La furia de Tonga resuena en el espacio: ondas fantasmales revelan la conexión oculta de la Tierra

Gigantescas "ondas de gravedad secundarias", nacidas en la alta atmósfera, fueron las principales responsables de la dramática perturbación observada a 500 km de altitud tras la cataclísmica erupción del volcán Tonga en 2022. 

Cuando el volcán submarino Hunga Tonga-Hunga Ha'apai explotó bajo las aguas del Pacífico el 15 de enero de 2022, no solo sacudió islas y generó tsunamis que cruzaron océanos. La erupción, de una violencia inusitada y visible desde el espacio, inyectó una columna de ceniza, vapor y gases a más de 50 kilómetros de altura, enviando una onda de choque energética que reverberó por todo el planeta. La Tierra misma vibró durante horas, y las ondas atmosféricas, como ecos fantasmales, dieron al menos seis vueltas al mundo.

La erupción del volcán Tonga puede haber anticipado el agujero de ozono sobre la Antártida

Pero la verdadera sorpresa aguardaba en las capas más altas de nuestra atmósfera. Satélites como el GRACE-FO, que orbitan a unos 500 km de altitud, detectaron perturbaciones dramáticas y a escala global en la termosfera, esa región etérea donde el aire es extremadamente tenue. La densidad y temperatura de esta capa sufrieron fluctuaciones masivas, un fenómeno sin precedentes en la era de la observación satelital. Esto planteó un enigma científico: ¿cómo pudo la fuerza bruta de una erupción submarina propagarse tan eficientemente hasta el borde mismo del espacio, afectando el entorno por donde transitan nuestros satélites?

Penetrando en el misterio

Una nueva investigación, publicada en AGU Advances por Ruoxi Li y sus colegas, se adentra en este misterio, buscando identificar a los mensajeros invisibles que transportaron esa energía. Los principales sospechosos eran dos tipos de ondas atmosféricas, las ondas Lamb y las Ondas de Gravedad (GWs).

Las Ondas Lamb son viejas conocidas de erupciones históricas como la del Krakatoa. Esencialmente, son ondas de presión que viajan pegadas a la superficie a la velocidad del sonido. Son increíblemente persistentes –las del Tonga dieron múltiples vueltas al globo– pero su potencia tiende a disminuir con la altitud.

Las GWs, diferentes a las ondas gravitacionales de Einstein, son ondulaciones que se forman cuando el aire es desplazado verticalmente (como por la gigantesca pluma volcánica del Tonga) y la gravedad intenta restaurar el equilibrio.

Ondas iniciales

El estudio se centró en las llamadas ondas de gravedad secundarias: las ondas iniciales (primarias) generadas por la erupción se "rompen" al llegar a la atmósfera media, y esta disipación genera nuevas ondas (secundarias) mucho más grandes y rápidas, capaces de viajar globalmente por la alta atmósfera.

Para resolver el caso, los científicos combinaron las mediciones directas de densidad atmosférica del satélite GRACE-FO con simulaciones computacionales avanzadas que modelaban el comportamiento de ambos tipos de ondas tras la erupción.

El veredicto fue revelador. Aunque las ondas Lamb sí alcanzaron la termosfera, apareciendo como pulsos agudos, pero relativamente débiles a 500 km de altitud, su contribución a las perturbaciones masivas observadas fue modesta, estimada en torno al 25% del total. Sin embargo, fueron las ondas de gravedad secundarias las que coincidieron espectacularmente con lo que GRACE-FO registró.

Explicación contundente

Las simulaciones mostraron cómo estas ondas, generadas en la atmósfera superior por la disipación de las ondas primarias, se propagaron globalmente con velocidades de hasta 470 m/s y longitudes de onda de miles de kilómetros. Explican no solo la enorme amplitud de los cambios de densidad (¡hasta el 100%!), sino también su patrón de propagación concéntrica desde Tonga hasta las antípodas en África del Norte, y la persistente redistribución de masa en la termosfera durante más de 12 horas.

Otros estudios confirmaron la llegada de potentes vientos (hasta 724 km/h) a la ionosfera –la capa electrificada superpuesta a la termosfera– que invirtieron corrientes eléctricas cruciales (el electrochorro ecuatorial) y perturbaron las comunicaciones de radio y GPS, efectos probablemente ligados a estas ondas.

Si bien las ondas Lamb podrían tener un papel más relevante a altitudes inferiores o en la ionosfera, el estudio de Li concluye que la respuesta a gran escala de la termosfera superior fue dominada por las ondas de gravedad secundarias.

Conexión Tierra-Espacio

La furia desatada por el Hunga Tonga-Hunga Ha'apai se convirtió así en un experimento natural único, demostrando la asombrosa conexión entre los eventos de la superficie terrestre y la dinámica del espacio cercano.

Comprender estos vínculos, revelados por las ondas fantasmales que recorrieron la atmósfera, es crucial no solo para la ciencia fundamental, sino también para predecir el "clima espacial" que afecta a nuestra tecnología orbital y, potencialmente, para entender efectos a más largo plazo, como la masiva inyección de vapor de agua en la estratosfera que podría influir en el clima global durante años. La Tierra y su atmósfera, desde sus profundidades oceánicas hasta sus confines espaciales, están intrincadamente conectadas.