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    A la caza de “duendes” energéticos en el espacio

Hace más de 80 años, a bordo de un avión, un curioso investigador descubrió ciertos rayos diferentes a los que suelen verse con las tormentas eléctricas atmosféricas, a los que bautizó como “elfos” aludiendo a las criaturas mitológicas de El sueño de una noche de verano, la comedia escrita por William Shakespeare en el siglo XVI.

Una nueva observación realizada en los años noventa por científicos de la Universidad de Alaska, en alianza con la NASA y la empresa privada, dio cuenta de unas radiaciones que en la base eran azules y se desplazaban hacia arriba en forma de chorro, tomando una coloración rojiza en la parte más alta, cuando salían de las nubes hacia la ionósfera (capa de la atmósfera ionizada). Las llamaron blue jets, red sprite y elves, y además de bautizarlas advirtieron que eran más frecuentes en zonas de alta actividad de rayos.

Casi tres décadas después, el origen de las ráfagas de radiación gamma (TGF, por sus siglas en inglés) descubiertas en la atmósfera sigue siendo “uno de los grandes misterios de la física de las descargas eléctricas atmosféricas”, precisa Horacio Torres, profesor emérito de la Universidad Nacional de Colombia (UN).

Una de las indagaciones iniciales de la empresa privada y la NASA en torno a estos extraños fantasmas es que se mueven de la Tierra hacia la ionósfera, al contrario de los rayos que llegan de las nubes hacia el planeta. Es decir, “se investiga si cuando un rayo impacta la Tierra sale otro hacia la atmósfera”, explica el profesor Torres, reconocido investigador de rayos en Colombia.

Al respecto, el ingeniero electricista recuerda que en febrero de 2002 la Misión Meteorológica de la NASA –denominada Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI)– observó que la mayoría de las sprites estaban en el trópico y muy concentradas en el Caribe colombiano.

Una de las indagaciones iniciales de la empresa privada y la NASA en torno a estos extraños fantasmas es que se mueven de la Tierra hacia la ionósfera, al contrario de los rayos que llegan de las nubes hacia el planeta.

En busca de respuestas a estos fenómenos nació el proyecto ASIM (Atmosphere Space Interaction Monitor), de la Agencia Aeroespacial Europea, que consiste en un observatorio de rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma para estudiar tormentas eléctricas severas y eventos luminosos transitorios o destellos de rayos gamma terrestres que se producen por encima de las altitudes de un rayo normal.

El pasado 2 de abril se instaló un Kit Observatorio en el módulo Columbus, en la Estación Espacial Internacional (ISS, por sus siglas en inglés) de la NASA, tras ser lanzado al espacio a través de un cohete Falcon 9 Spacex, desde Cabo Cañaveral (Florida, Estados Unidos).

Por encima de las nubes

El ASIM tiene a España como uno de los países más interesados en comprender el origen de tales ráfagas, por lo que las universidades Politécnica de Cataluña y de Valencia, con los profesores Joan Montanya y Víctor Reglero, lideran estudios y monitoreos. A ellas se han sumado universidades de Dinamarca y Polonia, entre otras instituciones, con la intención de medir, modelar e interpretar por qué cuando cae un rayo a la Tierra sale otro hacia la atmósfera y qué características tiene este último.

En la Universidad Politécnica de Cataluña se encuentra Jesús López, egresado de la UN, quien adelanta allí su tesis de doctorado y lidera la implementación de sistemas avanzados de detección y observación de rayos en Colombia, en desarrollo de la Misión. Para el doctorando, son muchas las expectativas de la Misión que se avecina. La primera, obviamente, que el Kit Observatorio se acople sin inconvenientes a la ISS.

Superada esta etapa, él será uno de los más atentos a recibir la primera información recolectada. Esto porque, a diferencia de otros instrumentos que hoy están en órbita para el mismo fin, “el Kit proporcionará con gran exactitud la localización de fuentes de alta energía provenientes de la Tierra en un amplio rango de captura”.

En el caso de Colombia, privilegiado por presentar una de las mayores actividades de tormentas eléctricas atmosféricas del planeta, “existe el gran chance de registrar emisiones altamente energéticas como rayos gamma terrestres y rayos x provenientes de nuestras tormentas eléctricas tropicales”, comenta desde España el investigador, quien advierte que si lo anterior se cumple, otra gran expectativa es “poder contrastar con los datos del ASIM nuestras mediciones de actividad de tormentas de rayos a tierra, rayos intranube o medias de campo electrostático y eventos luminosos transitorios (TLE, por sus siglas en inglés), entre otros”.

Colombia, centro de atención

En Colombia la tarea de observar y medir rayos la inició el profesor Torres en los años noventa, cuando instaló una antena de 60 metros y equipos de medición directa de rayos en Samaná (Caldas), donde la ciencia también fue víctima del conflicto. Por ejemplo a “Karina”, excombatiente de las FARC, no le cabía en la cabeza que esas antenas fueran para medir rayos, porque, tal como se lo dijo a los investigadores, “eran igualitas a las de la Policía”.

Este tipo de confrontaciones obligó a trasladar los equipos a Puerto Berrío (Antioquia), con apoyo de Ecopetrol y Codensa, compañías interesadas en mitigar los efectos de la actividad de los rayos, por los altos costos que representa su impacto en los equipos y demás infraestructura eléctrica.

En Colombia la tarea de observar y medir rayos la inició el profesor Torres en los años noventa, cuando instaló una antena de 60 metros y equipos de medición directa de rayos en Samaná (Caldas), donde la ciencia también fue víctima del conflicto.

Años más tarde, el trabajo continuó en Keraunos, empresa spin off incubada en la UN y que desde hace alrededor de siete años ha brindado servicios de detección temprana de rayos a entidades estatales como el IDEAM, el Ejército Nacional y el Sistema de Alerta Temprana del Valle de Aburrá (Siata).

La trayectoria de cerca de 30 años ha llevado a los integrantes de Keraunos a contactarse con investigadores de otras latitudes, por eso se han convertido en un importante enlace del proyecto ASIM, el cual se ha beneficiado de la red de sistemas ópticos para monitorear la actividad de TLE, que desarrolla el Programa de Investigación sobre Adquisición y Análisis de Señales (PAAS) de la UN, con el liderazgo del ingeniero Torres.

Mediciones de rayos en Barrancabermeja

Daniel Aranguren, gerente general de Keraunos, recuerda que en 2015 montaron siete antenas alrededor de Santa Marta, desde donde se captura la actividad de descargas entre las nubes y la ionósfera. Ahora serán trasladadas a Barrancabermeja, pues se ha establecido que la zona del Catatumbo –incluida el área de Venezuela– es la de más alta actividad de rayos en el mundo.

El profesor Torres explica que por cada grado que aumente la temperatura en la Tierra se incrementa en 12 % la actividad de los rayos.

Con el apoyo de Ecopetrol y mediante una alianza estratégica con la Universidad Industrial de Santander (UIS), se inició el montaje en Barrancabermeja, desde donde se continuará midiendo la actividad de las tormentas eléctricas y siguiéndoles los pasos a los “duendes” luminosos, que podrían dar luces acerca del calentamiento global.

Al respecto, el profesor Torres explica que por cada grado que aumente la temperatura en la Tierra se incrementa en 12 % la actividad de los rayos, y dado que en este siglo la temperatura del planeta podría aumentar cuatro grados, se estaría hablando de un incremento de cerca del 50 % de la actividad de los rayos, lo que llevaría a que esta investigación formara parte de los estudios sobre el cambio climático global.

Colombia se convierte así en el país más desarrollado en el estudio de tormentas eléctricas atmosféricas en el trópico y en un punto de atención planetaria con universidades de Europa y Estados Unidos, para indagar sobre estos fenómenos. De hecho, el centro de monitoreo instalado en Barrancabermeja tuvo conexión directa con la misión espacial que partió de Cabo Cañaveral el 2 de abril. Ese día, en representación de la UN, el profesor Torres estaba allí en primera fila, invitado por la NASA.

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