Los científicos han detectado los efectos dominó de pequeñas explosiones a nivel del suelo a 100 kilómetros de altura en las capas ionizadas de la atmósfera superior. El resultado sugiere que la técnica de detección remota podría usarse para monitorear eventos explosivos, naturales o humanos, cientos de veces más pequeños que antes. “Fue una gran sorpresa para mí”, dice Jihye Park, científica geodésica de la Universidad Estatal de Oregón que no participó en la investigación. «Es realmente inteligente».
La región ionizada de la atmósfera, o ionosfera, es más famosa por ser el hogar de las auroras, que se producen cuando las partículas cargadas del Sol chocan contra los átomos y hacen que se enciendan. Pero las explosiones masivas que brotan desde abajo también pueden perturbar la ionosfera. En 2022, la erupción volcánica Hunga Tonga-Hunga Ha’apai en el Océano Pacífico Sur produjo ondas en la ionosfera que se detectaron miles de kilómetros de distancia. En 1979, una perturbación ionosférica vinculada a un presunto Prueba nuclear israelí-sudafricana fue detectado por el ahora desaparecido radiotelescopio de Arecibo en Puerto Rico.
Ambas explosiones desencadenaron ondas de infrasonido, con un tono demasiado bajo para el oído humano, que puede propagarse a través de grandes distancias y causar vibraciones en la ionosfera. Los rayos de radar sintonizados para rebotar en las partículas cargadas de la ionosfera detectaron las capas vibrantes.
Pero la técnica se ha limitado principalmente a explosiones más potentes que 1 kilotón de TNT. (La bomba nuclear lanzada sobre Hiroshima, Japón, en 1945 era de unos 15 kilotones). Ahora, los investigadores informan que han detectado con éxito explosiones experimentales de solo 1 tonelada de TNT. “No solo podemos ver esos eventos, sino que son mucho más claros de lo que esperaba”, dice Kenneth Obenberger, físico del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea que dirigió el estudio. Los resultados fueron publicados este mes en la revista Ciencias de la Tierra y del Espacio.
Obenberger y sus colegas se propusieron observar los efectos de dos explosiones de 1 tonelada que se produjeron en marzo de 2022 en Nuevo México. Los detectores de radar del equipo fueron diseñados para medir las ondas que rebotan en la capa E de la ionosfera, una región a 100 kilómetros de altura. Detectaron signos de cada explosión menos de 6 minutos después de las detonaciones.
Obenberger dice que la técnica podría usarse para monitorear pequeñas explosiones causadas por humanos o incluso erupciones volcánicas remotas en el Pacífico que de otro modo serían difíciles de detectar. Él dice que la lejanía de la ionosfera explica por qué la técnica recién ahora está mostrando su promesa. “Estás enviando una onda de choque a través de lo que llamamos ‘ignorosfera,'» él dice.
Park dice que la resolución mejorada de la técnica facilitaría la detección de perturbaciones ionosféricas asociadas no solo con erupciones volcánicas, sino también con terremotos, que pueden desencadenar tsunamis, deslizamientos de tierra y otros desastres. “Se podría utilizar para un sistema de alerta temprana, como un sistema de alerta de tsunamis”, dice Park, quien ha utilizado satélites de posicionamiento global para detectar las perturbaciones ionosféricas de Pruebas nucleares de Corea del Norte y otros eventos.
Otro posible uso podría ser en la ciencia planetaria. Para mundos como Venus, donde espesas nubes oscurecen la superficie, un radar ionosférico en una nave espacial en órbita podría detectar remotamente erupciones y terremotos invisibles, dice Obenberger.
Dado el reciente descubrimiento de actividad volcánica en Venus anunciado en marzo, «podríamos ver eventos de menor escala», dice Paul Byrne, científico planetario de la Universidad de Washington en St. Louis. «Este es exactamente el tipo de cosa que espero que los ingenieros de naves espaciales piensen en incorporar para futuras misiones».
Por el momento, Obenberger quiere mantener la investigación basada en la Tierra. Está planeando probar el enfoque en diferentes estaciones, porque la ionosfera cambia a lo largo del año. “La otra cosa que realmente quiero hacer es instalarme al lado de un volcán”, dice. «Eso sería muy divertido.»
