Ciencia y Tecnología

¿La nueva temporada de tormentas solares será tempestuosa o tranquila?

2021-05-28

En cualquier momento comenzará un nuevo ciclo de tormentas, y los astrofísicos...

Por Dennis Overbye | The New York Times

La gran noticia sobre el sol es que no hay grandes novedades. A los astrónomos les gusta decir que es una bendición vivir junto a una “estrella aburrida”.

Pero los habitantes (si los hay) de los planetas que orbitan alrededor de la estrella vecina Próxima Centauri, a solo 4,2 años luz de distancia, son menos afortunados. En abril, los astrónomos anunciaron que una llamarada masiva había estallado desde su superficie en 2019. Durante siete segundos, mientras una legión de telescopios en la Tierra y en el espacio observaban, la pequeña estrella aumentó sus emisiones de radiación ultravioleta unas 14,000 veces, protagonizando una de las llamaradas más violentas jamás vistas en nuestra galaxia.

Se convirtió en un territorio grave para las quemaduras solares. “Si un ser humano hubiese estado en ese planeta lo habría pasado mal”, dijo Meredith MacGregor, profesora de astronomía en la Universidad de Colorado que lideró el esfuerzo de observación mundial.

En esa escala, el clima espacial podría esterilizar planetas potencialmente habitables y augura malas noticias para la búsqueda de vida más allá de este sistema solar. Incluso el clima espacial templado puede ser perjudicial para las criaturas que ya han evolucionado y se han asentado; las manchas solares y las tormentas solares, que aumentan y disminuyen en un ciclo de 11 años, diseminan energía que puede poner en peligro las naves espaciales, los astronautas y los sistemas de comunicación.

En cualquier momento comenzará un nuevo ciclo de tormentas, y los astrofísicos están divididos sobre cuán activo o amenazador será. El sol puede estar a punto de establecer récords de número de manchas solares y tormentas violentas, o puede estar deslizándose hacia un declive como el Mínimo de Maunder, que es el nombre con el que se conoce al periodo de tiempo entre 1645 y 1715, cuando casi no aparecieron manchas solares. En Europa, ese periodo es conocido como la Pequeña Edad de Hielo.

“Vivimos en la atmósfera de una estrella”, suele decir Scott McIntosh, físico solar del Centro Nacional de Investigación Atmosférica en Boulder, Colorado. “Como civilización, damos por sentada nuestra estrella”.

Aquí, a 149 millones de kilómetros de la estrella más cercana, a la que conocemos como nuestro sol, existimos y prosperamos al borde de una violencia y una complejidad casi incomprensibles.

El sol es una estrella de tamaño mediano, una bola de gas ionizado muy caliente de 1.390,000 kilómetros de diámetro. Su gran interior gira más rápido que su exterior, y las capas exteriores giran más rápido en el ecuador que en los polos. El resultado es un nido enredado de campos magnéticos, que se manifiestan como manchas solares y empeoran cuando rompen la superficie.

Cada segundo, las reacciones termonucleares en el centro del sol queman 600 millones de toneladas de hidrógeno en 596 millones de toneladas de helio. Los cuatro millones de toneladas que faltan, convertidos en energía pura, constituyen el pago de la hipoteca de toda la vida en la Tierra y quizás en otras partes del sistema solar. A medida que la energía emerge del sol, se eleva a través de capas de gas sucesivamente más frías y menos densas y, finalmente, 100,000 años después, llega a la fotosfera, o superficie, donde la temperatura es de apenas unos 3100 grados Celsius.

El sol es asombrosamente consistente en su comportamiento. Hace unos años, un experimento en Italia confirmó que nuestra estrella no parece haber cambiado su producción de energía en al menos los últimos 100,000 años, el tiempo que tarda esa energía en migrar desde el núcleo del sol. Los investigadores lograron calcular cuánta energía produce el sol en tiempo real, al medir partículas subatómicas llamadas neutrinos que son producidas por reacciones nucleares dentro del sol, escapan en segundos y llegan a la Tierra en solo ocho minutos. Descubrieron que esta energía coincidía con la producción que se generó hace 100,000 años y que solo ahora es detectable.

La acción no se detiene en la superficie del sol. Esa amigable fotosfera de cara amarilla hierve como la avena y está salpicada de oscuras tormentas magnéticas (las infames manchas solares) que crepitan, giran y azotan el espacio con lluvias de partículas eléctricas y radiación. La corona, compuesta por delgadas y supercalientes serpentinas de gas electrificado, y que solo es visible durante los eclipses solares, se extiende a millones de kilómetros de la superficie brillante.

A veces las cosas salen mal, aunque hasta ahora en una escala muy por debajo de los estallidos observados en Próxima Centauri. A medida que los campos magnéticos generados por todo ese gas electrificado y arremolinado emergen en la superficie del sol, se retuercen y se enredan. Finalmente, se rompen y se vuelven a conectar en bucles, liberando enormes cantidades de radiación y partículas cargadas: una llamarada solar explosiva puede ser más poderosa que millones de bombas de hidrógeno.

A veces, estos destellos lanzan trozos enteros de las capas exteriores del sol al espacio, en eventos llamados eyecciones de masa coronal. La madre de todas las tormentas solares registrada hasta ahora ocurrió el 1 de septiembre de 1859, cuando un incidente de ese tipo impactó a la Tierra. Salieron chispas de los sistemas de telégrafos en Europa y Norteamérica, provocando incendios. Las auroras de esa noche se extendieron al sur llegando hasta Hawái y Cuba, y fueron tan brillantes que la gente era capaz de leer el periódico con esa luz.

En 2012, otra eyección de masa coronal apenas rozó la Tierra. Un estudio previo de la Academia Nacional de Ciencias concluyó que el impacto directo de una tormenta de este tipo podría causar unos dos billones de dólares en daños, apagando la red eléctrica y cegando a los satélites, al menos temporalmente. Olvídate de internet o los cajeros automáticos; muchas personas ni siquiera podrían usar sus inodoros sin la electricidad que se necesita para el funcionamiento de las bombas de agua, señaló el informe. “Creo que, como civilización, estaríamos jodidos”, dijo McIntosh.

Nublado con posibilidad de manchas solares

Este tipo de tormentas es más probable que se produzcan durante los momentos álgidos del misterioso ciclo de 11 años de actividad de las manchas solares.

Últimamente, los ciclos de manchas solares se han vuelto cada vez más débiles. Durante el último ciclo, se observaron 101 manchas en el sol en 2014, el año de máxima actividad; eso fue muy inferior a la media histórica de 160 a 240.

El año pasado, un comité de científicos de la NASA y de la Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica predijo que el próximo ciclo sería igualmente exangüe, con un pico en 2025 de unas 115 manchas solares.

Pero McIntosh y sus colegas han elaborado un pronóstico radicalmente diferente, de más de 200 manchas solares en su punto máximo. El ciclo de 11 años de las manchas solares, dicen, basado en un análisis de 140 años de mediciones solares, contradice un ciclo Hale más fundamental de 22 años, llamado así por su descubridor, George Ellery Hale. Durante ese período, el campo magnético del sol invierte su polaridad y luego vuelve a cambiar.

Cada ciclo termina o comienza cuando dos bandas de magnetismo, que migran desde latitudes altas y opuestas del sol, se encuentran en el ecuador y se aniquilan mutuamente. En promedio, cada fase del ciclo dura 11 años, pero puede variar.

McIntosh y su equipo descubrieron que cuanto más durase un ciclo, más débil sería el siguiente, y viceversa. El ciclo actual, el vigésimo cuarto desde que se iniciaron los registros, muestra todos los indicios de que terminará después de algo más de diez años, un periodo más corto que el promedio, lo que indica que el próximo ciclo debería ser fuerte.

“El ciclo 25 de manchas solares podría tener una magnitud que rivalice con los más intensos desde que se iniciaron los registros”, dijo McIntosh a finales de abril. El jueves 28 de mayo, él y su equipo seguían esperando el inicio de la “ignición”. “Está muy muy cerca”, escribió en un correo electrónico. “Estamos observando muy de cerca”.

El elefante y las estrellas

Lo que está en juego, además de la salud de nuestra infraestructura planetaria, es el orgullo de los astrónomos que se precian de sentir que comprenden los complicados y violentos procesos que ocurren detrás de la cara relativamente tranquila del sol.

“Creo que el problema con el sol es que estamos demasiado cerca de él, y por eso hay demasiados datos sobre el sol”, dijo McIntosh. Lo calificó de ruptura de modelos: “Tus modelos acabarán fallando. Es parte de la razón por la que es tan difícil predecir el tiempo, ¿verdad? Porque nuestras observaciones son muy detalladas, pero sabes que es difícil acertar del todo”.

Tony Phillips, un astrónomo que dirige el sitio web Spaceweather.com, estuvo de acuerdo en un correo electrónico. “En mi experiencia, cuando la gente entiende realmente algo, puede explicarlo de forma sencilla”, dijo. “Me llama la atención que casi nadie en el negocio de la predicción del ciclo solar pueda explicar su modelo de dínamo favorito de manera que los legos puedan ‘entenderlo’”.

La situación le recordaba a los proverbiales ciegos que intentan elaborar una Teoría del Elefante, en el que uno de ellos se enfocaba únicamente en palpar la trompa del animal.

“Scott y Bob están de pie a un lado gritando: ‘Oye, estás ignorando la mayor parte del elefante’”, dijo. “En otras palabras, hay más cosas en el ciclo solar de lo que suelen suponer los modelos convencionales. Y por eso, según Scott, están condenados a equivocarse en el panorama general”.

Jay Pasachoff, astrónomo del Williams College que se ha pasado la vida observando la corona durante los eclipses solares, dijo que no daba mucha importancia a esas previsiones. En un correo electrónico, relató una reunión durante el último ciclo que tuvo “un divertido conjunto de conversaciones”.

La conversación, según recuerda, fue la siguiente: “El próximo ciclo será más fuerte que el promedio, el próximo ciclo será más débil que el promedio, el próximo ciclo será más fuerte que el promedio o más débil que el promedio, el próximo ciclo no será ni más fuerte ni más débil que el promedio”.

Y añadió: “Así que mi plan es esperar a ver”.

Dejando a un lado los peligros potenciales, entender cómo funciona realmente el ciclo de las manchas solares es crucial “desde un punto de vista puramente humano, si se quiere entender las estrellas”, dijo McIntosh. “Y si se piensa en ello, el campo magnético de la Tierra es en gran medida la probable razón por la que tenemos vida en la Tierra”.

Marte, señaló, no tiene mucha atmósfera ni campo magnético. “Si tu planeta no tiene un campo magnético, puedes tener toda la atmósfera que quieras”, dijo, “pero la estrella local de tu amistoso vecindario podría llevársela en un santiamén”.

De hecho, los astrofísicos sospechan que esa suerte corrió Marte, que una vez fue más cálido y húmedo que ahora.

Próxima Centauri, una pequeña estrella conocida como enana M, alberga al menos dos exoplanetas, uno de los cuales tiene el tamaño de la Tierra y está lo suficientemente cerca de la estrella como para ser habitable si no estuviera bañado por la radiación. MacGregor ofreció un rayo de esperanza para la vida en vecindarios así.

“Trabajos recientes han demostrado que la luz ultravioleta podría ser muy importante para catalizar la vida, al convertir moléculas complejas en aminoácidos y, en última instancia, en organismos unicelulares”, dijo. “Como las enanas M son tan pequeñas y frías, en realidad no producen mucha radiación ultravioleta, excepto cuando se encienden. Tal vez exista un punto óptimo en el que una estrella estalla lo suficiente como para provocar la vida, ¡pero no tanto como para destruirla de inmediato!”.



Jamileth

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