El Sofista

No habrá una llamarada solar asesina en 2012

Podría ocurrir que en 2012 nos encontrásemos en medio de un tremendo espectáculo de fuegos artificiales. El Sol se aproximará al máximo solar, es decir, el pico de actividad de su ciclo de 11 años, por lo que cabe esperar que el Sol esté muy activo. Algunas predicciones indican que el máximo del Ciclo Solar 24 será más energético que el último máximo solar producido en 2002 y 2003 (¿se acuerdan de todas esas llamaradas de clase X rompiendo todos los récords?). Los físicos solares están entusiasmados con el ciclo que comienza y los nuevos métodos de predicción se están poniendo a prueba. ¿Pero deberíamos estar preocupados? ¿Podría destruir la Tierra una llamarada o erupción solar en 2012?

A diferencia de los numerosos escenarios apocalípticos que en estos días abundan por la Red —entre los que se cuenta el fin del mundo basado en las profecías mayas para el año 2012 o la amenaza del planeta Nibiru—, el relacionado con la actividad solar tiene alguna base científica, aunque lejana. Incluso, podría haber cierta correlación entre el ciclo solar de 11 años y los ciclos temporales vistos en el calendario maya. ¿Es posible que esta antigua civilización haya comprendido cómo el magnetismo del Sol sufre cambios de polaridad cada década aproximadamente? Además, algunos textos religiosos —como la Biblia— afirman que en el día del Juicio Final habrá una gran cantidad de fuego y azufre. ¡Al parecer, el 21 de diciembre de 2012 el Sol nos quemará vivos!

Antes de sacar alguna conclusión apresurada, sería bueno reflexionar un poco sobre este asunto. La posibilidad de que el Sol expulse una enorme y destructiva llamarada solar en dirección hacia la Tierra es una idea muy atractiva para los predicadores del Fin del Mundo, como cualquiera de las diferentes formas en las que dicen que el mundo terminará en 2012. Por eso vale la pena analizar lo que realmente ocurre cuando una de estas llamaradas solares se dirige hacia la Tierra. En realidad, la Tierra está muy bien protegida, aunque algunos satélites pueden no estarlo...

La Tierra ha evolucionado en un ambiente muy radiactivo. Constantemente parten de la superficie del Sol, dominada por el magnetismo, partículas de alta energía. Este fenómeno es conocido como viento solar. Durante el máximo solar —cuando el Sol está en su etapa más activa—, la Tierra puede tener la mala suerte de ubicarse en el centro de una explosión con la energía de 100 mil millones de bombas como la lanzada en Hiroshima. Esta explosión es conocida como erupción o llamarada solar y sus efectos pueden causar problemas en nuestro planeta.

Antes de considerar los efectos de una llamarada solar sobre la Tierra, repasemos lo que sabemos sobre el Sol a fin de comprender por qué nuestra estrella parece estar tan enojada cada 11 años.


El ciclo solar

En primer lugar, el Sol tiene un ciclo natural de aproximadamente 11 años. A lo largo de cada ciclo, las líneas del campo magnético del Sol son arrastradas alrededor del cuerpo de la estrella por la rotación diferencial en el ecuador solar. Esto significa que el ecuador gira a mayor velocidad que los polos magnéticos. Conforme continúa este proceso, el plasma solar arrastra las líneas del campo magnético alrededor del Sol, produciendo tensión y acumulando energía (en la ilustración de la derecha). A medida que la energía magnética aumenta, se forman rizos en el flujo magnético, forzándolos a ir hacia la superficie. Estos rizos, llamados bucles coronales, son más numerosas durante los períodos de gran actividad solar.

En esta etapa es donde entran las manchas solares. A medida que los bucles coronales continúan emergiendo, aparecen también las manchas solares, las que se ubican a menudo en la base de los bucles. Los bucles coronales tienen el efecto de desplazar las capas más calientes de la superficie del Sol —la fotosfera y cromatosfera— hacia los lados, exponiendo la zona de convección más fría —el que la superficie solar y la atmósfera estén más calientes que el interior se explica, en última instancia, por el fenómeno de calentamiento de la corona—. Cuando la energía magnética aumenta, una cantidad cada vez mayor de flujo magnético es forzado a unirse, dando lugar al fenómeno de reconexión magnética.

La reconexión es el proceso que da inicio a las llamaradas solares de distintos tamaños. Tanto las llamaradas solares pequeñas o "nanollamaradas", como las "llamaradas de clase X", son acontecimientos muy energéticos. Por supuesto, las erupciones solares más grandes son aquellas que pueden generar la energía de 100 mil millones de explosiones atómicas, pero todas cuentan. Para empezar, las llamaradas tienen lugar en la corona baja, muy cerca de la superficie solar. Es decir, a 150 millones de kilómetros de distancia —1 UA— de la Tierra. Nuestro planeta nunca llega a estar cerca del lugar de la explosión.

Cuando las líneas del campo magnético solar liberan una gigantesca cantidad de energía, el plasma solar se acelera y queda confinado en un ambiente magnético —el plasma solar está constituido por partículas supercalentadas como protones, electrones y algunos elementos ligeros como los núcleos de helio—. Durante la interacción de las partículas del plasma, pueden generarse rayos X si las condiciones son las adecuadas y es posible el bremsstrahlung. (El bremsstrahlung se produce cuando las partículas cargadas interaccionan, lo que provoca una emisión de rayos X.) Así se darían las condiciones para una llamarada de rayos X.


El problema con las llamaradas solares de rayos X

El problema más grande con una llamarada de rayos X es que casi no hay advertencia con tiempo suficiente sobre cuándo sucederá, por cuanto los rayos X viajan a la velocidad de la luz. Los rayos X de una llamarada de clase X llegan a la Tierra en alrededor de ocho minutos. Cuando los rayos X chocan contra nuestro planeta, la ionosfera, la capa más externa de la atmósfera, los absorbe. Como su nombre lo indica, esta capa es un entorno muy cargado y reactivo, lleno de iones —núcleos atómicos y electrones libres—.

Durante estos acontecimientos solares tan potentes, los índices de ionización entre los rayos X y los gases atmosféricos se incrementan en las capas de las regiones D y E de la ionosfera. En dichas capas hay un aumento repentino en la producción de electrones. 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 alta frecuencia—, con lo que podrían bloquearse las comunicaciones mundiales. Estos acontecimientos se conocen como "Perturbaciones Ionosféricas Súbitas" (o SIDs, por sus siglas en inglés) y son muy comunes durante los períodos de gran actividad solar. Es interesante acotar 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 del que se valen los científicos para medir la intensidad de los rayos X procedentes del Sol.


¿Eyecciones de masa coronal?

La emisión de erupciones o llamaradas solares de rayos X es sólo una parte de la historia. Si se dan las condiciones adecuadas, podría producirse una eyección de masa coronal (CME) en vez de una llamarada —si bien ambos fenómenos pueden darse de forma independiente—. Las CMEs se propagan más lentamente que los rayos X, pero sus efectos globales en la Tierra pueden ser más importantes. Podrán no desplazarse a la velocidad de la luz, pero aún así se mueven bastante rápido: pueden viajar a un promedio de 3,2 millones de km/h, con lo que llegan a la Tierra en cuestión de horas.

Una gran parte del esfuerzo para predecir el clima espacial está dedicado a estos acontecimientos. Hay varias naves espaciales situadas entre la Tierra y el Sol, precisamente en el Punto de Lagrange Tierra-Sol (L1), equipadas con sensores para medir la energía e intensidad del viento solar. Si una CME pasa por su posición, es posible medir directamente las partículas energéticas y el campo magnético interplanetario (IMF). Una misión conocida como ACE (Advanced Composition Explorer) se encuentra en el punto L1 y cada hora informa a los científicos de la aproximación de una CME. El ACE trabaja en equipo con el Observatorio Heliosférico y Solar (SOHO) y el Observatorio de Relaciones Solares y Terrestres (STEREO), de forma tal que las CMEs pueden seguirse desde la corona inferior hasta el espacio interplanetario, así como del punto L1 hacia la Tierra. Las tres misiones solares mencionadas trabajan activamente en conjunto para informar a las agencias espaciales de una CME dirigida contra la Tierra con la mayor antelación posible.

Pero ¿qué ocurre si una CME alcanza la Tierra? Para empezar, es de importancia fundamental la configuración magnética de la IMF —desde el Sol— y del campo geomagnético de la Tierra —la magnetosfera—. Hablando en general, si ambos campos magnéticos están alineados con sus polaridades apuntando en la misma dirección, es muy probable que la magnetosfera repela la CME. En este caso, la CME se deslizará más allá de la Tierra, provocando algunos cambios de presión en la magnetosfera y distorsionándola, pero no causará otros problemas además de los mencionados. Sin embargo, si las líneas de los campos magnéticos se hallan en una configuración anti-paralela —es decir, con las polaridades magnéticas en direcciones opuestas—, podría darse una reconexión magnética en borde delantero de la magnetosfera.

En el caso de darse esta última posibilidad, la IMF y la magnetosfera se fusionarán, con lo cual el campo magnético de la Tierra quedará conectado con el del Sol. De esta forma se generan las auroras, uno de los acontecimientos más impresionantes de la naturaleza.


Satélites en peligro

Conforme el campo magnético de una CME se conecta con el de la Tierra, se inyectan partículas de alta energía en la magnetosfera. Debido a la presión del viento solar, las líneas del campo magnético del Sol rodearán la Tierra, para volverse a unir una vez que superen nuestro planeta. Las partículas inyectadas en la cara iluminada por el Sol serán canalizadas hacia las regiones polares de la Tierra donde al interactuar con nuestra atmósfera darán lugar a la luz de las auroras. Durante esta época, el Cinturón de Van Allen también se "supercargará", creando un área alrededor de la Tierra que podría causar problemas a los astronautas que carezcan de la protección adecuada y a los satélites desprovistos de escudos.

Como si con el Cinturón de Van Allen no bastara, los satélites artificiales podrían sucumbir a la amenaza de una atmósfera en expansión. Como es dado esperar, si el Sol golpeara la Tierra con rayos X y CMEs, es inevitable que se produzca un calentamiento y una expansión global de la atmósfera, la que posiblemente se extienda hasta la altitud en la que los satélites recorren sus órbitas alrededor de la Tierra. Si se dejara a los satélites librados a su suerte, el roce con el aire —o aerofrenado— podría causar que los ingenios espaciales perdieran velocidad y cayeran hacia la superficie de la Tierra. El aerofrenado es una técnica de vuelo espacial muy usada para disminuir la velocidad de las naves e insertarlas en órbita alrededor de otro planeta, pero tendrá un efecto adverso sobre los satélites que giran alrededor de la Tierra, ya que cualquier disminución de la velocidad podría provocar una reentrada en la atmósfera.


También se sienten los efectos en el suelo

Si bien los satélites están más expuestos, también podrían producirse efectos adversos en la Tierra si se diera el caso de un incremento importante en las partículas energéticas que entran en la atmósfera. Algunas formas de comunicación podrían sufrir cortes parciales o totales debido a la generación de rayos X en los electrones de la ionosfera. Pero eso no es todo. Estas partículas entrantes pueden formar en la ionosfera, particularmente en las regiones próximas a los polos, una vasta corriente eléctrica conocida como "electrojet". Donde hay una corriente eléctrica, también hay un campo magnético. Queda abierta la posibilidad, aunque esto depende de la intensidad de la tormenta solar, que las corrientes puedan ser inducidas aquí en el suelo con el riesgo de sobrecargar las redes de distribución eléctrica. El 13 de marzo de 1989, seis millones de personas perdieron el suministro eléctrico en la región canadiense de Quebec, luego de un enorme incremento en la actividad solar causado por corrientes inducidas en el terreno. Quebec quedó paralizado durante nueve horas mientras los ingenieros trabajaban para resolver el problema.


¿Puede producir el Sol una llamarada asesina?

La respuesta más corta a esta pregunta es "no".

Una respuesta más larga es un poco más complicada. Aunque una llamarada solar dirigida directamente contra la Tierra podría provocar algunos problemas secundarios, tales como daños en los satélites, lesiones a astronautas sin la protección adecuada y apagones, la propia llamarada carece de la potencia para destruir la Tierra y, ciertamente, no lo hará en 2012. Sin embargo, hay que agregar que en un futuro lejano, cuando el Sol comience a agotar su combustible y se convierta en una gigante roja, será una época muy mala para la vida en la Tierra. Pero este escenario sucederá dentro unos cuantos miles de millones de años. Aún podría existir la probabilidad de que varias erupciones de clase X sean expulsadas a la vez y que por pura mala suerte una serie de CMEs y estallidos de rayos X golpee la Tierra, pero ninguno de ellos tendrá la suficiente potencia como para superar la magnetosfera, ionosfera y la gruesa atmósfera que se encuentra debajo de dichas capas.

Se han observado llamaradas solares "asesinas" en otras estrellas. El observatorio Swift de la NASA vio en 2006 la mayor llamarada solar conocida en una estrella ubicada a 135 años-luz de distancia. La erupción de II Pegasi, que liberó una energía estimada en 50 millones de billones de bombas atómicas, habría aniquilado la mayor parte de la vida en la Tierra si el Sol nos hubiese disparado rayos X en una llamarada de tanta energía. Pero el Sol no es II Pegasi, ya que esta estrella es una gigante roja muy violenta con una compañera binaria en una órbita muy próxima. Se cree que la interacción gravitatoria con su compañera binaria y el hecho de que II Pegasi sea una gigante roja es la causa principal que provocó esta llamarada tan energética.

Los predicadores del Fin del Mundo señalan al Sol como el posible origen del asesino de la Tierra, pero el hecho es que el Sol es una estrella muy estable. A diferencia de II Pegasi, el Sol no tiene una compañera binaria, posee un ciclo predecible —de unos 11 años— y no se tienen pruebas de que el Sol haya contribuido a ninguna de las extinciones masivas acaecidas en el pasado por medio de una inmensa llamarada dirigida contra la Tierra. Por supuesto, se han observado grandes llamaradas solares —tal como la llamarada de luz blanca de Carrington en 1859—, pero todavía seguimos aquí.

Un último punto. Los físicos solares están sorprendidos por la falta de actividad solar en el inicio de este ciclo solar 24, lo que ha llevado a algunos científicos a suponer que podríamos estar en el borde de otro mínimo de Maunder y una "Pequeña Edad del Hielo". Esta nueva hipótesis se opone frontalmente a las predicciones que los físicos solares de la NASA realizaron en 2006, cuando se afirmaba que este ciclo sería extraordinario.

Por lo tanto, cabe concluir que todavía hay mucho que aprender en lo que respecta a la predicción de las llamaradas solares. Si bien hay mejoras en la predicción del clima espacial, todavía pasarán algunos años antes de que podamos leer el Sol con la exactitud suficiente como para afirmar con algún grado de certeza qué tan activo será un ciclo solar. Por consiguiente, a pesar de la profecía, predicción o mito, no existe ningún método físico que nos permita afirmar que la Tierra será golpeada en 2012 por una erupción, mucho menos por una enorme llamarada. Pero aún si una gran erupción solar impactara la Tierra, tampoco acabaría con la vida en nuestro planeta. Es cierto, podrían dañarse los satélites artificiales, lo que provocaría problemas secundarios como la pérdida de GPS —que a su vez podría interrumpir, por ejemplo, el control de tráfico aéreo—, o las redes de energía eléctrica podrían quedar sobrecargadas por electrojets de auroras, pero nada más grave que eso.

Sin embargo, el tema no queda agotado con las aclaraciones precedentes. Continuando con su juego, los predicadores del Fin del Mundo agregan ahora que una inmensa llamarada solar golpeará al planeta justo cuando el campo geomagnético de la Tierra se debilite y se invierta, dejándonos a todos los seres vivos a merced de la inclemencia de una CME... Las razones de por qué eso no ocurrirá en 2012 es el tema de un artículo a publicarse en fecha próxima.

Fuente: Ian O'Neill para Universe Today (en inglés). Créditos de las ilustraciones: consultar el artículo original.

Entradas relacionadas: El Fin del Mundo no ocurrirá en 2012, 2012: El planeta X no es Nibiru y El Proyecto Lucifer: ¿Podrá la Cassini convertir a Saturno en un segundo sol?.

escrito por el sofista @ jueves, octubre 15, 2009