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Científicos argentinos demostraron que los rayos cósmicos pueden convertirse en una herramienta para estudiar la atmósfera antártica desde tierra. A partir de mediciones realizadas con el detector Neurus, instalado en la Base Antártica Conjunta Marambio, el equipo logró monitorear cambios en la estratósfera baja mediante el registro de partículas que llegan desde el espacio.
El trabajo fue realizado por especialistas del CONICET, la Universidad de Buenos Aires (UBA) y el Instituto Antártico Argentino. El avance permite conectar un fenómeno de origen espacial con el seguimiento de una región clave de la atmósfera terrestre: la estratósfera, que comienza a unos 15 kilómetros de altura.
Una forma práctica y económica de estudiar la atmósfera en la Antártida
El estudio, publicado en la revista Earth and Space Science, propone una forma práctica y relativamente económica de observar cambios atmosféricos en la Antártida. La región es de particular interés científico porque tiene una dinámica atmosférica propia y porque participa en procesos de escala global, como la circulación de masas de aire y las variaciones estacionales de la estratósfera. En ese contexto, el aporte argentino consiste en usar datos tomados de manera continua en superficie para estimar variaciones de presión en altura, sin depender únicamente de instrumentos más costosos o de campañas de medición complejas.
Los rayos cósmicos son partículas subatómicas que viajan por el espacio a velocidades cercanas a la de la luz. Están compuestos principalmente por protones y núcleos atómicos, y cuando impactan contra la atmósfera terrestre generan una cascada de partículas secundarias. Algunas de esas partículas llegan hasta el suelo y pueden ser registradas por detectores especializados.
Neurus aprovecha ese principio mediante un tanque de agua ultrapura equipado con un fotomultiplicador, un sensor capaz de detectar destellos muy débiles de luz producidos por radiación Cherenkov. Ese fenómeno ocurre cuando una partícula con carga atraviesa el agua a una velocidad superior a la de la luz en ese medio. Como las señales duran apenas decenas de nanosegundos, el sistema necesita electrónica de adquisición de alta precisión para contar partículas, estimar la energía depositada y registrar la información con marcas de tiempo muy exactas.
La clave del estudio está en que la cantidad de partículas detectadas no depende solo del flujo de rayos cósmicos que llega desde el espacio. También cambia según las condiciones de la atmósfera que esas partículas atraviesan antes de alcanzar el suelo. El equipo observó una fuerte correlación entre los niveles registrados por Neurus y la presión atmosférica a unos 15 kilómetros de altura. A partir de esa relación, desarrolló un modelo que permite estimar esa variable usando mediciones tomadas en superficie. El detector registra actualmente unas 600.000 partículas por hora. Por el volumen de información y las limitaciones de conectividad antártica, los datos completos se almacenan localmente y se transmite al continente una síntesis procesada en tiempo real.
El protagonista del desarrollo
Neurus fue construido en los laboratorios espaciales del Instituto de Astronomía y Física del Espacio, dependiente del CONICET y la UBA. Forma parte de una línea de trabajo que comenzó hace más de 15 años para instalar detectores de rayos cósmicos en bases antárticas argentinas. El proyecto ya cuenta con un segundo nodo operativo en la Base San Martín, ubicada a unos 700 kilómetros de Marambio, lo que permitirá comparar mediciones entre dos puntos de la península antártica y estudiar correlaciones espaciales. Además, Neurus integra la colaboración internacional LAGO, una red latinoamericana de detección de rayos cósmicos que se extiende desde México hasta la Antártida y que deriva del Observatorio Pierre Auger, ubicado en Malargüe, Mendoza.
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