Tormentas solares: científicos explican cómo se detectan y qué se puede hacer para evitar sus consecuencias en la Tierra
Cada tanto, aparecen en los medios noticias alarmistas sobre eyecciones de energía provenientes del sol que pueden causar apagones masivos y grandes daños a las telecomunicaciones.
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Agencia TSSNadia Luna
¿Cómo serían nuestras vidas si nos quedáramos sin luz ni electricidad por mucho tiempo? A Alejandra siempre le obsesionó un poco esta idea. Vive en Buenos Aires y padece bastante los típicos cortes de luz porteños, esos que pueden durar semanas y que todos los veranos vuelven a ser noticia. Un día, una amiga le contó sobre el evento Carrington. Resulta que, en 1859, se produjo una tormenta solar que afectó fuertemente el sistema eléctrico de esa época. Como consistía básicamente en una red de telégrafos, el mundo siguió funcionando sin mucho lío.
Hoy se sabe que estos fenómenos que se producen en el sol pueden causar problemas en las telecomunicaciones y generar apagones masivos, pero, hasta el momento, no hubo tormentas solares más intensas que esa. Sin embargo, esto llevó a Alejandra a hacerse otra pregunta: ¿qué pasaría si se repitiera un evento Carrington en el mundo actual?
El sol emite partículas cargadas y esto se conoce como viento solar. Cuando el viento acelera su velocidad a más de 1000 kilómetros por segundo se convierte en tormenta y las partículas salen eyectadas con fuerza en distintas direcciones.
Así nació el documental Llamarada, dirigido por Alejandra Almirón y estrenado por estos días en el Festival Internacional de Cine Documental de Buenos Aires. Ella intenta responder la pregunta a través de conversaciones con personas de distintas ciudades “para reflexionar sobre el mundo frágil e incierto en el que vivimos”, según indica en la sinopsis. Algunos de los entrevistados son científicos, pero la mayoría no. Por eso, Brando conversó con especialistas en el tema para conocer más sobre las tormentas solares: qué ocurre en el sol, cómo puede afectar a la Tierra, si es posible pronosticarlas y qué estrategias se pueden elaborar para reducir su impacto.
“Las tormentas solares son eventos abruptos que ocurren en el sol y consisten en eyectar un material energéticamente cargado hacia el medio interplanetario. Si estas eyecciones se dirigen hacia la Tierra, pueden afectar nuestras actividades de distintas formas”, explica la doctora en Ciencias Exactas Graciela Molina, investigadora del Conicet en la Universidad Nacional de Tucumán (UNT). La científica dirige el centro de monitoreo Tucumán Space Weather Center (TSWC), desde donde sigue de cerca la actividad del sol.
El sol emite partículas cargadas de manera constante y esto se conoce como viento solar. A veces, el viento acelera su velocidad y pasa de unos 300 kilómetros por segundo a más de 1000 km/s. Es entonces cuando el viento se convierte en tormenta y las partículas salen eyectadas con fuerza en distintas direcciones. “Esto no ocurre todo el tiempo. Hay ciclos donde se produce una mayor cantidad de explosiones solares”, apunta Vanina Lanabere, doctora en Ciencias de la Atmósfera de la Universidad de Buenos Aires (UBA) e integrante del Laboratorio Argentino de Meteorología del esPacio (LAMP). “Justamente ahora estamos entrando en una etapa de mayor actividad solar”, adelanta.
Las luces del norte
Cuenta la mitología nórdica que, para los vikingos, las auroras boreales eran un reflejo de las armaduras de las valquirias, vírgenes guerreras que servían a Odín y se encargaban de elegir a los heroicos caídos en batalla para llevarlos al Valhalla. En tanto, las leyendas esquimales asocian estas famosas luces del norte con senderos que conducen al más allá. La ciencia, por su parte, también aporta su explicación: las auroras son la manifestación clara de que hay una tormenta solar.
Las auroras polares se producen por la interacción entre las partículas solares y el campo magnético terrestre: la magnetósfera. “El campo magnético es como un escudo que protege a la Tierra de las partículas que llegan del sol. Hay que imaginarlo como si fueran líneas que rodean el planeta. Cuando chocan con ellas, las partículas no pueden atravesarlas, pero pueden deslizarse a lo largo de las líneas. De esta manera, llegan a los polos y, al tomar contacto con la atmósfera terrestre, genera esos efectos lumínicos”, indica la doctora en Ciencias Físicas Andrea Costa, investigadora del Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (IATE, Conicet/Universidad Nacional de Córdoba).
Pero mientras las auroras cautivan al público mundial con su espectáculo de luces, otras cosas no tan glamorosas suceden detrás de escena. La doctora en Ciencias Físicas Cristina Mandrini, investigadora del Conicet en el Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE, Conicet/UBA), dirige el grupo de física solar, que se dedica a estudiar estos y otros eventos que ocurren en el sol. Ella explica que las tormentas solares producen dos fenómenos que se pueden dar juntos o por separado: las fulguraciones y las eyecciones coronales de masa.
Además de los apagones, las tormentas solares pueden causar interferencias en las señales de radio, afectar los sistemas de navegación aéreos y dañar los dispositivos electrónicos de los satélites.
“La fulguración es una gran liberación de energía. Para que tengas una idea, las más potentes equivalen a 10.000 millones de bombas de un megatón juntas. Un megatón es un millón de toneladas de TNT, y la bomba de Hiroshima –por ejemplo– fue de medio millón de toneladas de TNT. Esto emite una radiación electromagnética que tarda 8 minutos en llegar a la Tierra y puede interferir en señales de radio, sobre todo de onda corta. También emite partículas energéticas como electrones y protones que tardan un poco más en llegar y son los que pueden dañar a los satélites y afectar a los astronautas”, precisa la investigadora.
En tanto, las eyecciones coronales de masa son más pesadas, por lo que pueden tardar de 1 a 4 días en llegar a la Tierra. “Habrás escuchado varias veces noticias del estilo «en tres días puede haber fallas en las comunicaciones por una tormenta solar». Tienen que ver con este tipo de eyecciones”, dice Mandrini.
El titular que menciona ella es, dentro de todo, bastante neutral. Las tormentas solares suelen dar lugar a noticias alarmistas y con frecuencia pueden encontrarse noticias tituladas así: “¿Podría una tormenta solar acabar con nuestra civilización?”. O “Una supertormenta solar podría «golpear» a la Tierra en cualquier momento... y no estamos preparados”.
Un mundo oscuro
En 1859, se produjo la tormenta solar más extrema registrada hasta el momento, el mencionado “evento Carrington”. Según informes de la época, pudieron verse auroras en latitudes medias cercanas al Ecuador, donde esto no es habitual. En algunos registros, se describía a estas luces como más brillantes que la luna llena. En Estados Unidos y Europa, las líneas telegráficas quedaron inutilizadas.
Otra tormenta solar que quedó para el recuerdo fue la que se produjo en marzo de 1989. Este evento hizo colapsar la red eléctrica de Quebec, Canadá, y dejó a millones de personas sumidas en la oscuridad y sin calefacción en pleno invierno por un lapso de entre 9 y 12 horas. También se vieron auroras en lugares atípicos, que esta vez llegaron incluso hasta bajas latitudes.
“El campo magnético terrestre puede sufrir variaciones debido a las tormentas solares. Esto genera una corriente eléctrica que puede sobrecargar las líneas de alta tensión y producir cortes como el de Quebec. De todos modos, es importante tener en cuenta que este tipo de problemas afecta más que nada a las altas latitudes (zonas cercanas a los polos)”, afirma el doctor en Física Gustavo Mansilla, investigador del Conicet en el Instituto de Física del Noroeste Argentino (Infinoa, Conicet/UNT).
América del Sur se encuentra entre las zonas menos afectadas por las tormentas solares. Sin embargo, tiene una particularidad. Hay una región del campo magnético situada entre el sur de Brasil y el norte de Buenos Aires donde se da un fenómeno conocido como anomalía del Atlántico Sur. “No se sabe por qué, pero, en esa zona, el campo magnético es menos intenso. Esto hace que las partículas lleguen más cerca de la Tierra. Por eso, hay satélites de órbita baja que, cuando pasan por ahí, apagan sus instrumentos para que el choque de las partículas cargadas no produzca sobrecargas. Sin embargo, en lo que respecta a tormentas solares, estas no afectan a esa zona más que a otras”, cuenta Mansilla.
El científico forma parte de un equipo que investiga los efectos de las tormentas solares sobre la ionósfera. Otra línea de estudio es el comportamiento del campo magnético terrestre a largo plazo. “Cada cientos de miles de años se produce una inversión de polos: el polo norte y el polo sur se invierten. Hay evidencia de que esto ya sucedió en el pasado, pero como se produce a escalas de tiempo muy grandes, no es algo que ni siquiera nuestros tataratataratataranietos van a vivir”, aclara.
Recalculando
Además de los apagones, las tormentas solares pueden causar interferencias en las señales de radio y afectar los sistemas de navegación aéreos. También pueden dañar los dispositivos electrónicos de los satélites, y ocasionar la interrupción de servicios como la telefonía celular y los sistemas de posicionamiento global (GPS).
Estos sistemas se usan para muchas actividades. Básicamente, lo que hacen es mandar una señal desde el satélite hacia un receptor en la Tierra para calcular una posición (de una persona, del tráfico de una ciudad, etcétera) en el planeta. Esa señal tiene que atravesar la ionósfera, que es la capa de la atmósfera donde las tormentas solares pueden producir lo que se llama tormentas geomagnéticas. Por eso, cuando se genera un evento de este tipo, se producen fluctuaciones en las señales y errores en los sistemas de posicionamiento.
Las tormentas pueden afectar a la tripulación de los vuelos transpolares por exponerse a la radiación en reiteradas oportunidades. Por eso, muchas veces, ante la alerta los vuelos suelen modificar su ruta.
“Hoy, el impacto de las tormentas solares preocupa más porque casi todas las actividades socioeconómicas recaen en estas tecnologías. Por ejemplo, la agricultura de precisión con posicionamiento satelital y las transacciones bancarias, entre otras. Esto puede traducirse en pérdidas millonarias. También los aviones usan señales de radio para comunicarse con la torre de control y durante estos eventos pueden verse interrumpidas”, comenta Molina.
Por su parte, Lanabere llama la atención sobre otro posible impacto. “Estas descargas también pueden afectar la carcasa de los satélites y generar un proceso de corrosión en los materiales, acortando su vida útil. A su vez, si bien puede afectar a los astronautas, no tiene efectos para las personas que habitan en la superficie de la Tierra. De lo contrario, no se podrían ir a avistar las auroras”, afirma.
Las investigadoras también señalan que donde sí puede haber un efecto es en la tripulación de los vuelos transpolares (por ejemplo, un vuelo que vaya de Estados Unidos a Europa vía el polo norte). Esto no impacta en pasajeros ocasionales, pero sí podría afectar a los tripulantes por exponerse a la radiación en reiteradas oportunidades. Por eso, muchas veces, ante la alerta de una posible tormenta solar, estos vuelos suelen modificar su ruta.
La edad del sol
Como sucede en todas las áreas de la ciencia, sobre tormentas solares hoy se sabe más que ayer y menos que mañana. Si bien se conocen cuestiones como qué procesos ocurren en el sol y qué pasa cuando las partículas interactúan con el campo magnético de la Tierra, hay otros problemas que aún desvelan a las y los científicos de esta área.
“Para empezar, las tormentas solares no suceden de forma regular, sino que son eventos más bien azarosos. Una vez que se eyectan las partículas, también es difícil saber qué dirección van a tomar. Lo que se hace para tener una idea es monitorear el sol constantemente para ver si se acercan a la Tierra”, explica Costa. Por su parte, Molina suma preguntas: “Sabemos que las eyecciones coronales de masa demoran unos 2 o 3 días en llegar a la Tierra. Pero ¿cómo sabemos si cuando arriban a nuestro medio van a producir una tormenta geomagnética? ¿Y cómo sabemos cuál va a ser la magnitud?”.
Mientras los investigadores trabajan en afinar cada vez más la precisión del pronóstico espacial, hay algunos indicios que pueden ayudar. Por ejemplo, se sabe que el sol tiene ciclos que duran unos 11 años. Dentro de ellos, hay etapas de mayor y menor actividad, y una forma de distinguirlas es a partir de las manchas solares. “Las manchas son zonas de la superficie del sol que se ven más oscuras y que tienen una temperatura más fría que el resto de la superficie. Cuando hay más manchas, esto indica que el sol está en su máxima actividad”, dice Mansilla.
El año pasado, el sol comenzó una etapa de alta actividad, lo que significa que hay mayor probabilidad de tormentas solares. Sin embargo, cuando hay baja actividad, también hay que poner atención, ya que ha sucedido que, si bien hay menor cantidad de eventos, algunos de los más severos ocurrieron durante la caída del ciclo solar.
Incertidumbres y certezas
El documental de Almirón sumerge al espectador en la incertidumbre de un mundo distópico donde la humanidad podría quedar a oscuras por tiempo indeterminado. La ciencia, en tanto, busca convertir la incertidumbre en certeza. El problema en solución. La oscuridad en luz. La preocupación en acción.
“Existen muchas sondas y misiones espaciales que están monitoreando continuamente el sol en distintas longitudes de onda. Esos instrumentos nos permiten tener lectura de lo que ocurre y pronosticar cuándo eso puede afectarnos a nosotros”, dice Molina. En eso trabaja el Space Weather Center de Tucumán, que realiza pronósticos utilizando técnicas de computación científica o imagine learning. Pero no solo hacen meteorología del espacio: también se dedican a desarrollar los instrumentos para tal fin. “Generar y gestionar el instrumental específico es estratégico para el país. La información que brindamos no solo tiene uso civil, sino que también trabajamos en el diseño de radares con el Ministerio de Defensa”, cuenta la científica.
Algo similar ocurre en el Laboratorio Argentino de Meteorología del Espacio que integra Lanabere. Liderado por el doctor en Física Sergio Dasso, este grupo se encarga de monitorear la actividad del sol para estimar la probabilidad de que una tormenta solar llegue a la Tierra. Además, hace dos años, los investigadores trabajaron en el proyecto Neurus, que consistió en la instalación de un detector de rayos cósmicos en la Base Marambio para estudiar, entre otras cosas, la actividad solar. “Una de las cosas que más me gusta de mi trabajo es poder generar canales de información y ayudar a que la sociedad esté preparada para cuando ocurran estos eventos”, dice Lanabere.
Los investigadores coinciden en que el problema de fondo no son las tormentas solares en sí, que siempre existieron, sino el hecho de que vivimos en una sociedad cada vez más dependiente de la tecnología.
Pero ¿de qué manera se puede preparar la sociedad para reducir el impacto de las tormentas solares? A través de la elaboración de diversas estrategias. En el caso de los satélites, que de por sí son artefactos preparados para soportar las temperaturas extremas del espacio, lo que se puede hacer es reforzar aún más tanto el diseño como la tecnología de la carga útil. “Hoy, hay muchos que tienen sistemas de corrección ionosférica, que permiten corregir la ruta de la señal automáticamente cuando ocurre una interferencia”, indica Molina.
También se puede aprovechar la alerta emitida por los centros de monitoreo para actuar de forma preventiva. Por ejemplo, ante una posible tormenta solar, los astronautas pueden escudarse detrás de un lugar plomado y evitar que la radiación les afecte. Por su parte, las compañías aéreas pueden posponer vuelos y las empresas de agricultura pueden apagar sus equipos hasta que pase el riesgo.
En cuanto a los apagones, la situación es distinta porque es más difícil proteger el tendido eléctrico y los transformadores de una descarga repentina de tensión. Ante esto, Mandrini propone: “Si no hay manera de evitar que algo pase, lo que se puede hacer es acelerar el tiempo de respuesta. Es decir, si se quema un transformador, hay que tener una logística preparada para solucionarlo lo más rápido posible”.
Finalmente, todos los investigadores consultados coinciden en que el problema de fondo no son las tormentas solares en sí, que siempre existieron, sino el hecho de que vivimos en una sociedad cada vez más dependiente de la tecnología. “La dependencia va desde el uso de un simple semáforo que está coordinado por GPS hasta el funcionamiento de la economía mundial. Por eso, sería bueno trabajar en un protocolo de emergencia para el caso de que ocurra otro «evento Carrington». De esta manera, se evitarían daños y se tomarían rápidas medidas para reparar los que se causen”, concluye Lanabere.
Por Nadia Luna
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