Un equipo de especialistas del CONICET, la UBA y el Instituto Antártico Argentino demostró que el detector de rayos cósmicos Neurus, instalado en la Base Antártica Conjunta Marambio, puede utilizarse no solo para estudiar el espacio, sino también para monitorear la atmósfera terrestre. El hallazgo representa un avance científico relevante para el estudio climático y fue publicado en la revista American Geophysical Union Earth and Space Science.
El trabajo fue desarrollado por especialistas del Instituto de Astronomía y Física del Espacio, en colaboración con el Instituto Antártico Argentino y el Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.
Qué son los rayos cósmicos y por qué se estudian
Los rayos cósmicos son partículas subatómicas que viajan por el espacio a velocidades cercanas a la de la luz en el vacío. Este flujo está compuesto principalmente por protones y núcleos atómicos que impactan constantemente contra la atmósfera terrestre.
Cuando chocan con los gases atmosféricos, generan una cascada o “lluvia” de partículas secundarias. Son esas partículas las que llegan al suelo y pueden ser analizadas mediante detectores especializados.
“En este estudio, utilizamos un detector en la Antártida para medir los rayos cósmicos e investigar su relación con los cambios atmosféricos. Observamos una fuerte correlación entre los niveles de rayos cósmicos y la presión atmosférica a unos 15 km de altitud. A partir de esto, desarrollamos un modelo para estimar esta variable utilizando datos a nivel del suelo. Este enfoque ofrece un método potencialmente práctico y rentable para monitorear la baja estratosfera en la Antártida, una región de particular interés debido a su comportamiento único y dinámico, que desempeña un papel fundamental en los procesos atmosféricos globales”, señaló Sergio Dasso.
Cómo funciona el detector Neurus
El detector Neurus aprovecha la radiación Cherenkov, un destello azulado que se produce cuando una partícula con carga eléctrica atraviesa el agua a una velocidad superior a la de la luz en ese medio.
“El dispositivo consiste principalmente en un tanque de agua ultrapura equipado con un sensor de alta sensibilidad (fotomultiplicador) capaz de detectar y amplificar estos pulsos de luz extremadamente tenues. Dado que estas señales duran apenas unas decenas de nanosegundos, el sistema electrónico de adquisición de datos es de frontera, permitiendo medir con precisión cuántas partículas llegan y cuánta energía deposita cada una, capturando algo así como la ‘huella digital’ de la partícula observada”, explicó Noelia Santos.
Actualmente, Neurus registra unas 600 mil partículas por hora. Debido al enorme volumen de información y a las limitaciones de conectividad, los datos se almacenan localmente en la Antártida y se transmite una síntesis procesada al continente en tiempo real.
Bases Marambio y San Martín, claves del proyecto
Desde hace dos años, el proyecto cuenta con un segundo nodo operativo en la Base San Martín.
“Aunque el análisis de estos datos está en curso, los resultados preliminares son muy prometedores. La comparación del flujo de partículas entre ambos observatorios (separados por aproximadamente 700 km) nos permitirá realizar validaciones y estudios de correlación espacial para entender mejor la dinámica de la radiación en diferentes puntos de la península antártica”, explicó Dasso.
Neurus integra la colaboración internacional LAGO, una red de detección que se extiende desde México hasta la Antártida. Este proyecto derivó del Observatorio Pierre Auger.
Tecnología de frontera en suelo antártico
El sistema cuenta con herramientas de alta precisión, como estampado temporal para cada partícula con resolución de 10 nanosegundos mediante sincronización GPS y electrónica basada en FPGA. También posee un sistema de telemetría para transmitir datos hacia los servidores del IAFE casi en forma instantánea.
“Este desarrollo es pionero y original, ya que no existen otros observatorios de estas características operando actualmente en suelo antártico. Los resultados que encontramos consolidan una perspectiva innovadora: el uso de los rayos cósmicos como sensores ambientales de precisión, abriendo nuevas vías para monitorear y entender mejor componentes antárticas de la circulación global y los desafíos que plantea la evolución del clima desde la física de frontera”, afirmó Santos.
Por su parte, Dasso concluyó: “Este trabajo es la culminación de un camino institucional que comenzó hace más de 15 años, cuando nuestro grupo en el IAFE impulsó la instalación de detectores de rayos cósmicos en bases antárticas argentinas”.
Fuente: CONICET.