Una reciente misión de la NASA ha permitido observar por primera vez una capa E esporádica desde múltiples puntos de manera simultánea, revelando que estas estructuras poseen una complejidad muy superior a la que los científicos habían teorizado hasta el momento. Los resultados de este estudio han sido publicados en el Journal of Geophysical Research: Space Physics por un equipo de investigadores liderado por la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle.
Estas capas E esporádicas se sitúan aproximadamente a 100 kilómetros sobre la superficie terrestre, en una región de la atmósfera conocida como la ionosfera. En esta zona, los gases comienzan a ionizarse y a transformarse en plasma. La formación de estas capas ocurre, en parte, debido a la desintegración de meteoros al ingresar en la atmósfera terrestre. Cuando estos cuerpos celestes se queman, liberan pequeñas cantidades de metales como hierro y magnesio que, bajo condiciones atmosféricas específicas, pueden concentrarse y generar densas capas invisibles para el ojo humano.
La importancia de estudiar estas estructuras radica en su capacidad para alterar las comunicaciones por radio. Las capas E esporádicas actúan como enormes espejos para las ondas de radio, provocando que las señales reboten inesperadamente hacia la superficie. Este fenómeno puede causar que transmisiones provenientes de lugares lejanos parezcan estar cerca o que los sistemas de radar detecten objetivos inexistentes. Asimismo, la presencia de plasma en la ionosfera introduce incertidumbre en los sistemas de posicionamiento global, como el GPS, al afectar la propagación de sus señales.
Hasta ahora, el estudio de estas capas representaba un desafío técnico significativo. Se encuentran en una altitud demasiado elevada para ser alcanzadas por los globos meteorológicos y, al mismo tiempo, demasiado bajas para ser analizadas con precisión por los satélites. Aunque los cohetes sonda habían sido utilizados anteriormente para atravesarlas, sus mediciones se limitaban a una sola trayectoria lineal, lo que impedía obtener una visión tridimensional o espacial de la estructura.
Para solventar esta limitación, se diseñó el experimento denominado Sporadic E Electrodynamics Demonstration (SpEED Demon). El 24 de agosto de 2022, un cohete suborbital fue lanzado desde las instalaciones de Wallops de la NASA, en Virginia. La innovación fundamental de SpEED Demon consistió en la capacidad del cohete para liberar cuatro pequeñas sondas una vez que se encontraba dentro de la capa E esporádica. Estas sondas se alejaron del vehículo principal, permitiendo que cada una realizara mediciones siguiendo su propia trayectoria. Gracias a esto, los investigadores lograron obtener datos simultáneos desde cinco puntos diferentes.
Los hallazgos desmintieron la idea de que la capa fuera una estructura uniforme y plana, similar a un "panqueque" de partículas metálicas. En su lugar, las mediciones revelaron la existencia de irregularidades y ondulaciones, las cuales están asociadas a los movimientos turbulentos de la atmósfera. Durante el descenso, el equipo detectó incluso dos máximos diferenciados en la concentración de plasma.
Los investigadores sugieren que esta configuración podría estar vinculada a las inestabilidades de Kelvin-Helmholtz, un fenómeno físico que genera ondulaciones cuando distintas capas de aire se desplazan a velocidades diferentes. No obstante, el equipo aclara que esta explicación no puede confirmarse plenamente todavía, ya que durante la ejecución del vuelo no fue posible medir directamente los campos eléctricos locales ni los vientos.
La misión SpEED Demon cumplió su objetivo inicial de comprobar la viabilidad del despliegue de sondas dentro de una capa E esporádica. El éxito de esta operación permitió la implementación de estrategias similares en misiones posteriores. El equipo utilizó este enfoque durante los eclipses solares de 2023 y 2024 para analizar cómo la disminución repentina de la radiación solar afecta la atmósfera superior. Además, en junio de 2025, se lanzó la misión sucesora denominada SEED desde las Islas Marshall, con el propósito de analizar estas estructuras en latitudes más bajas.
Actualmente, la ciencia sabe que las capas E esporádicas presentan una estacionalidad, siendo más frecuentes durante el verano local. Con el apoyo de las nuevas mediciones multipunto, los científicos esperan resolver una pregunta que ha permanecido abierta durante décadas: los mecanismos exactos de formación y las razones por las cuales se crean estas gigantescas estructuras capaces de modificar las ondas de radio en el borde del espacio.
