Las tormentas solares extremas pueden surgir de la nada. ¿Estamos realmente preparados?


Una tormenta solar sorpresiva en 2003 interrumpió cientos de vuelos en todo el mundo, provocó que los controladores de las naves espaciales perdieran el rastro de los satélites de órbita terrestre baja durante días y cortaron la energía a decenas de miles de personas en Suecia. Ahora, casi 20 años después, uno de los principales pronosticadores del clima espacial del mundo admite que nuestra estrella que da vida todavía puede tomarnos desprevenidos.

Una eyección de masa coronal (CME) capturada por la NASA y el Observatorio Heliosférico y Solar (SOHO) de la ESA. (Crédito de la imagen: NASA/GSFC/SOHO/ESA)

Octubre de 2003 fue un mes tranquilo en el Centro de Predicción del Clima Espacial (SWPC) de la Administración Nacional Atmosférica y Oceánica de los Estados Unidos (NOAA). El sol adormecido se dirigía hacia un mínimo en su ciclo de actividad de 11 años, produciendo unas mediocres 100 manchas solares al mes. En una semana, todo cambió. El sol estalló con el grupo más grande de manchas solares en más de 10 años y azotó a la Tierra con un aluvión de bengalas y erupciones de plasma que desató el evento meteorológico espacial más vicioso de la historia reciente.

«Recuerdo esa semana de octubre con bastante claridad», dijo a Space.com Bill Murtagh, coordinador del programa SWPC de la NOAA, quien en ese momento era un meteorólogo espacial de servicio. «En parte porque era mi cumpleaños, pero sobre todo porque el sol era realmente normal. No teníamos idea de lo que iba a pasar solo una semana después».

El evento, que desde entonces entró en los libros de historia como las tormentas solares de Halloween, ni siquiera fue lo peor que el sol es capaz de hacer. De hecho, las tormentas de 2003 desencadenaron solo alrededor de una décima parte de la energía de las dos tormentas solares más poderosas en la historia registrada: el llamado Evento Carrington de 1859 y la Tormenta del Ferrocarril de Nueva York de 1921, las cuales en ese momento interrumpieron los servicios de telégrafo. por todo el mundo.

Las cosas han cambiado desde aquellas tormentas. El telégrafo es cosa del pasado ahora, pero muchas tecnologías nuevas, en las que confiamos cada vez más, son igualmente vulnerables a los estallidos del clima espacial. El problema es, dice Murtagh, que los pronosticadores del clima espacial son solo marginalmente mejores para predecir esas tormentas que en 2003.

«De hecho, identificamos el clima espacial en algunos de nuestros documentos de seguridad nacional como una de las pocas amenazas que podrían tener un impacto a nivel nacional o incluso global», dijo Murtagh. “Es como la pandemia. Y hemos visto lo que sucedió con la pandemia”.

Las erupciones solares llegan a la Tierra en cuestión de minutos e interrumpen la transmisión de señales de radio en la atmósfera. (Crédito de la imagen: NASA/SDO/helioviewer.org)

No verlo venir

¿Qué pasó con el sol durante esa fatídica semana de 2003 cuando pasó de estar quieto a enloquecer con tan poca advertencia? Giró sobre su eje, como lo ha hecho durante eones, revelando un cúmulo de manchas solares 13 veces el tamaño de la Tierra que debe haber estado hirviendo a fuego lento fuera de la vista de los observadores durante bastante tiempo.

Las manchas solares son regiones más frías en la superficie del sol donde el campo magnético de la estrella se distorsiona tanto que las líneas magnéticas eventualmente estallan, liberando radiación en forma de erupciones solares y plasma en forma de eyecciones de masa coronal (CME).

Una vez que la mancha solar de octubre de 2003 apuntó a la Tierra, se produjo un aluvión de 17 erupciones solares y CME, lo que provocó apagones de radio generalizados y tormentas geomagnéticas en la atmósfera de la Tierra.

Durante esa semana, el 59 % de las misiones espaciales de la NASA «experimentaron efectos», según un informe de la NOAA (opens in new tab). El satélite de observación avanzada de la Tierra 2 de Japón perdió contacto con el control terrestre durante las tormentas y nunca lo recuperó. La Red de Vigilancia Espacial de EE. UU., que monitorea objetos en el espacio, perdió por completo el rastro de todos los satélites y fragmentos de desechos espaciales en la órbita terrestre baja durante varios días. Partes del planeta experimentaron apagones de radio y GPS, lo que causó pérdidas financieras a las compañías de aviación, que tuvieron que desviar cientos de vuelos. En la ciudad sueca de Malmö fallaron las líneas de transmisión de energía de alto voltaje; el consiguiente apagón de una hora de duración atrapó a las personas en los ascensores y detuvo los trenes en seco.

«En el transcurso de ese período de dos semanas, tuvimos lo que a menudo llamo el Gran Despertar», dijo Murtagh, quien luego dirigió un equipo detrás del extenso informe de la NOAA que investiga los impactos del incidente. «Había tantos sectores diferentes repentinamente afectados e interesados ​​en nuestras alertas».

¿Conocemos algo mejor?
Avance rápido casi 20 años. El sol sigue girando sobre su eje, y los meteorólogos espaciales todavía tienen muy poca información sobre lo que sucede en el lado opuesto a la Tierra.

Al monitorear las manchas solares visibles, obtienen una idea aproximada de la probabilidad de que ocurra una erupción solar o una CME. Sin embargo, no tienen forma de saber la hora exacta y la fuerza de un estallido inminente, y solo tienen una capacidad limitada para predecir su impacto en la Tierra.

La eyección de masa coronal tarda hasta tres días en llegar a un planeta pero sus efectos suelen durar más. (Crédito de la imagen: NASA/Centro de Vuelo Espacial Goddard)

El caos de las tormentas de Halloween fue causado por erupciones solares y CME por igual. Ambos fenómenos se originan en las manchas solares cuando los campos magnéticos retorcidos en esas regiones se rompen y se vuelven a conectar. Los dos a menudo vienen de la mano pero llegan a la Tierra en diferentes escalas de tiempo.

«La llamarada solar es radiación electromagnética, que es esencialmente luz, incluidas las longitudes de onda visibles y todas las demás, incluidos los rayos gamma y las frecuencias de radio», dijo a Space.com Juha Pekka Luntama, jefe de clima espacial de la Agencia Espacial Europea (ESA). «En el momento en que lo vemos, ya está afectando la ionosfera de la Tierra y causando interrupciones».

La radiación de las erupciones solares «ioniza la atmósfera superior a altitudes superiores a los 80 kilómetros [50 millas]», dijo Luntama. «Excita los átomos y las moléculas allí y eso puede afectar la propagación de la señal de los satélites [GPS y GNSS]. Si tiene un receptor GPS o GNSS, verá un error de navegación porque las características de la atmósfera superior cambian».

Las erupciones solares tienen diferentes intensidades, y las más potentes se clasifican como X-flares. La fuerza de la llamarada se especifica aún más mediante un número, y cada dígito sucesivo representa un múltiplo de la fuerza básica. Durante las tormentas de Halloween, el sol disparó una llamarada X28 sin precedentes, la más poderosa jamás medida, que, según la NASA(opens in new tab), sobrecargó temporalmente los sensores satelitales. Esa bengala, dijo Luntama, desactivó los sistemas de GPS en América del Norte durante varias horas. Según la NOAA, el error de posicionamiento de los sistemas de navegación basados ​​en GPS utilizados en la aviación era tan grande que el sistema era completamente inutilizable.

Mientras que el impacto de la llamarada solar afecta inmediatamente al lado diurno del globo, las CME, que frecuentemente surgen del sol durante el mismo estallido de las líneas del campo magnético, permiten a los pronosticadores del clima espacial algo de tiempo para prepararse.

«Los efectos de la llamarada solar duran unas pocas horas en el peor de los casos», dijo Luntama. «Las condiciones vuelven a la normalidad, y luego llega la CME y comienza la tormenta geomagnética. Así que está el primer impacto, luego hay un poco de brecha. Y luego hay otro impacto. Y todos provienen del mismo evento solar. .»

Las CME tardan hasta tres días en llegar a la Tierra. En algunos casos, la orientación de su campo magnético es tal que son repelidos por el escudo magnético de la Tierra y no se produce una tormenta geomagnética.

El satélite DSCOVR de la NOAA mide la fuerza de una eyección de masa coronal aproximadamente una hora antes de que golpee la Tierra. (Crédito de la imagen: NOAA)

El Observatorio Climático del Espacio Profundo de la NOAA, o DSCOVR, a aproximadamente 1 millón de millas (1,5 millones de kilómetros) de distancia de la Tierra hacia el sol, proporciona una advertencia avanzada de la fuerza de la próxima tormenta geomagnética aproximadamente una hora antes de que la CME llegue a la Tierra. Las tormentas de Halloween, sin embargo, produjeron una CME tan fuerte que sus impactos fueron claros casi tan pronto como estalló desde el sol.

«Ese evento en particular que ocurrió el 28 de octubre fue tan impresionante que entendimos cuán grande sería el impacto mucho antes de que alcanzara [DSCOVR]», dijo Murtagh. «En realidad, estábamos pronosticando la tormenta geomagnética más extrema [directamente] de la erupción del sol. Esa podría haber sido la única vez que lo hicimos».

Preparándonos

A pesar de décadas de investigación, los científicos todavía saben muy poco sobre la actividad del sol y las complejidades del clima espacial que produce. Si bien en muchos países, las tormentas solares severas están en las listas de eventos peligrosos que podrían tener impactos en todo el país, el progreso para mitigar las posibles consecuencias no es tan rápido como debería ser, admite Murtagh. Sin embargo, dice, la conciencia ha mejorado y existen políticas para minimizar la interrupción.

«No hay duda de que ahora somos mejores de lo que éramos en muchas áreas», dijo Murtagh. “Por ejemplo, en el sector de la energía, el gobierno de los EE. UU. solicitó a las empresas involucradas en la transmisión de electricidad que hicieran evaluaciones de vulnerabilidad de sus equipos ante estas tormentas geomagnéticas y hicieran algo al respecto. Por otro lado, ahora hay nuevos problemas, por ejemplo con el nuevas megaconstelaciones de satélites».

La Agencia Espacial Europea planea lanzar una nueva misión de observación del sol para pronosticar el clima espacial. (Crédito de la imagen: ESA)

Un incidente en febrero de 2022 demostró la gravedad de los problemas que el clima espacial puede causar a los operadores de satélites cuando SpaceX perdió un lote de nuevos satélites Starlink después de lanzarlos a una tormenta geomagnética leve. Las perturbaciones en la atmósfera superior hicieron que los satélites perdieran altitud y cayeran hasta su desaparición. Otros operadores también han estado reportando problemas con el mantenimiento de las altitudes de los satélites de órbita terrestre baja.

Una tormenta de la magnitud del evento Carrington o incluso la tormenta de Halloween causaría estragos en los satélites hoy, admite Murtagh, y aún podría llegar con tan poca advertencia como las CME y las erupciones solares en octubre de 2003. En el futuro, el pronóstico del clima espacial será un poco más fácil, ya que la Agencia Espacial Europea lanzará una nueva misión, llamada Vigil(opens in new tab), en 2025, lo que finalmente permitirá a los meteorólogos mirar «a la vuelta de la esquina» lo que está sucediendo en el todavía no lado visible del sol.

«Esta misión va a ser un gran avance y nos ayudará mucho a no ser tomados por sorpresa como lo fuimos en 2003», dijo Murtagh. «También nos ayudará a tener una vista lateral de una CME que sale del sol y se acerca a la Tierra. Nos ayudará a mejorar el seguimiento», y con eso, las predicciones de futuros eventos meteorológicos espaciales.

Con información de Space.com

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