Los bellísimos fenómenos atmosféricos que llamamos auroras se deben a la excitación de átomos y moléculas de nitrógeno y oxígeno (principalmente) por el viento solar. Cuando, tras la excitación, estas especies químicas se relajan, liberan el exceso de energía en forma de fotones, es decir, de luz. La aurora que vemos es, pues, el espectro de emisión visible de estas especies. Pero otras moléculas gaseosas pueden experimentar el mismo fenómeno, y particularmente el dióxido de carbono (CO2) atmosférico. De estas auroras la ciencia sabe mucho menos.
En un artículo publicado en Geophysical Research Letters se presenta un estudio relativo a observaciones desde satélites de auroras asociadas con el dióxido de carbono Concretamente, se trata de CO2 que se encuentra en pequeñas cantidades a unos 90 km sobre la superficie del planeta, dentro de la capa atmosférica llamada termosfera, la cual se extiende aproximadamente entre 80 km y 700 km. Las partículas energéticas excitan vibracionalmente a las moléculas de CO2, que se relaja emitiendo radiación infrarroja. Esta redacción no la ve nuestro ojo; necesitaríamos para ello algún dispositivo de visión infrarroja, del que van dotados los satélites que han hecho estas observaciones.
Es decir, las auroras de CO2 nunca van a ser tan espectaculares como aquellas verdes, azules, moradas, rosadas o rojas que nos resultan bien conocidas. Pero esto no debe sorprender, ya que aparte de estas radiaciones visibles las auroras emiten también luces no visibles para el ojo humano.
Auroras polares
Las auroras visibles, y por tanto más conocidas y estudiadas, son las polares. Se deben principalmente a la interacción entre el viento solar y la magnetosfera terrestre. El viento solar está compuesto principalmente por partículas cargadas, como electrones y protones, que son expulsadas por el Sol a altas velocidades. Cuando estas partículas alcanzan la Tierra, algunas de ellas son canalizadas hacia los polos por el campo magnético terrestre.
Al acercarse a la atmósfera superior de la Tierra, las partículas cargadas del viento solar interactúan con los átomos y moléculas presentes en esa región. En particular, los electrones de alta energía chocan con los átomos y moléculas de oxígeno y nitrógeno en la atmósfera. Durante estos choques, los electrones transfieren energía a los átomos y moléculas, excitándolos a niveles de energía superiores.
Como se dijo antes, cuando los átomos y moléculas excitados regresan a su estado de energía normal, emiten fotones de luz. Los diferentes colores se deben a las distintas especies químicas presentes en la atmósfera y a las altitudes a las que ocurren las interacciones; cada especie atómica emite fotones característicos de diferentes colores.
En el caso de las auroras polares, la interacción de las partículas cargadas con la atmósfera superior ocurre cerca de los polos magnéticos de la Tierra, donde las líneas del campo magnético se adentran en la atmósfera. Esto explica por qué las auroras son más comunes en estas regiones. Pero las auroras también pueden ocurrir en otras partes del mundo durante fuertes tormentas solares.
Fuente
K. Bossert et al., Observations of 4.26 μm CO2 Auroral Emissions from AIRS Nadir Sounder Measurements, Geophysical Research Letters (2023). DOI: 10.1029/2023GL103856.
