La nave espacial de la NASA que explorará una de las amenazas más aterradoras de la Tierra: el Sol

Una ilustración de la sonda Parker Solar Probe alrededor del Sol (NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben)

La fuente de toda la luz y la vida en la Tierra también supone una de sus mayores amenazas naturales: el clima espacial. La atmósfera del Sol estalla regularmente con flashes de protones llenos de energía que, en cuestión en minutos, pueden golpear la Tierra e interrumpir las comunicaciones por radio, interferir con el GPS (Sistema de Posicionamiento Global) y la red eléctrica. Un evento meteorológico espacial, “en el peor de los casos”, podría causar más daños que los huracanes Katrina, Harvey y Sandy combinados.

“Suena a ciencia ficción”, afirmaba el meteorólogo de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica William Murtagh, que dirige el Centro de Pronóstico del Tiempo Espacial. “Pero es algo que no solo es posible, sino muy probable que suceda en un futuro no muy lejano“.

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Durante mucho tiempo, los científicos han tratado de comprender y predecir los eventos meteorológicos espaciales, aunque todo lo que hay alrededor del Sol dificulta su observación a medida que se forman.

Según cuenta Murtagh, es la culminación de un esfuerzo de medio siglo para comprender nuestra estrella y puede ayudarnos a prepararnos para los peligros que el Sol pueda suponer en el futuro.

Parte del Sol estalló el 1 de septiembre de 1859. El astrónomo inglés Richard Carrington notó una brillante llamarada solar blanca en este cuerpo celeste, mucho más brillante que las manchas solares que solía observar. Aproximadamente un día después, una explosión de partículas cargadas, conocida como eyección de masa coronal (o CME) llegó a la Tierra, alborotando la burbuja magnética del planeta. Personas que estaban en Cuba vieron cómo el cielo se iluminaba con auroras. La corrientes geomagnéticas enviaron descargas eléctricas a través de los cables de cobre del telégrafo a los operadores e, incluso, se llegó a incendiar el papel del telégrafo.

Las partículas energéticas dentro de una eyección de masa coronal pueden penetrar las paredes de las naves espaciales y suponen un riesgo de radiación para los astronautas y la tecnología de la que dependen. Pueden interferir con los satélites, alterando el GPS y la comunicación por radio. Y si una CME golpea la magnetosfera de nuestro planeta en el ángulo correcto puede generar poderosas ondas eléctricas dentro de la Tierra. Estas pueden infiltrarse en las redes de suministro y causar explosiones en los transformadores que proporcionan electricidad a una escala masiva.

El Sol explotó nuevamente en julio de 2012 y arrojó material en la Tierra a casi 9.5 millones de kilómetros por hora. Esta vez, la eyección de masa coronal golpeó una nave espacial de la NASA llamada STEREO-A. Aunque los sensores de la nave espacial quedaron afectados sí que pudieron medir las partículas solares, las ráfagas de viento solar y la fuerza del campo magnético interplanetario.

Un año después de la explosión, en un artículo publicado en la revista Space Weather, los astrofísicos examinaron los datos de STEREO-A para responder a las preguntas más temidas. “¿Y si esa eyección de masa coronal hubiera ocurrido 10 días antes, justo cuando la Tierra estaba en la línea de fuego?“, señaló Daniel Baker, profesor de física planetaria y espacial en la Universidad de Colorado en Boulder y uno de los autores del estudio.

Su conclusión: si hubiera llegado a la Tierra, escribieron Baker y sus colegas, “nos preguntaríamos si nuestra sociedad todavía, a día de hoy, estaría ‘recogiendo las cosas’“.

En 2008, un informe de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina sobre los impactos económicos y sociales del clima espacial arrojó una estimación del peor caso para una tormenta geomagnética extrema: podría costar a América del Norte hasta USD 2 billones en el primer año y la recuperación demoraría de cuatro a diez años.

Una imagen de agosto de 2012 de un CME capturada por la nave espacial de la NASA. Nota: la Tierra no está tan cerca del sol (NASA)

Una imagen de agosto de 2012 de un CME capturada por la nave espacial de la NASA. Nota: la Tierra no está tan cerca del sol (NASA)

Se dice que la ciencia del clima espacial se retrasa unos 50 años con respecto a la predicción del tiempo terrestre. Los meteorólogos saben qué condiciones causan los huracanes y pueden detectar las “semillas” de una tormenta que se cuela en el océano mucho antes de que toque tierra.

Pero los tiempos de advertencia para los eventos del clima espacial, a menudo, se miden con minutos de anterioridad y hay demasiadas cosas que no sabemos.

“Hay una falta de comprensión. Es ciencia. Es el conocimiento del Sol y de los procesos físicos lo que probablemente produzcan esas partículas energéticas. Todavía no comprendemos toda su ciencia”, agregó Murtagh.

Gran parte de nuestra comprensión moderna del Sol proviene de Eugene Parker, de 91 años, que así se ha llamado a la nueva sonda de la NASA.

Eugene Parker, astrofísico estadounidense que en 1958 escribió un revolucionario artículo sobre la existencia del viento solar

Eugene Parker, astrofísico estadounidense que en 1958 escribió un revolucionario artículo sobre la existencia del viento solar

A mediados de la década de los cincuenta, Parker descubrió un vínculo entre dos misterios espaciales aparentemente no relacionados. En primer lugar, la corona o la atmósfera del Sol, extrañamente, es más caliente que su superficie: los científicos comparan el Sol con una fogata que se siente más caliente cuando uno se para frente a las llamas. Y segundo, las colas polvorientas de los cometas siempre apuntan lejos del Sol, como si fueran golpeadas por un fuerte viento.

Parker se dio cuenta de que la corona no es un halo estático, sino una corriente de material del propio Sol. Comienza de forma lenta y densa y aumenta de tamaño a medida que escapa de la gravedad del astro. Finalmente excede la velocidad del sonido. Las colas puntiagudas de los cometas se comportan como mangas de viento atrapadas en el viento solar.

La aceleración de las partículas en el viento solar sigue siendo uno de los “misterios fundamentales del Sol”, según remarcó Nicola Fox, un heliofísico del Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins y científico del proyecto de Parker Solar Probe. Y es una de las claves para entender las CME, ya que las explosiones extra destructivas representan mucho peligro para la vida en la Tierra.

Después de que las Academias Nacionales publicaran su aleccionador informe de 2008, “la conciencia, tanto en el gobierno como en el público, sobre este riesgo salió a relucir“, comentó un funcionario de la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA por sus siglas en inglés), que aceptó hablar con la condición de anonimato.

Las tormentas espaciales son un extraño problema que congrega a republicanos y demócratas por igual. La orden ejecutiva 13744 de la administración de Obama creó una política nacional de clima espacial en 2016. FEMA terminó recientemente de redactar un plan de operaciones federales para el clima espacial, que fue enviado a la administración Trump para su aprobación. El Congreso también está considerando legislar los fondos hacia el desarrollo de un plan de clima espacial.

El tema es particularmente inquietante para la costa Este de Estados Unidos, entre Washington y Maine, y no solo por la extensa infraestructura eléctrica en esta región. Murtagh advierte que el mismo suelo por el que caminamos nos hace vulnerables. La roca ígnea (se forman cuando el magma se enfría y se solidifica) de 300 millones de años de antigüedad sobre la cual se asienta el litoral oriental no es un buen conductor de la electricidad. Por eso, si una corriente golpea esta roca, buscará un camino más fácil, como tuberías de metal, cables telefónicos y cables eléctricos.

Una proyección de los efectos del clima espacial en la Tierra (NASA)

Una proyección de los efectos del clima espacial en la Tierra (NASA)

Eventualmente, la corriente puede golpear los transformadores de alto voltaje, la columna vertebral de la red eléctrica, y afectar sus núcleos magnéticos.

Esto no es una especulación ociosa. Sucedió, en una escala relativamente pequeña, en 1989 en Canadá. A principios de marzo de ese año, el Sol arrojó una nube de gas que anuló las señales de radio (al principio, algunos observadores sospechaban de la interferencia soviética).

Las corrientes eléctricas zumbaron por el suelo e inundaron la central hidroeléctrica del Québec. Seis millones de personas en esa zona estuvieron sin electricidad durante nueve horas. Los efectos visuales se sintieron en lugares tan lejanos como Nueva Jersey, donde la corriente eléctrica prendió un transformador en la Planta de Energía Nuclear de Salem.

Los informes de la industria sugieren que los operadores tendrían tiempo suficiente para cerrar la red antes de que sufriera daños permanentes. Pero otros no son tan optimistas.

“No vamos a saber hasta que ocurra un evento real si eso es verdad o no”, remarcó el funcionario de FEMA, que agregó que los ingenieros de servicios públicos “no lo dicen públicamente”, pero que han estado almacenando transformadores de repuesto. La instalación de nuevos transformadores, que tendrían que construirse en el extranjero, podría demorar uno o dos años.

Que una futura tormenta solar explotará en la Tierra no es una cuestión de si finalmente será, sino cuándo. En 2012, Peter Riley, que estudia la corona del Sol en Predictive Science, una empresa con sede en San Diego que desarrolla modelos de computación del Sol, publicó un articulo en Space Weather en el que calculó las probabilidades de una repetición utilizando como escala el modelo de Carrington. Concluyó que en la próxima década esas probabilidades estarían en un 12 por ciento y estarían a la par de los riesgos de otras amenazas, como las inundaciones.

Durante los próximos siete años, Parker Solar Probe lanzará una serie de 24 órbitas que estarán alrededor del Sol y que pasarán repetidas veces junto a Venus para reorientarse. Con sus detectores de polvo, contadores de partículas y un telescopio capaz de tomar imágenes tridimensionales de la corona, la sonda medirá los campos eléctricos y magnéticos del Sol, registrará las partículas del viento solar que servirán para tomar muestras y observará cómo los impactos van desde la superficie del Sol, a través de la atmósfera, hacia el espacio.

“No tengo ninguna duda de que las mediciones de la sonda y nuestra comprensión van a tener un gran impacto en nuestra capacidad para predecir el clima espacial“, comentó Christina Cohe, científica del Laboratorio de Radiación Espacial del Instituto de Tecnología de California, que estudia partículas energéticas.

Es un proyecto con el que los científicos han soñado durante las investigaciones sobre el viento solar. Pero llevó medio siglo desarrollar la tecnología necesaria. Cuando la nave espacial haga su primer acercamiento en noviembre, un escudo térmico compuesto de carbono será lo único que protegerá del gas caliente a la sonda Parker Solar Probe del tamaño de una minivan.