¿Ocurrió una supertormenta solar en nuestro Sol entre los años 774 y 775?

Dibujo20121208 Comparison of our data with a four-box carbon cycle simulation

El evento de Carrington en 1859 está considerado producto de la mayor tormenta solar de la que se tiene registro. Entre los años 774 y 775 de nuestra era, el carbono-14 (14C) atmosférico se incrementó de forma brusca, según el registro de árboles muy antiguos en Japón (F. Miyake, K. Nagaya, K. Masuda & T. Nakamura Nature 486: 240-242, 2012). Se creía que una tormenta solar no podía ser responsable de este incremento, pues tenía que ser demasiado intensa (con una energía de unos 2×1028 J). Un nuevo artículo en Nature contradice esta opinión, estimando la energía necesaria a solo ~2×1026 J. Esta tormenta solar sería 20 veces más intensa que el evento Carrington, explicando de forma razonable el suceso ocurrido en los años 774 y 775; si se confirma con nuevos estudios, sería la tormenta solar más importante de los últimos dos milenios. ¿Qué probabilidad hay de que una tormenta solar tan intensa se vuelva a producir en la próxima década? Según los autores del nuevo estudio esta probabilidad es de solo un 0,8% (a mí me parece un probabilidad muy alta). El artículo es Adrian L. Melott, Brian C. Thomas, “Causes of an AD 774-775 14C increase,” Nature 491: E1-E2, 29 Nov 2012 [arXiv:1212.0490].

¿Pueden ocurrir supertormentas solares aún más intensas? El satélite Kepler ha observado supertormentas con energías entre 1027 a 1029 J en estrellas de tipo solar (con temperatura superficial entre 5600 K y 6000 K, y periodos de rotación mayores de 10 días). Un análisis estadístico de estas supertormentas indica que ocurre una de 1027 J cada 800 años y una de 1028 J cada 5000 años. En opinión de los autores de un nuevo estudio, estas supertormentas solares pueden ocurrir en nuestro Sol; se trata de una opinión y los propios autores afirman que se necesitan estudios más detallados para corroborar esta posibilidad. El artículo técnico es Kazunari Shibata et al., “Can Superflares Occur on Our Sun?,” Publ. Astron. Soc. Japan 65, 2013 [arXiv:1212.1361].

Estos artículos no deben engañar a nadie (en mi opinión aprovechan el bulo del fin del calendario maya). Para que se produzca una supertormenta de esta magnitud se tiene que acumular una cantidad tan grande de campo magnético que se requieren muchos años (los autores estiman unos 40 años para la producción de una supertormenta de 1029 J). El Sol está permanentemente observado por varios satélites y una acumulación tan grande de campo magnético dejaría señales que serían observadas con varios años de antelación. Por tanto, podemos estar tranquilos, en los próximos años no habrá ninguna supertormenta solar.

PS: Los datos recopilados por los japoneses se basan en el estudio de dos árboles milenarios de Japón. Fotografías de los troncos, detalles del análisis y más información en la charla Kimiaki Masuda (Solar-Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University), “A signature of cosmic-ray increase in AD774-775 from tree rings in Japan,” ICRR seminar, 27 July 2012.

Las pruebas de supertormentas solares en los dos últimos milenios se recopilan en el artículo de I.G. Usoskin, G.A. Kovaltsov, “Occurrence of extreme solar particle events: Assessment from historical proxy data,” accepted to Astrophys. J, arXiv:1207.5932, Subm. 25 Jul 2012.

Atención, pregunta: ¿Hay que tenerle miedo a las tormentas geomagnéticas fuertes?

La mayor tormenta geomagnética registrada en la Tierra en las últimas décadas fue el 13-14 de marzo de 1989; una lluvia partículas ionizadas que causó estragos en el campo magnético de la Tierra y en nuestros sistemas eléctricos (causó un apagón en Quebec, Canadá, dejando a 5 millones de personas sin electricidad durante 9 horas en pleno invierno y causando daños y pérdidas por unos 2 mil millones de dólares a las empresas del sector; en EEUU y en el Reino Unido causó daños menores). Muchas voces claman que debemos estar preparados para tormentas mucho peores, similares a la que ocurrió en septiembre de 1859 que afectó a las oficinas de telégrafos, induciendo chispas eléctricas en los equipos que produjeron algunos incendios. Se cree que una tormenta de esa escala hoy en día podría resultar desastrosa para nuestra sociedad; un estudio realizado por la Red Eléctrica Nacional del Reino Unido sugiere que una repetición del evento de 1859 dejaría a algunas regiones sin energía eléctrica durante varios meses; estudios realizados en Estados Unidos cuantifican el impacto económico en varios billones de dólares. La fuente de estas terribles tormentas geomagnéticas son las eyecciones de masa coronal, enormes erupciones de plasma que se producen durante las tormentas magnéticas en la atmósfera del Sol. Nos lo cuenta Mike Hapgood, “Astrophysics: Prepare for the coming space weather storm,” Nature 484, 311–313, 19 April 2012. Permíteme un breve resumen.

Los sistemas de predicción de tormentas geomagnéticas fuertes pueden alertar de su llegada con una antelación entre 10 y 60 minutos de antelación gracias a la sonda espacial ACE (Advanced Composition Explorer) de la NASA y con una antelación de unas 6 horas gracias al observatorio STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory) también de la NASA. Sin embargo, hay que mejorar estos pronósticos, ya que su fiabilidad a más largo tiempo es bastante baja. Todos recordamos la falsa alarma de marzo de 2012, cuando se predijo con una antelación de 18 horas una fuerte tormenta geomagnética que al final se quedó solo en un susto.

Los medios de comunicación de masas nos recuerdan a menudo que nos estamos aproximando a un máximo en el ciclo solar actual (que se repite cada 11 años más o menos) y que ello podría ser causa de gigantescas erupciones solares (como algunas de las que se han producido desde enero de 2012 y que hemos visto en todos los telediarios). Sin embargo, como muestra la figura de arriba, no hay una clara entre el ciclo solar y las tormentas geomagnéticas más importantes de las que se tienen registros (el evento de 1859 ocurrió fuera de un máximo del ciclo correspondiente). De hecho, se espera que el próximo máximo solar, alrededor de 2013 o 2014, será bastante débil.

Los modelos de ordenador para predecir las tormentas geomagnéticas están todavía en su infancia. Entender cómo las eyecciones de masa coronal se propagan por el espacio interplanetario, inyectan energía en la magnetosfera de la Tierra y cómo afecta la tormenta geomagnética resultante a la composición, las temperaturas y las velocidades de la parte alta de la atmósfera todavía está lejos. Los modelos actuales simplifican mucho toda la complejidad de la física implicada en estos fenómenos en aras a una mayor eficiencia computacional. Bajo estas restricciones el poder predictivo de los modelos es muy limitado.

Por todo ello es importante que la industria de la generación y transporte de la energía eléctrica sea consciente de la amenaza que suponen las tormentas geomagnéticas (como la de 1989 en Quebec) y tome medidas para evitar o al menos minimizar sus consecuencias. Un diseño más adecuado de las redes de transporte de la energía eléctrica puede lograr que sean mucho más robustas ante fluctuaciones de potencia y mediante el uso de suficientes generadores de reserva se podría capear en gran medida los efectos de la tormenta geomagnética. La industria de la aviación también tendría que tomar medidas. En la actualidad múltiples estudios están considerando cuáles son las medidas más rentables, tanto a priori como a posteriori.

Las tormentas geomagnéticas constituyen una seria amenaza a nuestra sociedad tecnológica y se requieren de fuertes inversiones en ciencia básica para avanzar en nuestro conocimiento sobre ellas. Sin esta ciencia básica será difícil que podamos predecir cuándo van a ocurrir y diseñar los sistemas de prevención que minimizarán sus consecuencias.