L’interès científic per entendre la generació i producció de descàrregues elèctriques en els núvols durant les tempestes ha suposat, des d’antany, milions d’observacions des de bases a la Terra. La separació de càrregues elèctriques que es produeix a l’interior d’una tempesta genera un moviment ionitzador dels components de l’atmosfera, que dóna lloc a les potents descàrregues que col·loquialment es coneixen com ‘rajos’. Aquests es desplacen unes vegades entre núvols; unes altres, del núvol a terra o viceversa.

Hi ha una altra classe de successos més estranys que apareixen com dolls molt blaus i intensos, que ascendeixen des del núvol cap a les parts més altes de l’atmosfera. Són els anomenats blue jets, blue glimpses i blue starters. S’originen a 10-15 km d’altura des dels núvols, pugen a l’atmosfera i només poden ser observats des de l’espai. 

L’equip de Víctor Reglero, catedràtic d’Astronomia i Astrofísica de la Universitat de València i investigador de l’Image Processing Laboratory (IPL) de la institució acadèmica, al costat dels seus col·legues danesos i noruecs, ha detectat i caracteritzat totalment un Raig Blau, i n’ha determinat la posició , durada, evolució i velocitat des del seu origen a la capa superior dels núvols. A més, s’ha establert la relació –al microsegon– entre el raig progenitor i la seua evolució en forma de llum ascendent. Mai abans s’havia aconseguit un resultat d’aquestes característiques.

Al febrer de 2019 i gràcies a les imatges obtingudes per l’observatori espacial Atmosphere Interactions Monitor (ASIM) –operatiu a la ISS–, els investigadors van observar 5 erupcions molt violentes prop de l’illa de Nauru al Pacífic Central, tant a les dues cambres com en els tres fotòmetres de què disposa ASIM. “Es tracta d’erupcions de plasma que s’originen a 16 km d’altura des del núvol i parteixen, en qüestió de microsegons, cap a les zones més altes de l’estratosfera", comenta Víctor Reglero.

Segons l’article publicat ara a Nature, la tercera d’aquestes erupcions desprèn un resultat encara més singular. Amb una durada de 20 microsegons, un senyal cent vegades més intens del que és habitual en l’anomenat fotòmetre blau (337 nm) i res en el fotòmetre roig (777 nm), els científics dedueixen que la imatge té forma de con i que la seua obertura va augmentant a mesura que l’emissió progressa en els seus 196 microsegons de durada i puja a l’atmosfera fins arribar als 56 km d’alçària.

En paral·lel, el treball analitza els rajos d’aquesta zona amb dades de base terra i estableix la relació entre l’inici d’un llamp i la violenta emissió blava detectada pels fotòmetres. “És la primera vegada que podem correlacionar un raig progenitor amb l’emissió predominant en el blau i propagant cap a les parts més altes de l’atmosfera”, explica l’astrofísic de la Universitat de València. “Ara hi ha rajos que es propaguen des del núvol a terra, viceversa o entre núvols, i rajos blaus que ascendeixen des del núvol a capes molt altes de l’atmosfera. Aquesta és la novetat”, afegeix Reglero.

Aquest descobriment té impacte en l’escalfament de les zones superiors de l’atmosfera terrestre, així com en el Circuit Elèctric Global (CEG). Segons el model bàsic, l’atmosfera de la Terra –des els núvols a 10 km fins a la ionosfera, a 100 km– és una espècie de circuit elèctric elemental on els electrons lliures de núvols pugen fins a la ionosfera i després baixen, lentament, fins la superfície de la Terra. “Aquesta visió idíl·lica es pertorba amb l’existència de descàrregues molt intenses i violentes, com els blue glimpses, els blue starters i ara els rajos blaus”, comenta el científic. “Això vol dir que el Circuit Elèctric Global no és tan continu com suposàvem, ja que té pics de descàrregues que afecten la quantitat d’electrons que s’hi mouen. Una tasca futura és avaluar la freqüència dels rajos blaus i la seua contribució a la càrrega total que es mou en el CEG. Aquest és el nostre repte per als pròxims anys”, conclou.

L’interès del propi descobriment, així com el seu impacte sobre l’escalfament de les capes altes de l’atmosfera i sobre el Circuit Terrestre Global (CTG), ha fet que l’article ocupe la portada del primer número de 2021 de la revista Nature. Es tracta del segon any consecutiu que l’equip de Reglero estrena any protagonitzant, amb el seu treball, una front cover de màxim prestigi internacional. El 2020, la revista Science dedicava la primera portada de l’any a un treball sobre fenòmens atmosfèrics violents amb coautoria d’aquest astrofísic de la Universitat de València.

L’equip internacional està format per investigadors del National Space Institute (Technical University of Denmark - DTU Space, Denmark), el Birkeland Centre for Space Science (Department of Physics and Technology University of Bergen, Norway) i l’Image Processing Laboratory de la Universitat de València.

Referència

Observation of the onset of a blue jet into the stratosphere. Torsten Neubert, Olivier Chanrion, Matthias Heumesser, Krystallia Dimitriadou, Lasse Husbjerg, Ib Lundgaard Rasmussen, Nikolai Østgaard & Victor Reglero. Nature volume 589, pages371–375(2021).

VÍDEO 1.- Ignició i evolució del Raig Blau des de la capa de núvols, vista des de l’Estació Espacial Internacional ISS.

VÍDEO 2.- Un viatge des de la Terra a l’espai. ASIM en la ISS.