Superfulguraciones solares

Aunque el Sol es una estrella tranquila, parece haber sacudido nuestro planeta con varias erupciones enormes en un pasado no muy lejano. ¿Podría ocurrir otra dentro de poco?

[NASA, OBSERVATORIO DE DINÁMICA SOLAR Y EQUIPOS CIENTÍFICOS DE LOS INSTRUMENTOS AIA, EVE Y HMI (todas las fotos)]

En síntesis

Las superfulguraciones son enormes explosiones estelares, miles de veces más potentes que una erupción solar típica, que generan grandes chorros de partículas y radiación.

Los análisis isotópicos en anillos de crecimiento y testigos de hielo muestran que la Tierra se ha visto sacudida por al menos tres superfulguraciones solares en los
últimos 10.000 años.

Las tormentas geomagnéticas que acompañan a tales eventos representan una amenaza para nuestra sociedad globalmente conectada, que podemos tratar de prevenir vigilando la actividad solar.

En ocasiones, el Sol emite enormes chorros de partículas y radiación que pueden causar estragos en la Tierra. Durante más de 150 años, los científicos que estudian tales estallidos y sus efectos en nuestro planeta se han centrado en el que parecía el ejemplo por antonomasia: el evento de Carrington de 1859. Aquel año, una erupción solar alcanzó la Tierra e inyectó suficiente energía en su campo magnético como para desatar una potente tormenta geomagnética, que creó hermosas auroras, pero también provocó incendios en las líneas de telégrafo. La tormenta causó daños limitados en la infraestructura eléctrica de la época, por lo que se consideró un inconveniente menor. Pero hoy los investigadores contemplan el evento de Carrington, junto con otra tormenta de intensidad similar acaecida en 1921, como una inquietante advertencia de posibles catástrofes futuras.

El primer indicio de que las tormentas solares podían ser aún más virulentas llegó en 2012, cuando se descubrió que en torno al año 775 tuvo lugar una gigantesca tormenta entre diez y cien veces más intensa que el evento de Carrington. «Fue verdaderamente asombroso», señala Nicolas Brehm, de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich. «No pensábamos que pudiera ocurrir algo de tal magnitud.»

Los expertos aventuraron 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. Si una de esas superfulguraciones nos alcanzara de lleno, las consecuencias para nuestra sociedad globalmente conectada serían devastadoras.

Y esos fenómenos parecen más comunes de lo que se pensaba: los investigadores que estudian los registros geoquímicos de la historia reciente de la Tierra han hallado indicios de otros dos episodios similares.

Un trabajo dirigido por Brehm, que se halla en fase de revisión para su publicación en Nature Communications, anuncia el posible descubrimiento de dos estallidos solares tremendamente intensos. Uno se habría producido en el año 7176 a.C., cuando las sociedades nómadas de cazadores-recolectores daban paso a los asentamientos agrícolas, y el otro en 5259 a.C., mientras el planeta salía de la última glaciación. Se cree que ambos episodios fueron al menos tan potentes como el del año 775. Los expertos se han pasado el último decenio buscando eventos extremos similares al del siglo viii, pero Brehm y sus colaboradores son los primeros en hallar uno. «Se trata de un gran logro», valora Fusa Miyake, investigadora de la Universidad de Nagoya que en 2012 lideró el estudio que desveló la tormenta de 775. Los científicos se refieren ahora a esas superfulguraciones como «eventos de Miyake».

Los investigadores buscan esas erupciones solares mediante análisis químicos de diversas muestras, procedentes de los casquetes polares y de árboles antiguos conservados en ciénagas anegadas o en lo alto de las montañas. Cuando las partículas solares alcanzan la atmósfera, generan isótopos radiactivos de distintos elementos, los cuales se acumulan en esos lugares. Por ejemplo, la actividad del Sol puede formar carbono 14, que es absorbido por los árboles a medida que crecen. Dado que cada anillo del tronco de un árbol corresponde a un solo año de crecimiento, los científicos pueden datar de forma muy precisa cualquier pico en la concentración del isótopo causado por un aumento de la actividad solar: cuanto más carbono 14 contenga un anillo, más partículas solares incidían sobre nuestra atmósfera en ese momento.

Los anillos de crecimiento «nos permiten reconstruir los niveles de 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 de Brehm. «La actividad del Sol es uno de los principales factores detrás de esas fluctuaciones.»

Emisión de una fulguración y grandes cantidades de plasma en una región solar de intensa actividad.

El estudio de la concentración de berilio 10 y cloro 36 en testigos de hielo permite realizar mediciones similares, si bien algo menos precisas. Y la combinación de ambos métodos puede ayudarnos a tejer un relato preciso de los acontecimientos históricos. Poseemos datos de anillos de crecimiento para la mayor parte del Holoceno (nuestra época geológica actual, que comenzó hace unos 12.000 años), pero inspeccionarlos en busca de picos de carbono 14 es un proceso lento: explorar un solo año requiere semanas de análisis y correlaciones entre diversas muestras de anillos. «El Holoceno abarca 12.000 años y hemos examinado el 16 por ciento», afirma Alexandra Bayliss, jefa de datación científica de Historic England (organismo público dedicado a la preservación del patrimonio histórico de Inglaterra) y coautora del artículo. «Es una cuestión de tiempo y dinero.»

La suerte se alió con Brehm y su equipo. En el caso del evento del año 7176 a.C., primero apreciaron indicios de un pico de berilio 10 en los testigos de hielo. A continuación, estudiaron los anillos de los árboles y hallaron el correspondiente pico de carbono 14. En cuanto al episodio de 5259 a.C., Bayliss había advertido una laguna en los datos arqueológicos en torno a ese período. Al analizar el contenido en carbono 14 de los anillos de crecimiento de la época, el equipo observó otro pico. «Encontramos aumentos muy acusados» en ambas fechas, apunta Brehm, de una magnitud similar a los que halló Miyake en las muestras que revelaron el evento del año 775.

Cuando Miyake y su equipo presentaron sus resultados en 2012, los científicos no se ponían de acuerdo sobre la causa de los picos. Algunos incluso consideraban poco probable que guardaran relación con las erupciones solares. Pero un estudio de 2013 dirigido por Brian Thomas, de la Universidad Washburn, demostró que las fulguraciones eran las principales sospechosas. «Hubo quien propuso que [el pico de 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 esos fenómenos son demasiado infrecuentes. No encajan tan bien como la hipótesis del origen solar.» Lo más probable, sostiene Thomas, es que esos picos tan acusados correspondieran a un incremento de la actividad solar, posiblemente acompañado de una tormenta geomagnética similar a la de Carrington, pero mucho más potente. Bayliss subraya que «el evento de Carrington ni siquiera se aprecia» en los anillos de crecimiento y los testigos de hielo, por lo que, en comparación, su magnitud habría sido minúscula.

El estudio de la concentración de berilio 10 y cloro 36 en testigos de hielo permite realizar mediciones similares, si bien algo menos precisas. Y la combinación de ambos métodos puede ayudarnos a tejer un relato preciso de los acontecimientos históricos. Poseemos datos de anillos de crecimiento para la mayor parte del Holoceno (nuestra época geológica actual, que comenzó hace unos 12.000 años), pero inspeccionarlos en busca de picos de carbono 14 es un proceso lento: explorar un solo año requiere semanas de análisis y correlaciones entre diversas muestras de anillos. «El Holoceno abarca 12.000 años y hemos examinado el 16 por ciento», afirma Alexandra Bayliss, jefa de datación científica de Historic England (organismo público dedicado a la preservación del patrimonio histórico de Inglaterra) y coautora del artículo. «Es una cuestión de tiempo y dinero.»

La erupción de esta protuberancia solar, mucho mayor que un planeta, liberó enormes cantidades de materia y radiación

Con todo, sigue sin quedar clara la relación entre los picos de partículas solares y la intensidad de la tormenta geomagnética resultante. «A menudo se asocia la llegada de un gran número de partículas con una tormenta geomagnética, pero eso no tiene por qué ser así», puntualiza Thomas. Incluso puede que las tormentas geomagnéticas como la de Carrington no generen picos de carbono 14, lo que explicaría que no la hayamos detectado en los anillos de crecimiento ni en los testigos de hielo. Sin embargo, existen indicios de que el evento del año 775 vino acompañado de intensas auroras registradas en China, lo que apunta a la ocurrencia de una fuerte tormenta geomagnética junto a la irrupción masiva de partículas solares. «Es más prudente suponer que todos esos eventos fueron grandes tormentas geomagnéticas», sentencia Thomas.

Si esa asociación es correcta, eso implicaría que la Tierra se ha visto sacudida por al menos tres superfulguraciones solares en los últimos 10.000 años. (Puede que en el futuro se descubran más en ese 84 por ciento de datos dendrocronológicos donde aún no se han buscado picos de carbono 14.) «No parecía demasiado realista que solo se hubiera producido una [superfulguración] en los últimos 10.000 años», indica Pearson, «aunque hasta ahora cabía la posibilidad de que hubiera sido un evento puntual. Haber hallado otras dos no me parece sorprendente, aunque quizá sí sea preocupante».

Y es que, de producirse hoy en día, un episodio de ese tipo podría resultar devastador para los satélites en órbita y las infraestructuras terrestres. En marzo de 1989, una tormenta geomagnética mucho más débil que el evento de Carrington provocó un apagón de 12 horas en Quebec al sobrecargar la red eléctrica de toda la provincia. En la actualidad, lo más probable es que una tormenta geomagnética asociada a un evento de Miyake tuviera efectos mucho más generalizados, como averías potencialmente catastróficas en la red de suministro eléctrico 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 incluso ocasionar un «apocalipsis de Internet». Las partículas energéticas de una tormenta así podrían inutilizar los cables submarinos que se extienden entre países e interrumpir 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 intenso, como un evento de Miyake, causaría daños casi incalculables. «Seguramente podríamos recobrarnos de un episodio parecido al de Carrington, porque no borraría nuestros datos», opina Abdu Jyothi. «Con un evento diez o cien veces más potente, ya no estoy tan segura. No creo que nadie lo haya simulado, y sospecho que provocaría una gran pérdida de datos. Podrían desaparecer todos nuestros registros, los datos bancarios e información sanitaria esencial, y no habría forma de recuperarlos.»

Un agitado remolino de campos magnéticos retorcidos impulsa los estallidos que definen el ciclo de actividad solar de 11 años.

Por el momento, la perspectiva de que nuestra civilización se vea abocada a una «edad oscura» debido a un evento de Miyake parece remota. Pero algunos cálculos sugieren que la probabilidad de que se produzca un episodio como el de Carrington en la próxima década podría ser de hasta un 12 por ciento. Podemos prepararnos para una erupción de esa magnitud vigilando la actividad solar, con el fin de apagar los satélites y las redes eléctricas antes de que llegue la fulguración y la posterior tormenta geomagnética. Pero protegernos de un evento de Miyake tal vez resulte más difícil.

Entretanto, los científicos siguen hallando pruebas de otros eventos solares extremos en los anillos de crecimiento de los árboles antiguos y en los testigos de hielo. «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 debates era si podrían tener lugar en el Sol. Y a la luz de los registros históricos, parece que sí es posible.»

Jonathan O'Callaghan

Este artículo apareció publicado en línea en la sección de Actualidad Científica el 20 de septiembre de 2021.

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