Ciencia Kanija

Podríamos estar en medio de un descomunal espectáculo de fuegos artificiales en 2012. El Sol se aproximará a su pico en el ciclo de 11 años, conocido como “máximo solar”, por lo que es de esperar una gran actividad en el Sol. Algunas predicciones colocan el máximo del Ciclo Solar 24 como más energético que los últimos máximos solares de 2002 y 2003 (¿recuerdas todas esas llamaradas de clase X batiendo los registros?). Los físicos solares están entusiasmados con este nuevo ciclo y los nuevos métodos de predicción se están poniendo en uso. ¿Deberíamos preocuparnos?

De acuerdo con uno de los muchos escenarios apocalípticos que hemos presentado anteriormente en el final del mundo basado en las profecías mayas para el año 2012, éste en realidad tiene algo de base científica. Es más, puede existir cierta correlación entre el ciclo solar de 11 años y los ciclos temporales vistos en el calendario maya, ¿tal vez esta antigua civilización comprendió cómo el magnetismo del Sol sufre cambios de polaridad cada década aproximadamente? Además, los textos religiosos (tales como la Biblia) dicen que en el día del Juicio Final implicará una gran cantidad de fuego y azufre. ¡Por lo que parece, vamos a quedar asados vivos por nuestra propia estrella el 21 de diciembre de 2012!

Antes de pasar a las conclusiones, demos un paso atrás y pensemos en todo esto. Como la mayoría de distintas formas en las que el mundo terminará en 2012, la posibilidad de que el Sol expulse una descomunal llamarada solar dañina hacia la Tierra es muy atractiva para los apocalípticos. Pero echando un vistazo a lo que realmente sucede durante un evento de llamaradas solares dirigidas hacia la Tierra, la Tierra en realidad está muy bien protegida. Aunque algunos satélites pueden no estarlo…

La Tierra ha evolucionado en un entorno altamente radiactivo. El Sol lanza constantemente partículas de alta energía desde su superficie dominada por el magnetismo en forma de viento solar. Durante el máximo solar (cuando el Sol está en su etapa más activa), la Tierra puede ser lo bastante desafortunada como para estar en el punto de mira de una explosión con la energía de 100 mil millones de bombas como la que se lanzó en Hiroshima. Esta explosión es conocida como llamarada solar y sus efectos pueden causar problemas aquí en la Tierra.

Antes de echar un vistazo a los efectos colaterales en la Tierra, vamos a observar en Sol y comprender brevemente por qué se enfada tanto cada 11 años aproximadamente.

El Ciclo Solar

Primero, y más importante el Sol tiene un ciclo natural de aproximadamente 11 años. Durante el tiempo de vida de cada ciclo, las líneas de campo magnético del Sol son arrastradas alrededor del cuerpo solar mediante una rotación diferencial en el ecuador solar. Esto significa que el ecuador gira más rápido que los polos magnéticos. Conforme esto continúa, el plasma solar arrastra las líneas de campo magnético alrededor del Sol, provocando tensión y acumulando energía. Conforme incrementa la energía magnética, se forman ondas en el flujo magnético, forzándolos a ir a la superficie. Estas ondas se conocen como bucles coronales los cuales se hacen más numerosos durante los periodos de alta actividad solar.

Aquí en donde entran en juego las manchas solares. Conforme los bucles coronales continúan surgiendo en la superficie, las manchas solares aparecen también, a menudo situadas en la base de los bucles. Los bucles coronales tienen el efecto de empujar las capas más calientes de la superficie del Sol (la fotosfera y cromatosfera) hacia los lados, exponiendo la zona de convección más fría (las razones de porqué la superficie solar y la atmósfera están más calientes que el interior se deben al fenómeno de calentamiento de la corona). Conforme la energía magnética se acumula, se puede esperar que cada vez mayor flujo magnético sea forzado a unirse. Aquí es donde tiene lugar el fenómeno de reconexión magnética.

La reconexión es el disparador de las llamaradas solares de distintos tamaños. Tal y como informamos anteriormente, las llamaradas solares varían entre las “nanollamaradas” a las “llamaradas de case-X” que son eventos muy energéticos. Se da por supuesto que las mayores llamaradas solares pueden generar la energía de 100 mil millones de explosiones atómicas, pero no dejes que esta cifra te preocupe. Para empezar, estas llamaradas tienen lugar en la corona baja, justo al lado de la superficie solar. Es decir, a caso 160 millones de kilómetros de distancia (1 UA). La Tierra no está ni mucho menos cerca del estallido.

Cuando las líneas de campo magnético solar liberan una enorme cantidad de energía, el plasma solar se acelera y queda confinado en un entorno magnético (el plasma solar son partículas supercalentadas como protones, electrones y algunos elementos ligeros como núcleos de helio). Cuando interactúan las partículas del plasma, pueden generarse rayos-X si las condiciones son las adecuadas y es posible el bremsstrahlung. (El Bremsstrahlung tiene lugar cuando las partículas cargadas interaccionan, dando como resultado una emisión de rayos-X). Esto puede crear una llamarada de rayos-X.

El problema con las llamaradas solares de rayos-X

El mayor problema con una llamarada de rayos-X es que tenemos poco aviso sobre cuándo va a suceder, dado que los rayos-X viajan a la velocidad de la luz. Los rayos-X de una llamarada de clase-X alcanzarán la Tierra en aproximadamente ocho minutos. Cuando los rayos-X impactan en nuestra atmósfera, son absorbidos por la capa más externa conocida como ionosfera. Como ya podrás adivinar por el nombre, este en un entorno altamente cargado y reactivo, lleno de iones (núcleos atómicos y electrones libres).

Durante eventos solares tan potentes, los índices de ionización entre los rayos-X y los gases atmosféricos se incrementan en las regiones D y E de la ionosfera. Esto provoca un aumento súbito en la producción de electrones en estas capas. Estos electrones pueden causar interferencias en el paso de las ondas de radio a través de la atmósfera, absorbiendo las señales de radio de onda corta (en el rango de frecuencia alto), bloqueando posiblemente las comunicaciones globales. Estos eventos son conocidos como “Perturbaciones Ionosféricas Súbitas” (o SIDs) y se hacen lugares comunes durante los periodos de alta actividad solar. Es interesante apuntar que el incremento en la densidad de electrones durante una SID aumenta la propagación de las ondas de radio de Muy Baja Frecuencia (VLF), un fenómeno que los científicos usan para pedir la intensidad de los rayos-X que proceden del Sol.

¿Eyecciones de masa coronal?

Las emisiones de llamaradas solares de rayos-X son sólo parte de la historia. Si las condiciones son las adecuadas, podría producirse una eyección de masa coronal (CME) en el lugar de la llamarada (aunque los fenómenos pueden ocurrir de forma independiente). Las CMEs son más lentas en su propagación que los rayos-X, pero sus efectos globales aquí en la Tierra pueden ser más problemáticos. Puede que no viajen a la velocidad de la luz, pero aún así viajan bastante rápido; pueden llegar a un índice de 3,2 millones de km/h, lo que significa que pueden alcanzarnos en cuestión de horas.

Aquí es donde se pone gran parte del esfuerzo en la predicción del clima espacial. Tenemos un puñado de naves situadas entre la Tierra y el Sol en el Punto de Lagrange Tierra-Sol (L₁) con sensores a bordo para medir la energía e intensidad del viento solar. Cundo una CME pasa a través de su posición, las partículas energéticas y los campos magnéticos interplanetarios (IMF) pueden medirse directamente. Una misión conocida como Explorador de Composición Avanzado (ACE) se sitúa en el punto L₁ y proporciona a los científicos informes cada hora de la aproximación de una CME. ACE forma equipo con el Observatorio Heliosférico y Solar (SOHO) y el Observatorio de Relaciones Solares y Terrestres (STEREO), por lo que las CMEs pueden rastrearse desde la corona inferior hasta el espacio interplanetario, a través del punto L₁ hacia la Tierra. Estas misiones solares están trabajando activamente juntas para proporcionar a las agencias espaciales adelantos sobre una CME dirigida contra la Tierra.

Entonces, ¿qué sucede si una CME alcanza la Tierra? Para empezar, gran parte depende de la configuración magnética de la IMF (desde el Sol) y del campo geomagnético de la Tierra (la magnetosfera). Generalmente hablando, si ambos campos magnéticos están alineados con sus polaridades apuntando en la misma dirección, es altamente probable que la CME sea repelida por la magnetosfera. En este caso, la CME se deslizará sobre la Tierra, provocando algunos cambios de presión y distorsión en la magnetosfera, pero de cualquier forma pasará sin problemas. No obstante, su las líneas de campos magnéticos están en una configuración anti-paralela (es decir, las polaridades magnéticas en direcciones opuestas), puede tener lugar una reconexión magnética en los límites de la magnetosfera.

En este evento, la IMF y la magnetosfera se fusionarán, conectando el campo magnético de la Tierra con el del Sol. Esto configura la escena de uno de los eventos más sobrecogedores de la naturaleza: las auroras.

Satélites en peligro

Cuando el campo magnético de una CME conecta con el de la Tierra, se inyectan partículas de alta energía en la magnetosfera. Debido a la presión del viento solar, las líneas de campo magnético del Sol se centrarán en la Tierra, curvándose tras nuestro planeta. Las partículas inyectadas en el “lado diurno” serán canalizadas a las regiones polares de la Tierra donde interactuarán con nuestra atmósfera, generando la luz de las auroras. Durante esta época, el Cinturón de Van Allen se “supercargará”, creando una región alrededor de la Tierra que podría causar problemas en los astronautas desprotegidos y en los satélites sin escudos.
Como si no fuese suficiente con el Cinturón de Van Allen, los satélites podrían sucumbir a la amenaza de una atmósfera en expansión. Como sería de esperar, si el Sol golpea a la Tierra con rayos-X y CMEs, habrá un calentamiento inevitable y una expansión global de la atmósfera, posiblemente invadiendo las altitudes orbitales de los satélites. Si no lo comprobamos, un efecto de aerofrenado sobre los satélites podría provocar que se frenasen y cayeran. El aerofrenado se ha usado de forma extensiva como una herramienta de vuelo espacial para frenar las naves cuando se insertan en órbita alrededor de otro planeta, pero esto tendrá un efecto adverso sobre los satélites que orbitan la Tierra dado que cualquier disminución de la velocidad podría provocar una reentrada en la atmósfera.

También sentimos los efectos en el suelo

Aunque los satélites están en la primera línea, si hay una potente subida en las partículas energéticas que entran en la atmósfera, podremos sentir los efectos adversos aquí sobre la Tierra también. Debido a la generación de rayos-X en los electrones de la ionosfera, algunas formas de comunicación pueden entrecortarse (o eliminarse por completo), pero esto no es todo lo que puede suceder. En regiones a latitudes particularmente altas, una vasta corriente eléctrica, conocida como “electrojet”, puede formarse en la ionosfera gracias a estas partículas entrantes. Con una corriente eléctrica siempre viene un campo magnético. Dependiendo de la intensidad de la tormenta solar, las corrientes pueden ser inducidas aquí en el suelo, sobrecargando posiblemente las redes eléctricas nacionales. El 13 de marzo de 1989, seis millones de personas perdieron el suministro eléctrico en la región de Québec en Canadá después de un enorme incremento en la actividad solar causado por corrientes inducidas en el terreno. Québec quedó paralizado durante nueve horas mientras los ingenieros ideaban una solución al problema.

¿Puede nuestro Sol producir una llamarada asesina?

La respuesta corta a esta pregunta es “no”.

La respuesta larga es un poco más elaborada. Aunque una llamarada solar dirigida directamente contra nosotros, podría provocar problemas secundarios tales como daños en los satélites, lesiones a astronautas sin protección y apagones, la llamarada en sí no es lo bastante potente para destruir la Tierra, y ciertamente, no en 2012. Tengo que decir que, en el futuro lejano, cuando el Sol comience a agotar su combustible y se convierta en una gigante roja, podría ser una mala época para la vida en la Tierra, pero tendremos que esperar unos cuantos miles de millones de años a que eso suceda. Incluso podría existir la probabilidad de que varias llamaradas de clase-X se lancen a la vez y que por pura mala suerte nos impacten una serie de CMEs y estallidos de rayos-X, pero ninguno lo bastante potente como para superar nuestra magnetosfera, ionosfera y la gruesa atmósfera que hay debajo.

Las llamaradas solares “asesinas” han sido observadas en otras solar estrellas. En 2006, el observatorio Swift de la NASA vio la mayor llamarada solar jamás observada a 135 años luz de distancia. Con una liberación de energía estimada en 50 millones de billones de bombas atómicas, la llamarada de II Pegasi habría aniquilado la mayor parte de la vida en la Tierra si nuestro Sol hubiese disparado una llamarada de semejante energía. No obstante, nuestro Sol no es II Pegasi. II Pegasi es una violenta gigante roja con una compañera binaria en una órbita muy cercana. Se cree que la interacción gravitatoria con su compañera binaria y el hecho de que II Pegasi es una gigante roja son la raíz de este evento de llamarada energética.

Los apocalípticos apuntan al Sol como una posible fuente asesina para la Tierra, pero el hecho es que nuestro Sol es una estrella muy estable. No tiene una binaria compañera (como II Pegasi), tiene un ciclo predecible (de aproximadamente 11 años) y no hay pruebas de que nuestro Sol haya contribuido a ninguna de las extinciones masivas en el pasado a través de una enorme llamarada dirigida contra la Tierra. Se han observado grandes llamaradas solares (tal como la llamarada de luz blanca de Carrington en 1859)… pero aún seguimos aquí.

Para añadir otro giro más, los físicos solares están sorprendidos por la carencia de actividad solar en el inicio de este ciclo solar, lo que ha llevado a algunos científicos a especular que podríamos estar al borde de otro mínimo de Maunder y una “Pequeña Edad del Hielo”. Ésto está en total oposición con la predicción de los físicos solares de la NASA de 2006 sobre que este ciclo sería extraordinario.

Esto me lleva a concluir que aún tenemos que recorrer un largo camino en la predicción de llamaradas solares. Aunque la predicción del clima espacial está mejorando, pasarán algunos años antes de que podamos leer el Sol con una precisión suficiente para decir con alguna certeza cómo de activo será el ciclo solar. Por tanto, en lo que respecta a la profecía, predicción o mito, no existe una forma física de decir que la Tierra será golpeada por ninguna llamarada, mucho menos una enorme en 2012. Incluso si una gran llamarada nos impactase, no sería un evento de extinción. Sí, los satélites podrían quedar dañados provocando problemas secundarios como pérdida de GPS (lo que podría interrumpir el control de tráfico aéreo por ejemplo) o las redes energéticas nacionales quedas sobrecargadas por electrojets de auroras, pero nada más extremo que eso.

Pero espera, para solventar este problema, los apocalípticos ahora dirán que una gran llamarada solar nos impactará justo cuando el campo magnético de la Tierra se debilite e invierta, dejándonos sin protección ante los estragos de una CME… Las razones de porqué esto no va a suceder en 2012 merecen su propio artículo. Por lo que queda a la espera del siguiente artículo sobre 2012 “2012: No habrá inversión geomagnética”.

Esta entrada fue escrita el Sábado, 30 de agosto de 2008 a las 5:15 pm y archivada en Astronomía, Ciencias de la Tierra, Pensamiento Crí­tico. Puedes seguir cualquier respuesta a esta entrada a través del feed RSS 2.0. Las respuesta no está permitidas por ahora, pero puedes hacer trackback desde tu propio sitio web.