UN DETECTOR DE NEUTRINOS BAJO EL HIELO PODRÍA TOMAR LA TEMPERATURA DE LA ESTRATOSFERA

La estratosfera sobre la Antártida cambia a escala de décadas, a medida que la capa de ozono se recupera y la circulación en torno al polo se desplaza. Pero el interior del continente es uno de los lugares peor instrumentados de la atmósfera. Las reconstrucciones meteorológicas —los «reanálisis», que combinan observaciones dispersas con un modelo meteorológico— llenan ese vacío, y solo son tan buenas como las observaciones que las alimentan. Una medición independiente sería valiosa.

Puede que ya exista una, por casualidad. IceCube es un observatorio de neutrinos de un kilómetro cúbico, con más de 5.000 sensores de luz enterrados entre 1.450 y 2.450 metros de profundidad en el hielo del Polo Sur. Además de sus escasos neutrinos, registra un flujo mucho mayor de muones —partículas creadas cuando los rayos cósmicos chocan con la alta atmósfera—, a razón de unos 2.150 por segundo. Para los cazadores de neutrinos son ruido de fondo. Pero su número depende de la temperatura del aire que hay encima.

Por qué los muones notan la temperatura

Los rayos cósmicos que golpean la atmósfera crean partículas de vida corta llamadas piones y kaones. Cada una de ellas o bien se desintegra en un muón, o bien choca antes con una molécula de aire. Cuando la estratosfera se calienta, se enrarece a una altitud dada, de modo que más de ellas se desintegran en muones antes de chocar. Por eso la tasa de IceCube sigue las estaciones: oscila alrededor de un 8 % en torno a su media, y un cambio del 1 % en la «temperatura efectiva» —una media ponderada de la columna de aire— desplaza la tasa de muones en aproximadamente un 0,75 %.

La ponderación importa. Cerca del 94 % procede del aire situado por encima de unos 8 kilómetros, con un máximo cerca de los 14 kilómetros: los muones de IceCube informan sobre todo de la estratosfera, como una única media sobre la columna.

Una prueba de viabilidad

Tanvi Krishnan y Carlos Argüelles, de la Universidad de Harvard, y Gabriela Barenboim, de la Universidad de Valencia, se preguntaron si la misma señal podría seguir tendencias lentas, a lo largo de décadas. No usaron la tasa real de IceCube: construyeron recuentos de muones simulados a partir de reconstrucciones públicas de la temperatura en el Polo Sur, de registros de rayos cósmicos y de actividad solar, y de la sensibilidad y la tasa publicadas de IceCube.

Su cálculo reproduce la oscilación estacional medida por IceCube. Una tendencia a largo plazo tiene una forma vertical distinta —la estratosfera se enfría mientras el aire de las capas bajas se calienta— y la respuesta a ella resulta alrededor de un 3 % más fuerte que la estacional, una pequeña corrección. El Sol apenas interfiere: los rayos cósmicos que originan los muones de IceCube son tan energéticos, del orden de billones de electronvoltios, que la actividad solar modifica su flujo solo entre un 0,01 y un 0,13 %.

(a) La temperatura efectiva sobre el Polo Sur desde 1979, que se enfría en promedio 0,58 kelvin por década. (b) La tendencia ajustada depende de la longitud de la ventana e incluso puede cambiar de signo, así que toda medición debe indicar su ventana. — Figura 3, Krishnan, Barenboim & Argüelles (2026), arXiv:2611.00918.

La estabilidad lo es todo

El ruido de recuento es despreciable. El verdadero límite es la estabilidad del detector. Si el recuento de muones derivara lentamente por cualquier motivo instrumental, esa deriva se interpretaría como un cambio de temperatura:

una deriva del 1 % por década en la tasa imita una tendencia de 2,8 kelvin por década.

Desde 2011, las reconstrucciones muestran que la estratosfera se enfría unos 0,9 kelvin por década. Para no simular una tendencia de ese tamaño, la tasa del detector debe mantenerse estable con una precisión de aproximadamente un 0,3 % por década. A diferencia del ruido aleatorio, una deriva así no se compensa promediando más años de datos.

Conversión de una deriva no contabilizada de la tasa de muones en una falsa tendencia de temperatura: una deriva de un 0,3 % por década aproximadamente basta para igualar la señal esperada (línea discontinua). La banda azul es la deriva prevista por la nieve que se acumula sobre el detector. — Figura 4, Krishnan, Barenboim & Argüelles (2026), arXiv:2611.00918.

Incluso el tiempo en la superficie influye. La nieve se acumula en el Polo Sur a razón de unos 8 centímetros de equivalente en agua al año, lo que va engrosando lentamente el hielo sobre IceCube. Un escudo más grueso detiene más muones: los autores predicen una caída del 0,09 al 0,18 % por década, equivalente a entre 0,24 y 0,51 kelvin por década de falso enfriamiento, del mismo signo que la tendencia real y de entre una cuarta parte y la mitad de su tamaño. Como puede predecirse, puede incorporarse al análisis.

Cuánto hay que esperar

La estratosfera polar es ruidosa: las temperaturas mensuales fluctúan 2,5 kelvin. Con 14 años de datos, la sensibilidad estadística es de 1,6 kelvin por década, insuficiente para confirmar el enfriamiento de 0,9 kelvin. Llega a 0,93 al cabo de 20 años, a 0,51 al cabo de 30 y a 0,33 al cabo de 40. El enfriamiento de la era de IceCube podría confirmarse tras unos 22 años, siempre que el detector se mantenga estable.

El siguiente paso es aplicar el método a la tasa real de IceCube, con sus propias peculiaridades instrumentales. Los autores señalan que funcionaría con cualquier detector profundo cuya cobertura de roca o de hielo se conozca.