La notable aurora de principios de mayo de este año demostró el poder que las tormentas solares pueden emitir en forma de radiación, pero ocasionalmente el sol hace algo mucho más destructivo. Conocidos como «eventos de partículas solares», estas explosiones de protones directamente desde la superficie del sol pueden dispararse como un reflector hacia el espacio.
Los registros muestran que aproximadamente cada mil años la Tierra es golpeada por un evento extremo de partículas solares, lo que podría causar graves daños a la capa de ozono y aumentar los niveles de radiación ultravioleta (UV) en la superficie.
Analizamos lo que sucede durante un evento tan extremo en un artículo publicado el 1 de julio en Proceedings of the National Academy of Sciences. También mostramos que en momentos en que el campo magnético de la Tierra es débil, estos eventos podrían tener un efecto dramático en la vida en todo el planeta.
El escudo magnético crítico de la Tierra
El campo magnético de la Tierra proporciona un capullo protector crucial para la vida, desviando la radiación cargada eléctricamente del sol. En estado normal, funciona como una barra magnética gigantesca con líneas de campo que se elevan desde un polo, dan vueltas y vuelven a descender en el otro polo, en un patrón que a veces se describe como un «pomelo invertido». La orientación vertical en los polos permite que parte de la radiación cósmica ionizante penetre hasta la atmósfera superior, donde interactúa con las moléculas de gas para crear el resplandor que conocemos como aurora.
Sin embargo, el campo cambia mucho con el tiempo. En el siglo pasado, el polo norte magnético atravesó el norte de Canadá a una velocidad de unos 40 kilómetros por año y el campo se debilitó en más de un 6%. Los registros geológicos muestran que ha habido períodos de siglos o milenios en los que el campo geomagnético ha sido muy débil o incluso completamente ausente.
Podemos ver lo que sucedería sin el campo magnético de la Tierra mirando a Marte, que perdió su campo magnético global en el pasado antiguo y, como resultado, la mayor parte de su atmósfera. En mayo, poco después de la aurora, un fuerte evento de partículas solares golpeó Marte. Interrumpió el funcionamiento de la nave espacial Mars Odyssey y provocó niveles de radiación en la superficie de Marte aproximadamente 30 veces superiores a los que se recibirían durante una radiografía de tórax.
El poder de los protones
La atmósfera exterior del sol emite una corriente fluctuante constante de electrones y protones conocida como «viento solar». Sin embargo, la superficie del Sol también emite esporádicamente ráfagas de energía, principalmente protones, en eventos de partículas solares, que a menudo están asociados con erupciones solares.
Los protones son mucho más pesados que los electrones y transportan más energía, por lo que alcanzan altitudes más bajas en la atmósfera terrestre, excitando las moléculas de gas en el aire. Sin embargo, estas moléculas excitadas sólo emiten rayos X, que son invisibles a simple vista.
Cientos de eventos de partículas solares débiles ocurren en cada ciclo solar (aproximadamente 11 años), pero los científicos han encontrado rastros de eventos mucho más fuertes a lo largo de la historia de la Tierra. Algunos de los más extremos eran miles de veces más fuertes que cualquier cosa grabada con instrumentos modernos.
Eventos extremos de partículas solares
Estos eventos extremos de partículas solares ocurren aproximadamente cada pocos milenios. El más reciente ocurrió alrededor del año 993 d.C. y se utilizó para mostrar que los edificios vikingos en Canadá utilizaban madera cortada en el año 1021 d.C.
Menos ozono, más radiación
Más allá de su efecto inmediato, los eventos de partículas solares también pueden iniciar una cadena de reacciones químicas en la atmósfera superior que pueden agotar el ozono. El ozono absorbe la dañina radiación solar ultravioleta, que puede dañar la vista y también el ADN (aumentando el riesgo de cáncer de piel), además de afectar el clima.
En nuestro nuevo estudio, utilizamos grandes modelos informáticos de la química atmosférica global para examinar los impactos de un evento extremo de partículas solares.
Descubrimos que un evento de este tipo podría agotar los niveles de ozono durante aproximadamente un año, elevando los niveles de radiación ultravioleta en la superficie y aumentando el daño al ADN. Pero si un evento de protones solares ocurriera durante un período en el que el campo magnético de la Tierra era muy débil, entonces el daño del ozono duraría seis años, aumentando los niveles de UV en un 25% y aumentando la tasa de daño al ADN inducido por la energía solar hasta en un 50%.
Explosiones de partículas del pasado
¿Qué probabilidad hay de esta combinación mortal de campo magnético débil y eventos extremos de protones solares? Dada la frecuencia con la que ocurren cada uno de ellos, parece probable que ocurran juntos con relativa frecuencia.
De hecho, esta combinación de eventos puede explicar varios sucesos misteriosos en el pasado de la Tierra.
El período más reciente de campo magnético débil, incluido un cambio temporal en los polos norte y sur, comenzó hace 42.000 años y duró unos 1.000 años. En esta época se produjeron varios acontecimientos evolutivos importantes, como la desaparición de los últimos neandertales en Europa y las extinciones de la megafauna marsupial, incluidos los wombats gigantes y los canguros en Australia.
También se ha relacionado un evento evolutivo aún mayor con el campo geomagnético de la Tierra. El origen de los animales multicelulares al final del período Ediacárico (de hace 565 millones de años), registrado en fósiles en la Cordillera Flinders del sur de Australia, se produjo después de un período de 26 millones de años de campo magnético débil o ausente.
De manera similar, la rápida evolución de diversos grupos de animales en la Explosión Cámbrica (hace unos 539 millones de años) también se ha relacionado con el geomagnetismo y los altos niveles de UV. La evolución simultánea de los ojos y las corazas duras del cuerpo en múltiples grupos no relacionados se ha descrito como el mejor medio para detectar y evitar los dañinos rayos ultravioleta entrantes, en una «huida de la luz».
Todavía estamos empezando a explorar el papel de la actividad solar y el campo magnético de la Tierra en la historia de la vida.
Con información de PNAS
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