Un láser de ciencia ficción ayuda a estudiar la atmósfera terrestre

Conocidas internacionalmente por su atractivo turístico, las Islas Canarias acogieron recientemente un experimento pionero en el que se enviaban pulsos de luz láser desde La Palma hasta Tenerife.

Durante las dos semanas que duró la campaña, el cielo de las Islas Canarias se iluminó con pulsos de luz láser de color verde que cruzaban de una isla a otra – algo más propio de las películas de ciencia ficción que de los estudios atmosféricos convencionales.

Este experimento fue diseñado para probar si el concepto de la ‘espectroscopía de absorción diferencial en el infrarrojo’ podría ser utilizado para medir con precisión la concentración de ciertos gases, como el dióxido de carbono o el metano, en la atmósfera de nuestro planeta.

Una técnica habitual para el estudio de la atmósfera, conocida como ocultación, consiste en medir la refracción que sufren las señales de los satélites cuando se elevan sobre el horizonte o cuando se ocultan tras él.

Este nuevo concepto propone utilizar pulsos de luz láser en la banda del infrarrojo, en lugar de las señales enviadas por los satélites en la banda de las microondas.

Para ello, se necesitan dos satélites en órbita terrestre: el primero emite un haz de luz láser, que atraviesa una sección de la atmósfera antes de ser detectado por el segundo.

Si el haz tiene una determinada longitud de onda, las moléculas de la atmósfera alterarán sus propiedades. El análisis de la señal recibida por el segundo satélite permite así determinar la concentración de ciertos gases en la región estudiada de la atmósfera y, en teoría, la intensidad del viento.

Al repetir este proceso a distintas altitudes, se puede obtener un perfil vertical de las características de la troposfera y de la estratosfera.

Sin embargo, como en todo nuevo desarrollo, es necesario probar el concepto en tierra antes de embarcarlo en una misión espacial.

Para ello, se instaló una serie de instrumentos en las dos islas, aprovechando las instalaciones de la Estación de Seguimiento Óptico de la ESA en Tenerife. Esta estación, construida sobre un pico a 2390 m sobre el nivel del mar, forma parte del Observatorio del Teide, propiedad del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).

La estación de Tenerife era la ubicación perfecta para el receptor, que se integró sobre su telescopio principal. El emisor se colocó en el Observatorio del Roque de los Muchachos, un segundo complejo astrofísico propiedad del IAC, ubicado en la isla de La Palma.

Encaramados en sendas cumbres volcánicas y separados por 144 km de Océano Atlántico, los equipos contaban con una línea de visión directa e ininterrumpida, lo que convierte a las Islas Canarias en el mejor lugar del mundo para llevar a cabo este tipo de mediciones.

Durante dos semanas, un equipo formado por científicos del Centro Wegener de la Universidad de Graz, Austria, y de las Universidades de York y Mánchester, del Reino Unido, registraron los primeros resultados de esta innovadora técnica para el estudio de la atmósfera.

El haz de luz infrarroja es invisible para el ojo humano, pero en paralelo se envió un impresionante haz de guiado de color verde que permitía medir la turbulencia de la atmósfera, y que se puede distinguir claramente en las fotografías.

“Esta campaña ha sido un paso fundamental para poder llegar a realizar observaciones de ocultación con luz láser infrarroja en el espacio”, comenta Gottfried Kirchengast, del Centro Wegener.

“Estamos muy emocionados ante el éxito de esta primera demostración para medir las concentraciones de dióxido de carbono y de metano entre las dos islas”.

Armin Löscher, de la División de Futuras Misiones de la ESA, añade que “fue todo un reto coordinar este experimento, pero un auténtico placer poder trabajar con un equipo de científicos de renombre y jóvenes universitarios tan motivados”.

Este experimento se desarrolló dentro del marco de Apoyo al Elemento Científico del programa de Observación de la Tierra de la ESA.