Los rayos cósmicos aportan datos sobre la estratosfera

Exterior de la mina de hierro abandonada Soudan, en el estado norteamericano de Minnesota. CRÉDITOS: Fermilab Visual Media Services.

Dirigido por científicos del Centro Nacional de Ciencias Atmosféricas del Reino Unido y el STFC (Science and Technology Facilities Council), este notable estudio muestra cómo el número de rayos cósmicos de alta energía que alcanzan un detector a gran profundidad bajo el suelo reflejan fehacientemente las mediciones de temperatura de la estratosfera.

Por primera vez, se ha demostrado cómo esta relación puede usarse para identificar eventos meteorológicos que tienen lugar súbitamente en la estratosfera durante el invierno del Hemisferio Norte. Estos eventos pueden tener un efecto significativo en la severidad de los inviernos, así como en la cantidad de ozono sobre los polos. Tener la capacidad de identificarlos y conocer su frecuencia de aparición es crucial para aportar datos que ayuden a mejorar las predicciones realizadas con los modelos climáticos actuales.

Trabajando en colaboración con el equipo que está a cargo del experimento de física de partículas llamado MINOS, dirigido desde Estados Unidos y gestionado por el Fermilab (Laboratorio del Acelerador de Partículas Nacional "Fermi"), los científicos analizaron un registro continuo de 4 años de datos de rayos cósmicos medidos en la citada mina abandonada, ubicada en el estado norteamericano de Minnesota.

Lo que observaron fue una relación notablemente estrecha entre los chorros de partículas conocidos como rayos cósmicos y la temperatura estratosférica. El resultado de la desintegración de un tipo de partículas subatómicas llamadas mesones da lugar a la aparición de otras, denominadas muones. El aumento de la temperatura de la atmósfera provoca una expansión de ésta más hacia arriba, hacia el espacio exterior. Dicha circunstancia influye en el destino de los mesones, haciendo que se desintegren en un mayor número, lo que da lugar a una cantidad mayor de muones. Por consiguiente, si aumenta la temperatura, también aumenta el número de muones detectados.

Lo que sorprendió a los científicos, sin embargo, fueron los abruptos e intermitentes incrementos en los niveles de muones observados durante los meses invernales. Estos saltos aparecieron sólo en unos pocos días a lo largo de toda la serie de datos. Durante la investigación, encontraron que estos cambios coincidían con los aumentos súbitos de la temperatura de la estratosfera, nada menos que hasta de 40 ºC en algunos lugares.

Observando más atentamente los datos meteorológicos, comprendieron que estaban en presencia de un fenómeno meteorológico importante, conocido como “Calentamiento Estratosférico Súbito”. En promedio, los episodios de este fenómeno se producen cada dos años y son prácticamente impredecibles. El presente estudio ha mostrado, por primera vez, que los datos de los rayos cósmicos pueden usarse para identificar eficazmente estos eventos.