01/Sep/08

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2012: No hay llamarada solar asesina

Podríamos estar ante una enorme exhibición de fuegos artificiales en 2012. El Sol se estará aproximando al apogeo de su ciclo de 11 años, llamado "máximo solar", de modo que podemos esperar mucha actividad solar

Algunos pronósticos dijeron que el máximo solar del ciclo 24 sería aun más potente que el último máximo solar en 2002-2003 (¿Recuerda todos esas llamaradas récordes de rayos-X?). Los físicos solares ya se están excitados porque este próximo ciclo y los nuevos métodos de pronóstico están dando buen uso. ¿Pero deberíamos preocuparnos?

De acuerdo con una de las muchas situaciones para un Día del Juicio Final que nos han presentados en la proyección de la Profecía Maya que dice que en 2012 "termina el mundo", esta situación está en realidad basada en un algo de ciencia. Y además, puede haber alguna correlación entre el ciclo solar de 11 años y los ciclos temporales vistos en el calendario maya, ¿quizás esta antigua civilización comprendía que el magnetismo solar cambiaba de polaridad cada diez años, o algo así?

Además los textos religiosos (como la Biblia) dicen que está previsto un Día de Juicio que involucrará mucho fuego y azufre. ¡De modo que parece que vamos a ser asados vivos por nuestra estrella más cercana el 21 de diciembre de 2012!

Antes de saltar a las conclusiones, hagamos un paso atrás y lo pensemos otra vez. Como la mayor parte de varias maneras en que el mundo terminará en 2012, la posibilidad de que el Sol explote en una llamarada enorme que dañará a la Tierra es muy atractiva para los fatalistas. Pero echemos una mirada a lo que realmente ocurre durante un evento de llamarada solar dirigida hacia la Tierra, la Tierra está en realidad muy bien protegida. Aunque algunos satélites no podrían no estarlo...

La Tierra ha evolucionado en un ambiente muy radioactivo. El Sol dispara constantemente partículas de alta energía desde su superficie magnéticamente dominada como viento solar. Durante un máximo solar (cuando el Sol está más activo), la Tierra podría tener la mala suerte de estar mirando por el cañón de una explosión con la energía de 100.000 millones de bombas atómicas Hiroshima. Esta explosión es conocida como llamarada o explosión solar y sus efectos pueden causar problemas aquí en la Tierra.

Antes de mirar los efectos secundarios en la Tierra, echemos una mirada al Sol y comprendamos brevemente por qué se pone tan enfadado cada 11 años.

El ciclo solar

Ante todo, el Sol tiene un ciclo natural con un período aproximado de 11 años. Durante el tiempo de cada ciclo, las líneas del campo magnético del Sol son arrastradas alrededor del cuerpo solar por la rotación diferencial en el ecuador solar. Esto significa que el ecuador está girando más rápido que los polos magnéticos. A medida que esto continúa, el plasma solar arrastra las líneas del campo magnético alrededor del Sol, produciendo tensión y un aumento de la energía (ver ilustración). A medida que la energía magnética aumenta, se forman rizos en el flujo magnético, forzándolos hacia la superficie. Estos rizos son conocidos como bucles coronales que aumentan durante los períodos de alta actividad solar.

Allí es donde entran las manchas solares. Cuando los bucles coronales continúan saltando sobre la superficie, también aparecen manchas solares, a menudo ubicadas en las huellas de los bucles. Los bucles coronales tienen el efecto de desplazar las capas superficiales más calientes del Sol (la fotosfera y la cromosfera), y exponiendo la zona de convección más fría (las razones de por qué la superficie solar y su atmósfera están más calientes que el interior se debe al fenómeno de calentamiento de la corona). Cuando la energía magnética aumenta, podemos esperar que más y más flujo magnético sea forzado a concentrarse. Entonces ocurre un fenómeno conocido como reconexión magnética.

La reconexión es el gatillo para llamaradas solares de diversos tamaños. Como se informó previamente, el sol lanza llamaradas desde "nanollamaradas" hasta "llamaradas clase X", que son eventos de mucha energía. Con seguridad, las llamaradas más grande podrían generar suficiente energía para 100.000 millones de explosiones atómicas, pero no permita que esta enorme cifra le preocupe. Para empezar, esta explosión ocurre en la corona baja, justo cerca de la superficie solar. Eso está a casi 100 millones de millas (1 AU) de distancia. La Tierra no está cerca de la explosión.

Cuando las líneas del campo magnético solar liberan una enorme cantidad de energía, el plasma solar es acelerado y confinado dentro del entorno magnético (el plasma solar son las partículas súper calentadas como protones, electrones y algunos elementos livianos como los núcleos del helio). Cuando interactúan las partículas de plasma, se pueden generar rayos-X si las condiciones son correctas y el bremsstrahlung es posible. (El bremsstrahlung ocurre cuando interactúan partículas cargadas, y resulta una emisión de rayos-X.) Esto puede crear una explosión de rayos-X.

El problema con las explosiones solares de rayos-X

El mayor problema con una explosión de rayos-X es que recibimos poca advertencia de cuándo va a ocurrir, ya que los rayos-X se desplazan a la velocidad de la luz (en la imagen, una explosión récord de rayos-X de 2003). Los rayos-X de una llamarada clase X llegará a la Tierra en unos ocho minutos. Cuando los rayos-X golpean nuestra atmósfera, son absorbidos por la capa más exterior llamada la ionosfera. Como se puede adivinar por el nombre, es un entorno altamente cargado y reactivo, lleno de iones (núcleos atómicos, y electrones libres).

Durante los poderosos eventos solares fuertes como las explosiones, la ionización entre los rayos-X y los gases atmosféricos aumentan en las capas de las regiones D y E de la ionosfera. Hay un repentino aumento en la producción de electrones en estas capas. Estos electrones pueden causar interferencias al paso de las ondas de radio a través de la atmósfera, absorben señales de radio de onda corta (en el rango de alta frecuencia), y posiblemente bloquean las comunicaciones mundiales. Estos eventos son conocidos como "repentinas perturbaciones ionosféricas" (o SID) y se vuelven comunes durante los períodos de alta actividad solar. Curiosamente, el incremento de la densidad de electrones durante un SID inicia la propagación de radio de muy baja frecuencia (VLF), un fenómeno que los científicos usan para medir la intensidad de los rayos-X que vienen desde el Sol.

¿Eyecciones de masa de la corona?

Las emisiones de rayos-X de las explosiones solares son sólo parte de la historia. Si las condiciones son correctas, se puede producir una eyección de masa de la corona (CME) en el sitio de la explosión (aunque cualquier fenómeno puede ocurrir de manera independiente). Las CME son más lentas que la propagación de los rayos-X, pero sus efectos globales aquí sobre la Tierra pueden ser más problemáticos. No pueden viajar a la velocidad de la luz, pero todavía vienen rápido; pueden viajar a una velocidad de 2 millones de millas por hora (3,2 millones de km/h), y eso significa que pueden llegar en cuestión de horas.

Allí en donde se está poniendo mucho esfuerzo en el pronóstico del clima espacial. Tenemos un puñado de sondas espaciales entre la Tierra y el Sol, en el punto de Lagrange (L1) con sensores abordo para medir la energía y la intensidad del viento solar. Si una CME pasa por su ubicación, las partículas de energía y el campo magnético interplanetario (IMF) pueden ser medidos directamente. Una misión llamada la Explorador de Composición Avanzada (ACE) está ubicada en el punto L1 y suministra a los científicos con una información cada hora sobre la aproximación de una CME. El ACE forma equipo con el observatorio solar y heliosférico (SOHO) y el observatorio de relaciones terrestre-solar (STEREO), de modo que las CME pueden rastreadas desde la corona más baja al espacio interplanetario, a través del punto L1 hacia la Tierra. Estas misiones solares están trabajando activamente en conjunto para suministrar a los organismos espaciales con la información avanzada de una CME que se dirige a la Tierra.

Entonces, ¿qué pasa si una CME llega a la Tierra? Para empezar, mucho depende de la configuración magnética del IMF (del Sol) y el campo geomagnético de la tierra (la magnetosfera). En términos generales, si ambos campos magnéticos están alineados con la polaridad apuntando en la misma dirección, es muy probable que la CME será repelida por la magnetosfera. En este caso, la CME se deslizará más allá de la Tierra, produciendo alguna presión y distorsión sobre la magnetosfera, pero pasando sin problemas. Sin embargo, si las líneas del campo magnético están en una configuración anti-paralela (o sea, las polaridades magnéticas en direcciones opuestas), puede ocurrir una reconexión magnética en el borde delantero de la magnetosfera.

En este evento, el IMF y la magnetosfera se fundirán, conectando el campo magnético terrestres con el del Sol. Esto genera uno de los eventos más impresionantes en la naturaleza: las auroras.

Satélites en peligro

Cuando el campo magnético de la CME se conecta con el de la Tierra, las partículas de alta energía son inyectadas en la magnetosfera. Por la presión de viento solar, las líneas del campo magnético del Sol se plegarán alrededor de la Tierra, y formarán una cola detrás de nuestro planeta. Las partículas inyectadas en la cara al Sol serán canalizadas hacia las regiones polares de la Tierra donde interactúan con nuestra atmósfera, y generan luz como auroras. Durante este tiempo, el Cinturón Van Allen también se súper cargará, creando una región alrededor de la Tierra que podría causar problemas a los astronautas sin protección y a cualquier satélite sin escudo.

Como si la radiación del Cinturón Van Allen no fuera suficiente, los satélites podrían sucumbir a la amenaza de una atmósfera en expansión. Como se esperaba, si el Sol golpea a la Tierra con rayos-X y CME, habrá un inevitable calentamiento y una expansión global de la atmósfera que posiblemente pase los límites de las alturas de los satélites orbitales. Si no se controla, un efecto de frenado en los satélites podía hacer que disminuyan la velocidad y la altitud. Ese frenado ha sido usado exhaustivamente como una herramienta de vuelo espacial para disminuir la velocidad de las naves espaciales cuando van a ser introducidas en una órbita alrededor de otro planeta, pero tendrá un efecto adverso en los satélites que giran alrededor de la Tierra cuando cualquier disminución de la velocidad podría hacer que vuelvan a entrar en la atmósfera.

Sentimos los efectos en el suelo también

Aunque los satélites están en la línea de frente, si hay una poderoso aumento de partículas de energía que entran en la atmósfera, podríamos sentir efectos adversos aquí abajo, sobre la Tierra también. Por la generación de rayos-X de electrones en la ionosfera, algunas formas de comunicación pueden tener altibajos (o desaparecer por completo), pero no es todo lo que puede ocurrir. Particularmente en las regiones de mayor latitud, podría formarse una vasta corriente eléctrica, conocida como "electrojet", a través de la ionosfera por estas partículas entrantes. Con una corriente eléctrica viene un campo magnético. Dependiendo de la intensidad de la tormenta solar, las corrientes pueden ser inducidas aquí en el suelo, con posibilidad de sobrecargar las redes de energía eléctrica. El 13 de marzo 1989, seis millones de personas perdieron energía en la región de Québec en Canadá después de que un inmenso incremento de la actividad solar causara una oleada de corrientes inducidas a tierra. Québec quedó paralizada durante nueve horas mientras los ingenieros trabajaban en la solución del problema.

¿Puede nuestro Sol producir una llamarada asesina?

La respuesta más larga es un poco más complicada. Mientras una llamarada solar desde el Sol, apuntada directamente hacia nosotros, podría causar problemas secundarios como el daño en los satélites, lesiones en los astronautas sin protección, y apagones, la propia llamarada no tiene el poder suficiente para destruir a la Tierra, y por cierto no en 2012. se podría decir que en el futuro lejano cuando el Sol empiece a quedarse sin combustible y se hinche como una gigante roja, sería un mal momento para la vida sobre la Tierra, pero tenemos que esperar unos cuantos miles de millones de años para que eso ocurra. Incluso podría haber la posibilidad de varias explosiones clase X y por pura mala suerte podemos ser golpeados por una serie de explosiones de CME y rayos-X, pero ninguno será tan poderoso que supere a nuestra magnetosfera, ionosfera y gruesa atmósfera.

Las llamaradas solares "asesinas" han sido observadas sobre otras estrellas. En 2006, el observatorio Swift de la NASA vio a 135 años-luz de distancia la mayor llamarada estelar jamás observada. Se calcula que liberó la energía de 50 millones de billones de bombas atómicas, el destello de Pegasi II habría barrido la mayor parte de la vida de la Tierra si nuestro Sol nos disparara rayos-X en una llamarada de esa energía. Sin embargo, nuestro Sol no es Pegasi II. Pegasi II es una violenta estrella gigante roja con una pareja binaria en una órbita muy cercana. Se cree que la interacción gravitatoria con su pareja binaria y el hecho de que Pegasi II sea una gigante roja es la causa principal detrás de este evento de llamarada de energía.

Los fatalistas señalan al Sol como el posible origen del asesino de la Tierra, pero es un hecho que nuestro Sol es una estrella muy estable. No tiene una pareja binaria (como Pegasi II), tiene un ciclo predecible (de unos 11 años) y no hay pruebas de que nuestro Sol haya colaborado en ningún evento de extinción masiva en el pasado por medio de una inmensa llamarada dirigida hacia la Tierra. Las explosiones solares muy grandes han sido observadas (como la llamarada de luz blanca en Carrington en 1859)... pero todavía estamos aquí.

Como un tema adicional, los físicos solares están sorprendidos ante la falta de actividad solar al principio de este su 24° ciclo solar, y lleva a algunos científicos a especular que podríamos estar al borde de otro mínimo Maunder y "pequeña era de hielo". Hay una diferencia abismal con los pronósticos de los físicos solares de la NASA en 2006, de que este ciclo será un "dormido".

Esto lleva a la conclusión de que todavía tenemos un largo camino por delante cuando se trata de pronosticar eventos solares. Aunque el pronóstico del clima espacial esté mejorando, pasarán algunos años aún antes de que podamos leer el Sol con exactitud para decir qué tan activo será un ciclo solar. Entonces, a pesar de la profecía, el pronóstico o el mito, no hay ninguna manera física de decir que la Tierra será azotada por alguna llamarada, mucho menos por una muy grande en 2012. Incluso si nos alcanzara una gran explosión, no será un evento de extinción. Sí, satélites podrían ser dañados, con problemas secundarios como una pérdida de GPS (que podría afectar el control de tráfico aéreo, por ejemplo) o las redes de energía eléctrica pueden ser saturadas por electrojets de auroras, pero nada más extremo que eso.

Pero espere, para eludir el tema, los fatalistas ahora nos dicen que una enorme llamarada solar extenso nos azotará justo cuando el campo geomagnético de la Tierra se debilite y se invierta, dejándonos sin protección de los estragos de una CME... Las razones de que no va a ocurrir en 2012 valen su propio artículo. De modo que no se pierda el próximo "2012: Ninguna reversión geomagnética".

Fuente: Universe Today. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard