Por Grégory Fléchet, 4 de septiembre de 2024
Desde hace varios meses, nuestro planeta se enfrenta a una intensa actividad eruptiva procedente del Sol. Este fenómeno, que ha provocado las auroras polares que han iluminado recientemente el cielo europeo, también puede perturbar algunos sectores industriales. Para anticipar mejor estas tormentas solares, los científicos están tratando de desarrollar una verdadera meteorología espacial.
En la noche del 10 al 11 de mayo de 2024, en pleno fin de semana de la Ascensión, el cielo de Francia se cubrió de un velo resplandeciente acompañado, en algunos lugares, de un ribete verde cerca de la línea del horizonte. Visibles hasta el sur del país, estas espectaculares composiciones cromáticas dieron lugar a innumerables instantáneas difundidas en las redes sociales por espectadores asombrados. Por sorprendente que parezca, se trataba de auroras boreales [1] que se produjeron en latitudes anormalmente bajas. ¿Cuál es la razón de este acontecimiento excepcional, que normalmente se da en regiones cercanas a los polos? La Tierra está experimentando desde hace varios meses un periodo de intensa actividad solar, que se manifiesta en la multiplicación de erupciones solares en su superficie, con una consecuencia directa en nuestro planeta: tormentas magnéticas especialmente intensas, de las cuales las auroras boreales son el síntoma más visible y maravilloso.
Un ciclo que comenzó en 2019
Nuestro sol alterna constantemente entre fases de relativa calma y períodos de mayor actividad. Estas variaciones siguen a su vez un ciclo cuya duración varía entre 10 y 13 años. La evidencia de esta periodicidad se basa, entre otras cosas, en un seguimiento de las manchas solares que comenzó a mediados del siglo XVIII. Gracias a estas rigurosas observaciones, sabemos que nuestro sol ha experimentado 24 ciclos solares desde 1755 y que un 25.º ciclo, que comenzó en 2019, está a punto de alcanzar su pico de actividad. Una situación corroborada por la presencia de más de un centenar de manchas solares en su superficie, mientras que solo un puñado son visibles en períodos de baja actividad.
Alexis Rouillard, investigador del CNRS en el Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología [2] de Toulouse, explica:
«Estas zonas, que parecen más oscuras porque son varios miles de grados Celsius más frías que la superficie circundante, están asociadas a repentinos aumentos del campo magnético que circula en el interior de la superficie solar y que, de alguna manera, perfora su superficie.La complejización e intensificación del campo magnético en la vertical de las agrupaciones de manchas solares son la causa de las tormentas solares: la expulsión, a velocidades que pueden ir de varios cientos a varios miles de kilómetros por segundo, de penachos de partículas cargadas, es decir, electrones y protones».
Estas tormentas pueden tardar entre uno y cuatro días en recorrer los aproximadamente 150 millones de kilómetros que separan la superficie del Sol de la frontera exterior del campo magnético terrestre.
Al final de su recorrido, las partículas ionizadas expulsadas por el Sol chocan contra la magnetosfera de nuestro planeta, provocando su reconfiguración. Al desplazarse a lo largo de este campo magnético reorganizado, parte de las partículas solares son devueltas a la ionosfera, la capa superior de la atmósfera, donde entran en contacto con las moléculas de oxígeno y nitrógeno. Al interactuar con el campo magnético terrestre, el tormenta solar se convierte en tormenta geomagnética.
Tormentas geomagnéticas y riesgos para las infraestructuras
Las auroras polares son, en cierto modo, el resultado de este encuentro, como detalla Alexis Rouillard:
«Al chocar a gran velocidad con las moléculas, átomos e iones del gas atmosférico, los electrones transportados por la tormenta geomagnética los colocan en un estado de excitación transitoria. Para volver a su nivel de energía inicial, los elementos excitados liberan luz cuyo color depende tanto de su naturaleza como de la composición de la alta atmósfera.»
Por encima de los 200 km de altitud, el rojo resulta de la excitación del oxígeno, presente principalmente en la parte superior de la atmósfera. Entre 100 y 200 km, esta misma especie química produce tonos azules y verdes. Por debajo de los 100 km, el malva se asocia finalmente a la interacción de los electrones con las moléculas de nitrógeno que se concentran en la parte inferior de la atmósfera.
Pero el espectáculo que ofrecen estas auroras boreales oculta una realidad más preocupante. En nuestras sociedades, donde la tecnología ocupa un lugar cada vez más importante, los tormentas solares pueden perturbar gravemente las actividades humanas. La empresa Space X lo aprendió por las malas: en febrero de 2022, perdió cuarenta satélites de telecomunicaciones Starlink durante la fase de puesta en órbita. Si bien la empresa no ha especificado las razones de este fracaso, es muy probable que se deba a un tormenta geomagnética, ya que las partículas aceleradas depositan una fracción de su energía en la parte superior de la atmósfera, provocando un aumento de la temperatura y una expansión de la misma.
Jean Lilensten, director de investigación del CNRS y astrónomo del Instituto de Planetología y Astrofísica de Grenoble [3] confirma:
«Al no haber anticipado la llegada de esta tormenta, la velocidad otorgada a los satélites para permitirles alcanzar su órbita definitiva resultó insuficiente para atravesar esta región de la atmósfera que se había vuelto más densa, provocando su caída prematura hacia la Tierra».
Algunos creen que esta expansión de la atmósfera podría incluso desviar de su trayectoria algunos desechos espaciales que orbitan alrededor de nuestro planeta. Mientras que su número, que ya alcanza los 34 000 solo para fragmentos de más de 10 cm, no deja de aumentar, el riesgo de que uno de estos objetos que viajan a más de 28 000 km/h entre en colisión con un satélite aumenta en caso de erupción solar.
La tormenta magnética también tiene el efecto de modificar la distribución de los electrones en la atmósfera, lo que perturba la propagación de las ondas emitidas por los satélites dedicados a la localización por GPS de nuestros vehículos. Es el percance que sufrieron cientos de explotaciones agrícolas del Medio Oeste (Estados Unidos) durante la tormenta solar de mayo de 2024: el sistema de navegación GPS que permite a los tractores optimizar la distribución de las semillas en estas inmensas parcelas agrícolas dejó de funcionar repentinamente por efecto de las interferencias electromagnéticas.
Algunos sectores industriales estratégicos también pueden verse afectados por corrientes geomagnéticas inducidas derivadas de tormentas magnéticas, corrientes eléctricas que se forman en la superficie de la Tierra como consecuencia de cambios rápidos en el campo magnético. Esto va desde las tuberías para el transporte de hidrocarburos hasta los cables de telecomunicaciones submarinos, pasando por las perforaciones petrolíferas o los sistemas de producción y transporte de electricidad: en Quebec, en marzo de 1989, seis millones de personas se quedaron a oscuras durante casi diez horas tras un fallo masivo en la red eléctrica de la provincia canadiense.
Un episodio importante cada 150 años
Pero la mayor tormenta solar jamás observada y documentada hasta la fecha sigue siendo la del verano de 1859, también conocida como el «evento de Carrington» [4]. Este episodio, tres veces más intenso que el de la pasada primavera, perturbó gravemente las comunicaciones por telégrafo, llegando a provocar la quema de algunos aparatos.
Jean Lilensten informa:
«En un informe publicado en 2013, investigadores estadounidenses estimaron entre 600 y 2600 mil millones de dólares los daños que provocaría una erupción solar de esta magnitud si ocurriera en nuestra actual sociedad tecnológica».
Sabiendo que un tormenta solar de esta potencia se produce en promedio cada 150 años, la inminencia de un fenómeno de esta magnitud no puede descartarse por completo, sin que sepamos decir cuándo ocurrirá. Porque, por sorprendente que parezca, los científicos siguen siendo incapaces de predecir con precisión la aparición de picos de actividad de nuestro astro.
Alexis Rouillard admite:
«Por el momento, no podemos predecir con certeza si una zona activa en la superficie del Sol generará un tormenta magnética, ni con qué intensidad ocurrirá este hipotético evento».
Sabiendo que la erupción solar que provocó el tormenta magnética de 1859 tardó solo 17 horas en llegar a la Tierra, frente a los dos días de la del 10 de mayo de 2024, predecir un episodio eruptivo de este tipo apenas daría tiempo a proteger nuestras infraestructuras más sensibles, desconectándolas.
Un pico de actividad a principios de 2025
En cuanto al ciclo en el que nos encontramos, debería alcanzar su punto máximo a principios de 2025… o un poco antes, nadie puede decirlo en este momento. Solo hay una certeza: los tormentas solares serán más potentes en los próximos meses.
Jean Lilensten advierte:
«A medida que nos acerquemos al apogeo del ciclo, la formación de nuevos cúmulos de manchas solares se producirá cada vez más cerca del ecuador solar. Esta concentración de manchas en la región ecuatorial, acompañada de una acumulación de energía, hace que las erupciones que puedan producirse allí tengan más posibilidades de afectar a nuestro planeta».
Para seguir de cerca la actividad de la Sol, la comunidad científica ha desarrollado en los últimos veinte años una red de observatorios terrestres y espaciales, entre los que se encuentra el satélite estadounidense Solar Dynamics Observatory (SDO). Equipado con sensores de muy alta resolución, este dispositivo situado en órbita geosincrónica, a 36 000 km de la Tierra, vigila continuamente la evolución de la superficie magnetizada y de la muy dinámica corona solar situada a mayor altitud.
Medios de observación reforzados
Pero eso no es suficiente: para predecir mejor las tormentas solares y, por tanto, anticipar mejor los riesgos que suponen para nuestras actividades, es necesario multiplicar por diez la capacidad de vigilancia de nuestro astro. Con este fin, los especialistas de la Organización Francesa de Investigación Aplicada en Meteorología Espacial (Oframe) están estudiando la posibilidad de reforzar la red de sondas y sensores que miden los campos electromagnéticos y las partículas desde la Tierra o su entorno espacial cercano. El despliegue de microsatélites dedicados a la vigilancia de la alta atmósfera y la magnetosfera podría complementar este dispositivo de investigación.
Imagen de ESA (Agencia Espacial Europea).
Alexis Rouillard, codirector de Oframe, explica:
«Se trata de trasladar al entorno Tierra-Sol los métodos de modelización de la meteorología terrestre, que se basan principalmente en la multiplicidad de puntos de medición».
En el marco del programa Solar terrestrial observations and modeling Service (Storms), también se están desarrollando modelos digitales que permiten simular la propagación de los vientos y las tormentas solares que se dirigen hacia la Tierra para predecir las tormentas geomagnéticas.
Para 2031, la Agencia Espacial Europea (ESA) tiene previsto colocar un observatorio de meteorología espacial en el punto de Lagrange n.º 5, un punto de observación situado lejos del eje Sol-Tierra. Mientras que un telescopio situado en órbita alrededor de la Tierra, como es el caso del satélite estadounidense SDO, solo permite una vista «frontal» de las tormentas solares, la instalación de un instrumento en este punto de observación estratégico proporcionaría una visión remota de la tormenta solar. Ventaja: desde esta posición inédita, el futuro satélite de la ESA, bautizado como Vigil, podrá detectar el más mínimo estallido eruptivo de nuestro astro y seguir la propagación de las tormentas solares en dirección a la Tierra hasta el momento de su impacto con nuestro campo magnético.
Hacia una meteorología del espacio
Así, se está creando un verdadero pronóstico del tiempo espacial, destinado a la comunidad científica, pero también a las empresas, que tienen una gran demanda. Aunque este tipo de previsiones aún no ofrecen la posibilidad de anticipar el desencadenamiento de una tormenta solar, ya permiten estimar con precisión, una vez desencadenada la tormenta, en qué momento se sentirán los efectos de tal fenómeno en la Tierra.
Otras iniciativas tienen como objetivo difundir ampliamente los conocimientos sobre el clima espacial. Esta es la misión que se ha fijado el Centro Operativo de Meteorología Espacial de los Alpes [5] (Comea), inaugurado en noviembre de 2023. El Comea pretende producir pronósticos del clima espacial a corto plazo para el público en general.
Olivier Katz, copresidente de la asociación AurorAlpes y meteorólogo del Comea, subraya:
«A través de boletines difundidos semanalmente en televisión, radio o prensa escrita, nuestra iniciativa pretende dar a conocer esta disciplina incipiente que es la meteorología espacial, al tiempo que democratiza los trabajos científicos dedicados a la vigilancia de la Tierra».
Grégory Fléchet nació en Saint-Étienne en 1979. Tras estudiar biología y obtener un máster en periodismo científico, se interesó especialmente por cuestiones de ecología, medio ambiente y salud.
Notas:
[1] Se habla de aurora boreal cuando este fenómeno luminoso se produce en la hemisferio norte y de aurora austral cuando aparece en la hemisferio sur.
[2] Unidad CNRS/Cnes/Universidad Toulouse Paul Sabatier.
[3] Unidad CNRS/Universidad Grenoble Alpes.
[4] La expresión hace referencia al astrónomo británico Richard Carrington (1826-1975), que describió este tipo de tormenta solar.
[5] El Comea cuenta con el apoyo del Instituto de Planetología y Astrofísica de Grenoble, el Observatorio de Ciencias del Universo de Grenoble y la asociación AurorAlpes.
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