Enormes burbujas invisibles de plasma acechan en la atmósfera terrestre

Los científicos han desarrollado una forma de localizar "burbujas de plasma ecuatoriales" gigantes en la ionosfera, analizando el resplandor del aire que se forma sobre ellas. Los hallazgos podrían ayudar a evitar posibles desastres en los viajes aéreos y otras emergencias.

La ionosfera terrestre alberga enormes cavidades de plasma, invisibles al ojo humano, que pueden medir entre 10 y 100 kilómetros de ancho y aparecer justo después del ocaso alrededor del ecuador magnético. Se trata de burbujas de plasma ecuatoriales (EPBs), que se forman cuando la ionización provocada por la radiación solar se reduce con fuerza al ponerse el Sol, dando lugar a zonas de baja densidad electrónica. 

A pesar de ser imperceptibles a simple vista, las EPBs pueden generar interrupciones en las señales de GPS y radio que se trasladan por la ionosfera, con potenciales graves consecuencias en la navegación aérea y en operaciones de emergencia, según informa Live Science.

Detectando cambios invisibles

Hasta el momento, el seguimiento y control de estas burbujas dependía de redes de receptores de señal GPS e instrumentos de radio, pero carecía de una técnica óptica capaz de localizarlas en tiempo real, de acuerdo a datos de Spaceweather.com. Ahora, un equipo de investigadores del Centro Nacional de Ciencia Espacial de China y de la Universidad de Pekín ha desarrollado un método basado en aprendizaje automático, que detecta las distorsiones en el resplandor nocturno generado por la recombinación de iones en la alta atmósfera. 

Este resplandor, similar a las auroras, se altera sutilmente sobre las cavidades de plasma: ese leve cambio es el que un modelo de redes neuronales convolucionales puede identificar. Según el nuevo estudio, publicado en la revista Space Weather, el análisis de más de diez años de imágenes capturadas por un instrumento especializado en la estación de Qujing, en el sur de China, permitió entrenar a un algoritmo.

Con esa información, el algoritmo logró reconocer el patrón de deformación del resplandor nocturno y pudo detectar y segmentar las EPBs con una precisión del 88%. Aunque la técnica depende de la presencia del brillo nocturno, que varía según el ciclo solar, representa un avance notable: hasta hoy no existía un sistema óptico capaz de reconocer y clasificar estas estructuras masivas.

Evitar accidentes e interrupciones en las comunicaciones

La detección temprana de EPBs podría transformarse en un componente central en los sistemas de alerta de meteorología espacial. En vuelos comerciales, pequeñas desviaciones de GPS inducidas por estas burbujas pueden traducirse en errores de rumbo: investigaciones previas revelaron que el software de navegación aeronáutica es especialmente vulnerable a este tipo de interferencias.

A pesar de que el riesgo de accidente es bajo, no resulta para nada despreciable. Al mismo tiempo, las comunicaciones de radio en situaciones de rescate o en operaciones militares podrían verse comprometidas. En 2002, una gran burbuja contribuyó a un error en la transmisión de instrucciones a un helicóptero Chinook en Afganistán, provocando una caída y la muerte de tres soldados.

Por otro lado, comprender la dinámica de las EPBs es esencial para resguardar satélites y redes de comunicación globales. Los científicos confían que al integrar esta técnica óptica con los pronósticos de actividad solar se podrán emitir alertas predictivas de perturbaciones ionosféricas, permitiendo a ingenieros y operadores ajustar con antelación los sistemas de navegación y comunicación para neutralizar amenazas.