierra. Observaron pedazos diminutos de estos objetos espaciales en núcleos de hielo polar y en tejados urbanos, pero no pudieron medir de manera confiable el humo en la atmósfera.
El Experimento de ocultamiento solar para hielo (SOFIE, por sus siglas en inglés) de la NASA, que fue lanzado en 2007 a bordo del satélite Aeronomía del Hielo en la Mesosfera (AIM, por sus siglas inglés) de la NASA, fue el primer instrumento que pudo cumplir la tarea.
El primer sondeo
Desde su órbita, SOFIE mira fijamente al Sol a través de la atmósfera de la Tierra, e infiere información acerca de la atmósfera midiendo la luz solar que la atraviesa. SOFIE mide la intensidad de determinadas longitudes de ondas de luz a diferentes altitudes en la atmósfera.
Al convertir esas mediciones de la intensidad en modelos, los investigadores pueden determinar qué átomos o moléculas están presentes en la atmósfera. SOFIE puede detectar una variedad de gases, incluidos dióxido de carbono y ozono, así como aerosoles, que son diminutas partículas sólidas o líquidas que se encuentran suspendidas en el aire. Algunas de las longitudes de onda se utilizan para detectar humo meteórico. Los científicos utilizaron los datos de SOFIE para crear el primer sondeo desde el espacio a largo plazo de humo meteórico, revelando que contiene principalmente hierro, oxígeno, silicio y magnesio.
Refinación de los resultados
Hasta ahora, los científicos no estaban de acuerdo con la cantidad de material cósmico que llega a la atmósfera de la Tierra cada día, haciendo estimaciones que oscilaban entre dos y más de 200 toneladas. Pero SOFIE proporcionó un nuevo tipo de datos que, cuando se verificaron con otros análisis, pudieron ofrecer un número más preciso. Sin embargo, los científicos primero necesitaban averiguar exactamente de qué minerales estaba hecho el humo meteórico.
Para 2017, lo habían reducido a nueve posibilidades, según sus datos. “Este fue un progreso tremendo a pesar de que teníamos una variedad de respuestas posibles”, dijo Mark Hervig, científico de GATS, Inc. e investigador principal de SOFIE. Pero para responder mejor a las preguntas restantes, los investigadores necesitaban saber cuál de las nueve composiciones debía ir en sus modelos.
Por fortuna, un grupo de la Universidad de Leeds en el Reino Unido había ido recientemente al Polo Sur para recolectar muestras del polvo cósmico que sobrevivía a la entrada atmosférica. La proporción de hierro, magnesio y silicio que midieron coincidía con una de las nueve variaciones minerales posibles que el equipo de SOFIE había identificado: olivino rico en hierro, un mineral verde que también abunda en la Tierra.
Utilizando sus propios datos y cálculos, el equipo de Leeds estimó qué cantidad de material cósmico había ingresado a la atmósfera de la Tierra. Cuando el equipo de SOFIE ejecutó sus propios modelos con información sobre el olivino rico en hierro, las estimaciones de los dos equipos convergieron: cada día, unas 25 toneladas de material extraterrestre llegan a la Tierra.
Impactos del humo meteórico
Todavía queda mucho que aprender sobre cómo el humo meteórico interactúa con la atmósfera y afecta la vida en la Tierra, pero los científicos ya han descubierto gran parte.
Las personas han observado nubes iridiscentes en las latitudes polares durante el verano desde finales del siglo XIX. Durante mucho tiempo se especuló que estas nubes noctilucentes, o que brillan por la noche, estaban hechas de hielo. Los científicos lo confirmaron en 2001 utilizando datos de un precursor de SOFIE. El hallazgo respondió a una pregunta pero planteó otra. El hielo necesita un núcleo, como un grano de polvo, en el que cristalizar, y se pensaba que la atmósfera superior donde se forman estas nubes estaba bastante limpia. ¿De dónde venía el polvo? En 2012, utilizando SOFIE, los investigadores encontraron su respuesta: el humo meteórico.
También existe cierta especulación entre los científicos sobre otros efectos. Uno de ellos es el fenómeno de la fertilización con hierro. El hierro es esencial para la fotosíntesis, el proceso mediante el cual las plantas convierten la luz solar en azúcar. En el océano, donde reside el fitoplancton, el hierro puede ser difícil de conseguir. Gran parte del hierro cae como polvo de la tierra antes de hundirse rápidamente. Algunos científicos sugieren que otra fuente podría ser el humo meteórico que baja desde la mesosfera. ¡De modo que es posible —pero no seguro— que haya algo de hierro extraterrestre contribuyendo a la fotosíntesis en el océano!
Los científicos también investigan el papel del humo meteórico en la formación de agua en la mesosfera. Es posible que el oxígeno y el hidrógeno reaccionen en la mesosfera y formen agua. Pero al igual que los cristales de hielo en las nubes noctilucentes, el hidrógeno y el agua necesitarían una superficie dura sobre la que reaccionar. El humo meteórico podría proporcionar la superficie necesaria.
“Hay preguntas y misterios en nuestra atmósfera en los que el humo meteórico podría desempeñar un papel”, dijo Hervig. “Se trata realmente de alcanzar una frontera”. Los datos de SOFIE continúan ayudando a responder algunas de estas preguntas, ofreciendo información sobre los efectos que estas partículas cósmicas tienen en la Tierra.
Por Anna Blaustein
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland
