La Tierra está bañada por la luz y el Sol en las longitudes de onda de la luz visible y del infrarrojo, su brillo parece similar día tras día, pero la realidad va más allá. En las longitudes de onda del ultravioleta y de los rayos X, la actividad solar varía drásticamente. La intensidad de la radiación ultravioleta emitida por el Sol cambia a lo largo del Ciclo Solar que se repite aproximadamente cada 11 años. Durante el pico de actividad, conocido como máximo solar, el campo magnético se transforma. Significa que los polos norte y sur del Sol cambian de lugar y demoran poco más de una década en volver a la posición inicial.
Los caprichos del Sol
La cambiante actividad solar está relacionada con los mecanismos que generan el campo magnético del Sol y aunque es un proceso que todavía no se comprende con precisión, cada día se logran identificar más pistas. En el estudio del Sol cobra gran importancia el concepto de manchas solares, áreas de fuerzas magnéticas en la superficie solar que aparecen como manchas más oscuras porque son más frías, resultado del flujo magnético desde el interior del astro.
Durante el máximo solar como el que atravesamos, hay gran cantidad de manchas solares que pueden durar horas, días e incluso meses. Se considera que comienza un nuevo ciclo solar cuando se identifican grupos de manchas solares en latitudes más altas. Las cifras oficiales de manchas solares diarias y mensuales las determina el Centro mundial de Datos en el Observatorio Real de Bélgica, a través del Índice de Manchas Solares y Observaciones Solares.
Las erupciones solares producen grandes cantidades de radiación electromagnética cerca de las manchas solares. Estas explosiones repentinas de energía electromagnética viajan a la velocidad de la luz y pueden durar de minutos a horas. Por otra parte, las eyecciones de masa coronal (conocidas como CME por sus siglas en inglés) son grandes nubes de plasma y campo magnético lanzadas al espacio. Ambos fenómenos son condicionantes para las tormentas solares que definen el clima espacial.
Los científicos de la NASA han demostrado que este mes ha sido, literalmente, el más tormentoso para el gran astro. Durante la primera semana de mayo sucedieron grandes erupciones solares y eyecciones de masa coronal. Estos fenómenos lanzaron hacia la Tierra campos magnéticos con nubes de partículas cargadas que crearon la tormenta solar más fuerte que ha llegado a nuestro planeta en dos décadas. Así se generó un enorme despliegue de auroras percibidas en diferentes puntos de la geografía terrestre, de hecho, se considera que se ha tratado de la mayor exhibición de estos fenómenos luminosos en 500 años.
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Las llamadas auroras boreales son cintas brillantes de luz que se entrelazan en las regiones polares de la Tierra. Son una delicada advertencia de que nuestro planeta está bajo “el ataque” de una estrella vecina: el Sol. Las partículas cargadas de energía de estos eventos son transportadas por el viento solar. Chocan contra las partículas de oxígeno y nitrógeno de la atmósfera terrestre y a medida que estas partículas de aire desprenden la energía que recogieron de la colisión, cada átomo comienza a brillar en un color diferente.
A partir del 10 de mayo las CME alcanzaron la Tierra creando una tormenta geomagnética de larga duración que se clasificó como G5, el nivel más alto para estos fenómenos. Teresa Nieves Chinchilla, directora interina de la Oficina de Análisis del Clima Espacial Luna a Marte (M2M) de la NASA, ha dicho que estos eventos le han dado material a los científicos para años de estudio, que ayudarán a probar los límites de los modelos de clima espacial y la comprensión de las tormentas solares.
La NASA calculó velocidades de hasta tres millones de mph en las eyecciones de masa coronal. Sólo del 3 al 9 de mayo, el Observatorio de dinámica Solar de la NASA pudo observar 82 erupciones solares importantes que provinieron de dos regiones activas del Sol, llamadas AR 13663 y AR 13664. Fue la antesala de la tormenta solar más poderosa de este ciclo solar 25, acaecida el 14 de mayo y clasificada como una X8,7.
Especialistas en heliofísica de la NASA, como Elizabeth MacDonald, han dicho que los reportes de auroras vinieron incluso de latitudes inusualmente bajas para estos fenómenos, como el sur de EU y el norte de la India. Para la percepción no bastan las grandes herramientas tecnológicas de las agencias espaciales, sino el poder de la ciencia ciudadana. Desde el 10 de mayo, miles de informes fueron recibidos en sitios de ciencia ciudadana, como Aurorasaurus.
Una persona que ve una aurora puede subir su informe en su app o a través de su página web. La información se publica a la espera de su verificación por parte de otro usuario de la comunidad. Se deben señalar varios aspectos: lugar de la observación, momento de inicio del fenómeno, cuándo finalizó o si sigue en marcha, sus colores, el tipo de aurora, su posición en el cielo y su nivel de actividad.
Con esta información en la página aparece un mapa con iconos que identifican las auroras que han sido verificadas, las desmentidas y las que están pendientes de confirmación. Además, incluye una masa de color que, en función de su tonalidad, indica las probabilidades de contemplar una aurora, así como una línea roja que recorre los lugares en los que se estima se podrá disfrutar de este fenómeno en las próximas horas.
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Efectos en la Tierra y en el espacio
Además de disfrutar de los colores de estas explosiones de partículas que llegan hasta la Tierra, existen otras implicaciones en estos fenómenos. Antes de la tormenta, el Centro de Predicción del clima Espacial de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, envió notificaciones a los operadores de redes eléctricas y satélites comerciales para ayudar a mitigar impactos potenciales, pues los fenómenos relacionados con el clima espacial pueden afectar los sistemas de aviación, redes eléctricas, sistemas de posicionamientos global (GPS), así como comunicaciones por radio y satélite.
Hace una década, un estudio de Lloyds of London (una aseguradora británica) predijo que las tormentas climáticas espaciales más extremas podrían afectar entre 20 y 40 millones de personas sólo en EU y causar pérdidas hasta de 2.6 trillones de dólares.
Tener información sobre los eventos solares que influyen en la atmósfera superior de la Tierra es fundamental para entender el impacto del clima espacial en los satélites y misiones espaciales, así como infraestructura terrestre y espacial. Varias misiones espaciales apagaron preventivamente ciertos instrumentos o sistemas para evitar problemas.
Existen nuevos proyectos de misiones que se preparan para medir mejor esta actividad. UNa de ellas es Constelación de Dinámica Geoespacial (GDC) de la NASA y el Acoplamiento Dinámico Atmósfera Neutral-Ionosfera (DYNAMIC) serán capaces de medir con exactitud cómo responde la atmósfera de la Tierra a los flujos de energía de las tormentas solares. Estas mediciones no sólo serán fundamentales en nuestro planeta, sino también para las próximas misiones con humanos a la Luna y posteriormente a Marte, de hecho, ahora los estudios se concentran en este último planeta, pues la región activa que generó la tormenta en la Tierra está ahora comenzando a mostrar su impacto en el planeta rojo.
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En cierta medida, el campo magnético de la Tierra nos protege contra los efectos de estas tormentas, pero Marte perdió su campo magnético hace mucho tiempo por lo que es más vulnerable a las partículas de energía del Sol. Los investigadores esperan que el máximo solar en curso, también brinde oportunidad de averiguar qué tanta protección contra la radiación necesitarán los astronautas.
La misión MAVEN (Atmósfera de Marte y Evolución de Materiales Volátiles) realiza observaciones sobre radiación, partículas solares y otros fenómenos desde lo alto de la atmósfera marciana. Por otra parte, el rover Curiosity complementa información de los efectos de estas moléculas en la superficie del planeta rojo. MAVEN incluso tiene un sistema de alerta temprana que avisa a otros vehículos espaciales de Marte cuando se incrementan los niveles de radiación.
Las posibilidades de investigación no terminan aquí, para los científicos el máximo solar también es la gran oportunidad de saber por qué Marte pasó de ser un mundo cálido y acuático similar a la Tierra para convertirse en el desierto helado que es en la actualidad, y bajo qué variables podría sucederle algo similar a nuestro planeta. Es así que las espectaculares tonalidades de las auroras que cubren el cielo con una gama de violetas, rojos y verdes podrían convertirse en respuestas a las preguntas sobre el pasado y el futuro del Universo.