Tormentas eléctricas conjuran coronas fantasmales en las copas de los árboles, observadas por primera vez al aire libre

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Las descargas eléctricas débiles pueden provocar destellos ultravioleta en grandes extensiones de bosque durante las tormentas, lo que podría afectar la salud del dosel.

Señales de corona UV observadas bajo una tormenta eléctrica el 27 de junio de 2024. (a) Ubicación aproximada de las 859 señales de corona UV observadas durante el período de observación de aproximadamente 1,5 horas en un árbol de liquidámbar. Cada señal UV de corona está coloreada por el número total de fotones UV isotrópicos entre 255 y 273 nm emitidos por la descarga de corona,según lo estimado a partir de los píxeles iluminados observados en ese cuadro. Los cuadros representan el campo de visión de la cámara UV del Sistema del Telescopio de Observación de Corona (COTS), y los colores indican el tiempo de observación de la rama dentro de cada cuadro. Panel (b) como en (a), pero para las 93 señales UV de corona observadas durante el período de observación de aproximadamente 20 minutos en un pino taeda. Las ubicaciones de las cajas y las señales de corona UV son solo aproximadas porque el viento hizo entrar y salir las ramas del campo de visión de COTS. Tenga en cuenta que una señal de corona UV se define como un conjunto contiguo de varios píxeles iluminados. Crédito de la imagen: P. J. McFarland, W. H. Brune, D. O. Miller, J. M. Jenkins

Por primera vez, investigadores han observado y medido descargas eléctricas débiles, conocidas como coronas, en los árboles durante tormentas eléctricas. Un nuevo estudio describe los destellos casi invisibles que aparecieron de forma similar en las ramas de varias especies de árboles a lo largo de la costa este de EE. UU. durante el verano de 2024, lo que implica que las tormentas eléctricas pueden pintar todo el dosel con un resplandor azul centelleante, aunque demasiado tenue para que los ojos humanos los vean.

Las coronae también queman las puntas de las hojas. Dada la ubicuidad con la que pueden aparecer en los bosques durante las tormentas, los investigadores especularon que estas coronas podrían dañar el dosel, lo que podría influir en la evolución de los árboles para limitar ese daño.

“Estas cosas realmente pasan; las hemos visto; ahora sabemos que existen”, dijo Patrick McFarland, meteorólogo de la Universidad Estatal de Pensilvania y autor principal del estudio. “Finalmente tener pruebas concretas de que… es lo que creo que es más divertido”, señaló.

El estudio fue publicado en Geophysical Research Letters, la revista de la American Geophysical Union (AGU) con artículos innovadores y de gran impacto sobre los principales avances en geociencias.

En la búsqueda de destellos leves entre las hojas de los árboles
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Los científicos especularon sobre descargas eléctricas débiles en las plantas durante las tormentas por casi un siglo, pero nunca las habían observado ni medido en la naturaleza hasta ahora, sólo inferían su existencia a partir de anomalías en el campo eléctrico en los bosques durante las tormentas. Experimentos de laboratorio durante el último medio siglo al menos habían demostrado cómo podían formarse en la naturaleza: la carga de una tormenta en lo alto induce una carga opuesta en el suelo. Esa carga de tierra, atraída por la de arriba, viaja hacia el punto más alto que puede alcanzar (en este caso, las puntas de las hojas de las copas de los árboles) a través del cual se descarga la electricidad y se forma la corona.

Tenue luz azulada
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“En el laboratorio, si apagas todas las luces, cierras la puerta y bloqueas las ventanas, apenas puedes ver las coronas. Parecen un brillo azul”, detalló McFarland, al recordar cómo su equipo recreó el fenómeno en interiores colocando hojas de árboles conectadas a tierra debajo de placas de metal cargadas eléctricamente.

El plus de las macetas
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Experimentos de laboratorio similares con árboles en macetas también revelaron una relación sorprendente: la radiación ultravioleta de las coronas aumentó proporcionalmente con la corriente eléctrica que el equipo midió en los árboles. Esto plantea la posibilidad de que esas emisiones de rayos UV puedan ofrecer una forma de medir esa corriente y cualquier daño que cause. Los estudios realizados en la década de 1960, dijo McFarland, revelaron que los flujos de corriente en los árboles rompieron las membranas celulares y destruyeron los cloroplastos que los árboles utilizan para realizar la fotosíntesis.

Un hombre, un plan y una minivan que persigue tormentas
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Sin embargo, documentar las coronas bajo tormentas reales requeriría un enfoque diferente: específicamente, una Toyota Sienna 2013 equipada con una estación meteorológica, un detector de campo eléctrico, un telémetro láser y un periscopio montado en el techo que dirige la luz a una cámara ultravioleta. Este último equipo permitiría al equipo detectar las coronas en el campo basándose en sus emisiones UV, ya que incluso la poca luz ambiental bajo un cielo tormentoso ahoga la luz que emiten las coronas en el espectro visible.

“Tuvimos que quitar uno de los asientos y colocar estas almohadillas amortiguadoras de vibraciones para que nuestros instrumentos no rebotaran mientras conducíamos”, dijo McFarland. “La parte más divertida fue tomar una sierra de calar y hacer un agujero de treinta centímetros en el techo. Eliminó por completo el valor de reventa, pero está bien”, bromeó.

Con la minivan lista, llegó el momento de salir a perseguir tormentas. Acurrucados alrededor de una estación de video dentro del automóvil, el equipo apuntó la cámara a tres ramas de un árbol de liquidámbar en Pembroke, Carolina del Norte.

“Nos sentamos ahí y miramos la pantalla de video mientras la tormenta nos azotaba por lo alto”, dijo McFarland. “Estábamos buscando las señales más débiles en un video de nada… Es realmente difícil saber en tiempo real si estás viendo algo”.

Había algo
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Sin embargo, el análisis posterior del vídeo reveló 41 coronas en las puntas de las hojas en el lapso de 90 minutos; el indicio generalmente eran grupos de señales ultravioleta que seguían a las ramas mientras se mecían con el viento. Los brillos duraban hasta 3 segundos, a menudo saltando de hoja en hoja. Las coronas se produjeron y se comportaron de manera similar en un pino taeda cercano y en árboles bajo otras cuatro tormentas que el equipo persiguió ese verano entre Florida y Pensilvania, pese a las diferencias en las especies de árboles y en la fuerza de la tormenta sobre ellos.

¿Qué significa?
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Eso podría significar que las coronas surgen en abundancia, irradiando desde decenas a cientos de hojas en cada copa de los árboles bajo una tormenta, estimó McFarland. Si tuvieras una visión sobrehumana, “creo que verías esta franja de brillo en la copa de cada árbol bajo la tormenta”, expresó. “Probablemente parecería un espectáculo de luces bastante interesante, como si miles de rayos UV descendieran como luciérnagas centelleantes sobre las copas de los árboles”.

Si es así, esa ubicuidad podría generar impactos mayores: las coronas dejarían las puntas de las hojas visiblemente quemadas en segundos. Parte del trabajo de laboratorio del equipo especula que esto podría dañar la cutícula, la cubierta cerosa que protege la hoja del daño de los rayos UV y la deshidratación. Aunque una sola corona no parece causar mucho daño, el equipo especula que las coronas repetidas a través del dosel debido a múltiples tormentas podrían dañar las hojas, tal vez lo suficiente como para que los árboles hayan desarrollado formas de minimizar este daño durante milenios. McFarland espera trabajar con ecólogos forestales y botánicos para investigar más a fondo.

“Ahí es donde realmente me gustaría ir a continuación, descubrir qué impactos tiene esto en el árbol mismo y en el bosque en su conjunto”, concluyó McFarland.

Cita
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El estudio observacional Corona Discharges Glow on Trees Under Thunderstorms (Las descargas de Corona brillan en los árboles bajo las tormentas eléctricas) fue publicado en Geophysical Research Letters. Autores: P. J. McFarland, W. H. Brune, D. O. Miller & J. M. Jenkins