20 de Septiembre de 2021
Geofísica

Tres «superfulguraciones» solares sacudieron la Tierra en los últimos 10.000 años

Aunque el Sol es una estrella tranquila, parece haber sufrido al menos tres enormes erupciones en el pasado reciente. ¿Podría ocurrir otra dentro de poco?

Esta imagen muestra (en longitudes de onda del ultravioleta extremo) la emisión de un chorro de plasma por parte del Sol. Esas pequeñas erupciones se producen casi a diario y están relacionadas con los intensos campos magnéticos que hay en las inmediaciones de la superficie de nuestra estrella. Sin embargo, también pueden producirse eventos mucho más potentes, capaces de causar estragos en la Tierra. El análisis de los anillos de crecimiento de los árboles y de los testigos de hielo apunta a que han ocurrido como poco tres episodios así en los últimos 10.000 años. [Observatorio de la Dinámica Solar/NASA]   

De vez en cuando, el Sol registra enormes estallidos de partículas y radiación que pueden causar estragos en la Tierra. Durante más de 150 años, los científicos que estudian esas fulguraciones y sus efectos sobre nuestro planeta se han centrado en un único ejemplo, que parecía el de mayor magnitud: el evento de Carrington de 1859.

Ese año, una erupción del Sol alcanzó la Tierra e inyectó suficiente energía en el campo magnético de nuestro planeta como para desencadenar una enorme tormenta geomagnética, la cual creó hermosas auroras, pero también provocó incendios en las líneas de telégrafo. Por entonces, nuestra infraestructura electrónica era tan primitiva que la tormenta no pasó de ser un inconveniente menor. Pero actualmente los investigadores contemplan el evento de Carrington, junto con otra tormenta de fuerza similar acaecida en 1921, como una inquietante advertencia sobre posibles catástrofes futuras.

No obstante, ambas tormentas palidecen en comparación con un antiguo episodio descubierto en 2012: una tormenta de proporciones gigantescas que se desató en torno al año 775 d.C. y probablemente fue entre diez y cien veces más intensa. «Fue [un hallazgo] realmente asombroso», señala Nicolas Brehm, del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich. «No creíamos que pudiera ocurrir algo de tal magnitud.»

Los científicos piensan que esa antigua tormenta pudo deberse a una «superfulguración», un evento miles de veces más potente que una erupción solar típica y que se produciría en nuestra estrella una vez cada 10.000 años. Es probable que el impacto directo de una de esas superfulguraciones tuviera consecuencias devastadoras para nuestra sociedad globalmente conectada. Por suerte, se trata de eventos poco frecuentes, ¿verdad?

Tal vez no. Los investigadores que estudian los anales geoquímicos de la historia reciente de la Tierra acaban de hallar indicios de otros dos episodios similares.

Un trabajo liderado por Brehm y que se encuentra en la fase de revisión por pares para su publicación en Nature Communications, anuncia el posible descubrimiento de dos eventos solares tremendamente intensos. Uno ocurrió en el año 7176 a.C., cuando las sociedades nómadas de cazadores-recolectores dieron paso a los primeros asentamientos agrícolas, y el otro en el 5259 a.C., mientras el planeta aún se recuperaba de los efectos de la última glaciación.

Se cree que ambos episodios fueron al menos tan intensos como el del año 775 d.C., lo que convierte a ese trío de fulguraciones solares en las más potentes de las que tenemos constancia. Durante la última década, se han buscado otros sucesos extremos como el del siglo VIII. El equipo de Brehm es el primero que encuentra alguno. «Se trata de un gran logro», valora Fusa Miyake, investigadora de la Universidad de Nagoya que lideró en 2012 el estudio que estableció el evento del año 775. Los científicos ahora se refieren a esas superfulguraciones como «eventos de Miyake».

Para remontarse tanto en el tiempo, los investigadores se basan en los análisis químicos de diversas muestras. Estas proceden de los casquetes polares o de árboles antiguos conservados en ciénagas anegadas y en lo alto de las montañas. Cuando las partículas solares alcanzan nuestra atmósfera, pueden producir formas radiactivas de varios elementos, las cuales se acumulan en dichos lugares.

En el caso del carbono, la actividad solar puede formar carbono 14, que es absorbido por los anillos de los árboles a medida que estos crecen. Dado que cada anillo corresponde a un año de crecimiento, eso permite datar de forma muy precisa cualquier pico causado por un aumento de la actividad solar: cuanto más carbono 14 hay en un anillo, más partículas solares impactaron contra nuestra atmósfera en un momento dado.

Los anillos de crecimiento «nos permiten reconstruir los patrones del radiocarbono a lo largo del tiempo», explica Charlotte Pearson, dendrocronóloga del Laboratorio de Investigación de Anillos de Árboles de la Universidad de Arizona y coautora del artículo. «Uno de los factores clave detrás de esas fluctuaciones es la actividad del Sol.»

Los testigos de hielo permiten realizar una datación similar, aunque algo menos precisa, a partir de sus concentraciones de berilio 10 y cloro 36. En conjunto, estos dos métodos sirven para componer un relato muy preciso de los sucesos históricos. Poseemos datos de anillos de crecimiento para la mayor parte del Holoceno, nuestra época geológica actual, que comenzó hace unos 12.000 años. Sin embargo, buscar en ellos indicios como los picos de carbono 14 lleva mucho tiempo: explorar un solo año requiere semanas de análisis y correlaciones cruzadas con diversas muestras de anillos. «Hay 12.000 años de Holoceno y ya hemos examinado el 16 por ciento», afirma Alexandra Bayliss, jefa de datación científica de Historic England y coautora del artículo. «Es una cuestión de tiempo y dinero.»

Brehm y su equipo tuvieron algo de suerte. En el caso del evento del año 7176 a.C., primero apreciaron indicios de un pico de berilio 10 en los testigos de hielo. Luego estudiaron los anillos de árboles y hallaron el correspondiente pico de carbono 14. En cuanto al episodio del 5259 a.C., Bayliss había advertido una laguna en el registro arqueológico en torno a ese período. Al estudiar el carbono 14 en los anillos de crecimiento de la época, el equipo observó otro pico. «Encontramos un enorme aumento» en ambas fechas, apunta Brehm, de una magnitud similar a los picos de las muestras con las que Miyake estableció el evento del año 775 d.C.

Tras el artículo de Miyake en 2012, los científicos no se ponían de acuerdo sobre la causa de los picos. Algunos incluso pensaban que era poco probable que se debieran a una erupción solar. Pero un estudio de 2013 dirigido por Brian Thomas, de la Universidad Washburn, demostró que las fulguraciones solares eran las principales sospechosas.

«Hubo quien propuso [que el pico del año 775] podía deberse a una supernova o incluso a un estallido de rayos gamma», rememora Thomas, que no participó en el reciente trabajo de Brehm y sus colaboradores. «Pero son demasiado inusuales. No encajan tan bien como la explicación solar». Era más probable que los enormes picos correspondieran a un incremento de la actividad solar, posiblemente acompañada de una tormenta geomagnética similar al evento de Carrington, pero mucho más potente. Bayliss señala que «el episodio de Carrington ni siquiera se aprecia» en los anillos de crecimiento y los testigos de hielo, lo que indica que fue minúsculo en comparación con el del año 775.

Aun así, sigue sin estar clara cuál es la relación entre los picos de partículas solares y la intensidad de la tormenta geomagnética resultante, si es que se produce una. «A menudo se asocia la llegada de un gran número de partículas [solares] con una tormenta geomagnética, pero no tiene por qué ser así», aclara Thomas.

Incluso puede que las tormentas geomagnéticas como la de Carrington no generen picos de carbono 14, lo que explicaría su ausencia en los datos de los anillos de crecimiento y de los testigos de hielo. Sin embargo, existen indicios de que el evento del año 775 vino acompañado de potentes auroras registradas en China, lo que apunta a la confluencia de una potente tormenta geomagnética junto a la enorme irrupción de partículas solares. «Es más prudente suponer que todos esos eventos produjeron grandes tormentas geomagnéticas», sentencia Thomas.

Si esa asociación es correcta, implicaría que la Tierra se ha visto sacudida por al menos tres superfulguraciones solares en los últimos 10.000 años. (Es posible que, con el tiempo, aparezcan pruebas de otras en los datos dendrocronológicos que aún no hemos examinado; recordemos que esos datos por analizar representan cuatro quintos del total.) «No parecía demasiado realista que solo se hubiera producido una [superfulguración] en los últimos 10.000 años», indica Pearson. «Pero hasta este momento, cabía la posibilidad de que se hubiera tratado de algo puntual. Ahora que hemos encontrado otras dos, no me parece sorprendente, pero tal vez sí sea preocupante.»

La principal inquietud es que, hoy en día, un evento de ese tipo podría resultar devastador para los satélites en órbita y las infraestructuras de la superficie. En marzo de 1989, una tormenta geomagnética provocó un apagón de 12 horas en Quebec al sobrecargar la red eléctrica de toda la provincia, pese a que fue mucho más débil que el evento de Carrington. En la actualidad, lo más probable es que una tormenta geomagnética producida por un evento de Miyake tuviera efectos mucho mayores, incluidas averías potencialmente catastróficas en la red eléctrica y los satélites.

Sangeetha Abdu Jyothi, de la Universidad de California en Irvine, ha calculado recientemente que una tormenta similar al evento de Carrington podría causar un «apocalipsis de Internet». Las partículas energéticas de una tormenta así podrían derribar los cables submarinos que se extienden entre países, interrumpiendo el tráfico mundial de Internet durante semanas o incluso meses. Solo en Estados Unidos, un desastre de ese tipo podría costar 7000 millones de dólares al día, según las estimaciones de Abdu Jyothi.

Algo aún más fuerte, como un evento de Miyake, podría provocar daños casi incalculables. «De un episodio parecido al de Carrington seguramente podríamos recobrarnos, porque no borraría nuestros datos», opina Abdu Jyothi. «De un evento diez o cien veces más potente, ya no estoy segura. No creo que nadie lo haya simulado. Sospecho que eso causaría una gran pérdida de datos. Puede que desaparecieran todos nuestros registros, los datos bancarios e información sanitaria esencial, y no habría manera de recuperarlos.»

La perspectiva de que nuestra civilización se vea abocada a una nueva «edad oscura» debido a un evento de Miyake parece remota por el momento. Pero algunos cálculos sugieren que la probabilidad de que se produzca un episodio parecido al de Carrington en la próxima década podría ser de hasta un 12 por ciento.

Podemos prepararnos para una erupción de tal magnitud vigilando la actividad solar y apagando los satélites y las redes eléctricas antes de que llegue la fulguración y la consiguiente tormenta geomagnética. Pero protegernos de algo mucho más potente, de un evento de Miyake, tal vez resulte más difícil. Y, en la medida en que seguimos encontrando pruebas de esos fenómenos extremos en los anillos de los árboles antiguos y en los testigos de hielo, no podemos excluir totalmente la posibilidad de que se produzca uno en un futuro próximo.

«Estamos empezando a percatarnos de que el Sol puede ser mucho más energético y activo de lo que pensábamos», concluye Thomas. «Cuando estudiábamos estas superfulguraciones en otras estrellas, uno de los temas de debate era si podrían darse en el Sol. A partir de los registros históricos, parece que el Sol es capaz de llegar a esos niveles. Hay bastantes motivos para preocuparse.»

Jonathan O'Callaghan

Referencia: «Tree rings reveal two strong solar proton events in 7176 and 5259 BCE», Nicolas Brehm et al., 10 de agosto de 2021. Disponible en Research Square [https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-753272/v1].

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