La cinta llamada Steve: como unos aficionados al cielo nombraron una luz que la ciencia paso por alto
En una noche fría y despejada del invierno de 2015, un pequeño grupo de fotógrafos permanecía en la oscuridad en algún lugar de la provincia canadiense de Alberta, los trípodes clavados en la nieve, esperando la aurora boreal. Lo que se alzó sobre ellos no era la aurora boreal. En lugar de las conocidas cortinas verdes ondulando a lo largo del horizonte, una fina cinta de malva pálido se extendió recta por el cielo de este a oeste, estrecha y de bordes nítidos, como un rasguño de luz trazado con una regla. No se mecía como se mece una aurora. Colgaba allí, brillando en malva, a veces orlada en su borde inferior por una hilera de cortas franjas verdes que a más de un observador le parecieron una empalizada puesta de canto.
Los fotógrafos ya lo habían visto. Llevaban años fotografiándolo y seguían sin tener idea de qué era. Pertenecían a un grupo de Facebook llamado Alberta Aurora Chasers, una comunidad informal de aficionados que salían en noches heladas a cazar el cielo. Entre ellos habían tomado la costumbre de llamar a la extraña arcada malva "Steve", un nombre deliberadamente vacío, deliberadamente sin sentido, tomado de la película de animación de 2006 Vecinos invasores, en la que los animales asustados le ponen a un objeto desconocido un nombre humano inofensivo para que deje de dar miedo. La broma cuajó, y las imágenes siguieron acumulándose.
Los cazadores compartieron sus fotografías con dos personas que quizá supieran: Elizabeth MacDonald, científica de meteorología espacial de la NASA y fundadora de Aurorasaurus, un proyecto creado para integrar las observaciones de los ciudadanos en la investigación real, y Eric Donovan, físico de auroras de la Universidad de Calgary. Entre ambos, MacDonald y Donovan acumulaban décadas de estudio de la alta atmósfera. Ninguno supo decir qué era Steve. Estaban mirando una estructura brillante que se arqueaba sobre ciudades pobladas, fotografiada noche tras noche, que no aparecía en la literatura científica.
Donovan concluyó que la respuesta no vendría solo de las fotografías. Hacía falta una coincidencia: un satélite que atravesara la cinta exactamente en el momento en que una cámara en tierra la captara. La Agencia Espacial Europea tenía los instrumentos adecuados en órbita, un trío de satélites llamado Swarm, diseñado para medir los campos magnético y eléctrico de la Tierra. Donovan esperó una alineación, y cuando hizo coincidir un avistamiento de Steve desde tierra con un paso de Swarm, las cifras fueron asombrosas. A la altura donde brillaba Steve, unos 450 kilómetros de altura, el satélite voló a través de una cinta de gas de unos 25 kilómetros de ancho donde la temperatura se disparaba hasta unos 3.000 grados Celsius, y donde las partículas cargadas fluían hacia el oeste a cerca de seis kilómetros por segundo, miles de veces más rápido que el aire a ambos lados.
Esa medición le dio al nombre provisional un hogar permanente. En un artículo de 2018 publicado en Science Advances, el primer estudio revisado por pares del fenómeno, el equipo conservó el nombre que habían elegido los cazadores pero lo convirtió a la inversa en un acrónimo: Strong Thermal Emission Velocity Enhancement, fuerte realce de la velocidad de emisión térmica. Steve se había convertido en STEVE. Fue un caso raro en que la ciencia profesional adopta formalmente una etiqueta inventada por aficionados, y registró un descubrimiento que había viajado de un álbum de Facebook a una revista científica en poco más de dos años.
Aurorasaurus se convirtió en el tejido conectivo del trabajo. Era una plataforma donde la gente corriente podía registrar lo que veía y donde los investigadores podían buscar las raras coincidencias que convierten una anécdota en prueba. En los años siguientes se comunicaron cientos de avistamientos. Juntos establecieron que Steve no era una rareza de una cámara o de una noche, sino un rasgo recurrente y repetible del cielo subauroral, y que tiende a aparecer en latitudes más bajas que la aurora clásica, más cerca de donde de verdad vive la mayoría de la gente.
La física que midió Swarm no era en sí misma nueva. Los veloces flujos hacia el oeste de plasma caliente a esas alturas son bien conocidos por los especialistas con otro nombre: una deriva iónica subauroral, o SAID, descrita dentro de la familia más amplia de las corrientes de polarización subaurorales. Estos flujos se habían estudiado durante décadas. Lo que nunca se había relacionado con ellos era una luz visible. Se entendía que un SAID era invisible, un río de energía que los instrumentos podían detectar pero los ojos no podían ver. Las fotografías de Alberta, contrastadas con los datos del satélite, establecieron que una deriva iónica subauroral puede ir acompañada de un resplandor lo bastante brillante como para fotografiarlo desde el arcén.
El estudio de 2018 estableció también lo que Steve no es. Una aurora corriente brilla porque partículas cargadas del espacio llueven a lo largo de las líneas del campo magnético y chocan contra el oxígeno y el nitrógeno en lo alto de la atmósfera, excitando esos átomos hasta que liberan luz. Ese aguacero se llama precipitación, y es el motor de toda aurora clásica. Cuando los investigadores examinaron los datos de satélite y de tierra de Steve, no encontraron una precipitación de electrones apreciable cayendo en la cinta malva. Sobre esa base, el artículo de 2018 y los trabajos posteriores afirman sin rodeos que Steve no es una aurora, aunque aparezca junto a la aurora y parezca, a un ojo poco entrenado, un pariente suyo.
La espectroscopia afinó aún más el cuadro. Cuando el instrumento Transition Region Explorer de Canadá captó la luz de Steve y la descompuso en un espectro en 2019, resultó que la cinta malva no tenía ninguna firma limpia. No había una sola línea de emisión brillante, solo un ancho continuo de color, la clase de manchón que produce el calentamiento y no las huellas atómicas discretas que deja una aurora. Las franjas verdes contiguas dieron otra lectura. Su luz estaba dominada por la emisión del oxígeno a 557,7 nanómetros, ese mismo verde que producen las auroras corrientes.
Así que el expediente contiene ahora una altura medida, una anchura medida, una temperatura medida, una velocidad medida, un nombre formal en una revista revisada por pares, una asociación confirmada con las derivas iónicas subaurorales, una ausencia demostrada de precipitación de electrones y dos comportamientos espectrales distintos conviviendo en la misma estructura. Steve es uno de los pocos fenómenos de la ciencia espacial moderna que fue nombrado por aficionados, catalogado por aficionados y solo después entregado a los instrumentos.
Conclusiones y preguntas abiertas
Lo que el expediente no contiene es un mecanismo. Los científicos saben dónde se forma Steve y sobre qué cabalga, y todavía no pueden explicar desde los primeros principios cómo una deriva iónica subauroral produce luz siquiera.
La explicación dominante, propuesta por el equipo de Science Advances y desarrollada en trabajos posteriores de modelado, es que el resplandor es de naturaleza térmica: el gas que se mueve a seis kilómetros por segundo contra el plasma circundante más lento se calienta por fricción y colisiones, y el gas calentado irradia el ancho continuo malva que registró el espectrógrafo. Su debilidad es que ningún modelo publicado reproduce en detalle el brillo y el espectro observados a partir de las condiciones medidas, razón por la cual los investigadores describen la emisión como un continuo de origen incierto y no como un proceso resuelto.
Una segunda teoría, propuesta por los investigadores que examinaron el espectro de 2019, se refiere a la empalizada verde y no a la cinta malva. Sostiene que campos eléctricos alineados con el campo magnético energizan electrones localmente, allí abajo donde se forma la empalizada, permitiéndoles golpear la atmósfera y brillar sin que ninguna partícula caiga del espacio. Encaja bien con la firma del oxígeno. Su debilidad es el alcance: no dice nada sobre la cinta malva en sí, y la aceleración local que exige no se ha medido directamente durante un evento de Steve.
Una tercera posición, implícita en los dos espectros, es que la empalizada y la cinta se encienden por dos procesos inconexos que meramente coinciden. Su debilidad es que deja la coincidencia sin explicar, y no da cuenta de por qué la empalizada aparece antes de Steve en unas noches, después de que se apaga en otras, y en muchas no aparece.
Algunos sostienen que Steve ha sido visible sobre tierra habitada desde que la gente mira hacia arriba, y que la vieja literatura sobre auroras está sembrada de referencias a arcos malva y bandas moradas inexplicables que eran avistamientos de Steve, registrados y olvidados porque no existía un marco para sostenerlos. Es una lectura plausible. Su debilidad es que esos registros antiguos son demasiado vagos para ponerlos a prueba y no pueden distinguirse a posteriori de formas aurorales corrientes.
Una teoría sostiene que el episodio dice menos sobre el cielo que sobre las instituciones que lo estudian: que una estructura brillante sobre ciudades pobladas pasó inadvertida durante décadas no porque fuera difícil de ver, sino porque quedaba fuera de lo que los observadores titulados esperaban encontrar, y que ahora mismo se están pasando por alto otros fenómenos por la misma razón. Es un argumento sobre la atención científica, no sobre la física, y no hay manera de comprobarlo.
Las preguntas abiertas son concretas. ¿Por qué una deriva iónica subauroral, presente en muchas noches, solo a veces se enciende como una cinta visible? ¿Qué hace brillar exactamente el continuo malva, si no son partículas que caen? ¿Por qué la empalizada aparece solo a veces, y sin un orden fijo respecto a la cinta? ¿Dónde termina Steve y empieza la aurora en las noches en que ambos están impulsados por la misma perturbación del espacio cercano a la Tierra? ¿Y cuántos informes antiguos de auroras incorporaron en silencio un avistamiento de Steve al registro sin que nadie advirtiera la diferencia? A Steve se le ha puesto nombre, se le ha localizado, cronometrado y medido. Si se le ha explicado es otra cuestión, y los investigadores que trabajan en ello no pretenden lo contrario.