Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Predicción de las tormentas solares

Predicción de las tormentas solares

Hoy sabemos que la energía que sustenta la existencia de materia viva procede del Sol. Pero, ya en la cultura de las sociedades más primitivas el sol era un elemento fundamental pues, gracias a él, las cosechas renacían en primavera. Como el inicio de ese ciclo vital se producía durante el solsticio de invierno (21-22 de diciembre) era lógico deidificar al astro y elevar las plegarias para que propiciase el crecimiento de los cultivos. Por ello, caldeos, egipcios, persas, sirios, fenicios, cananeos, griegos, romanos e hindúes, además de las culturas orientales y las precolombinas, celebraban en diciembre el nacimiento de su dios solar. La estrecha relación entre el sol y la actividad humana la cristianizó San Francisco de Asís en su himno Frate sole: “…mi señor hermano el Sol, que nos da la luz y el día, y es bello, esplendoroso y radiante, y da testimonio de Ti”.

Aspectos tan importantes y debatidos como el del clima son esencialmente dependientes del sol y de su actividad (tormentas, viento solar), de modo que ilustres astrofísicos llegan a pensar que su participación es más importante que la humana en el proceso de calentamiento de nuestro planeta (véase http://servicios.laverdad.es/cienciaysalud/4_1_9.html). De ahí el interés de estudiar y conocer el Sol y sus vicisitudes.

TORMENTAS

De vez en cuando el Sol nos sorprende con una actividad impresionante e inusitada. La última grande conocida ocurrió hace poco más de dos años, el 20 de enero de 2005, cuando explotó la gigante mancha solar "NOAA 720". La onda de expansión originó una llamarada solar del tipo más poderoso conocido y lanzó una nube de mil millones de toneladas de gas electrificado ("masa coronal") al espacio. Los protones se aceleraron casi a la velocidad de la luz por la explosión y alcanzaron el sistema Tierra-Luna unos minutos después de la llamarada originando una "tormenta de protones" de días de duración. Fue particularmente rica en protones de alta velocidad, almacenando más de 100 millones de electronvoltios (100 MeV) de energía. Tales protones pueden penetrar a través de 11 centímetros de agua. Afortunadamente, la densa atmósfera de nuestro planeta y el campo magnético nos protegió de ellos y de otras formas de radiación solar, pero si hubiese habido astronautas en la Luna su situación hubiese sido peligrosa ya que nuestro planeta no tiene ni atmósfera ni campo magnético para desviar la radiación. Un traje espacial delgado hubiese ofrecido poca resistencia. Los astronautas en la Estación Espacial Internacional (EEI), por cierto, fueron alertados para protegerse lo mejor posible. En 1972, tuvo lugar otra gran tormenta mucho mayor que la comentada.

Dentro de unos años, sin duda, el hombre habrá colonizado la Luna, pero cuando los exploradores lleguen allí, no van a querer estar sometidos a riesgos innecesarios, por lo que la reflexión es inmediata: Igual que en la Tierra podemos comprobar el estado del tiempo, ¿se podría hacer algo respecto al tiempo meteorológico del espacio, a la previsión de tormentas solares?. ¿Hay alguna gran mancha solar en el Sol con peligro inmediato?. ¿Cual es la probabilidad de una tormenta de protones?. ¿Se aproxima una expulsión de masa coronal?. ¿Está todo normal?.

SOHO

La Agencia Espacial Europea estudia las interacciones Sol-Tierra a través de tres misiones: Cluster, Ulysses y SOHO (Solar and Heliotrospheric Observatory). Esta última, en colaboración con la NASA, pretende investigar el interior de la corona externa solar (¿cómo alcanza más de un millón de grados de temperatura?) y el viento y tormentas solares (¿dónde y cómo se producen?). Con la técnica de helioseismología analiza las ondas sísmicas que se producen en la corona solar y que aparecen como olas en su superficie.

El SOHO fue lanzado por la NASA con un cohete Atlas II-AS en diciembre de 1995 desde Cabo Cañaveral, con un peso de 1850 kilos, y un presupuesto aproximado de mil millones de euros. Se mueve en órbita respecto al Sol, en concordancia con la Tierra, a una distancia de ambos que equilibra sus respectivas fuerzas gravitacionales de atracción, es decir, a unos 1,5 millones de kms. de la Tierra. En principio fue diseñado para una misión de dos años pero sus resultados hicieron que en 1997 se extendiese su misión otros 6 años. Lo mismo ocurrió entonces y se alargó su operatividad hasta el 2007, aunque recientemente, como indicaremos después, sus estudios han revelado espectaculares resultados sobre la posibilidad de prevenir las tormentas solares. El control de la nave se perdió durante tres meses en 1998 pero se pudo recuperar posteriormente así como reparar algunos giroscopios dañados. Aparte de su misión principal, el SOHO ha sido capaz de detectar casi un millar de cometas.

A pesar de sus pequeñas dimensiones (4.3 × 2.7 × 3.7 m) el SOHO alberga 12 sofisticados instrumentos de investigación desarrollados por 12 consorcios internacionales en los que participan 29 institutos y 15 países. 9 e ellos están a cargo de científicos europeos y 3 de científicos americanos, aunque son más de 1500 los científicos de todo el mundo que vienen participando en sus tareas.

DETECCIÓN

La revista SPACE WEATHER acaba de publicar un artículo del equipo del físico Arik Posner, del Instituto de Investigaciones del Suroeste, en San Antonio, Texas cuyas investigaciones a través del SOHO le han permitido predecir tormentas de radiación solar. Las tormentas de radiación son enjambres de electrones, protones e iones pesados acelerados a altas velocidades por explosiones que se producen en el Sol. El nuevo método permite recibir avisos de tormenta con hasta una hora de anticipación, lo cual daría tiempo a los astronautas para buscar refugio y a los controladores, en la Tierra, para preparar las defensas de sus satélites cuando una tormenta solar se aproxima, poniendo la nave en un "modo seguro" hasta que pase la tormenta.

Los electrones son más livianos y más rápidos que las otras partículas por lo que llegan antes que los peligrosos iones. Por ello,  el enfoque de Posner se  ha dirigido a la detección precoz  de los electrones. La clave ha sido el instrumento COSTEP, Analizador Integral de Partículas Supratérmicas y de Alta Energía", que cuenta las partículas que provienen del Sol y mide sus energías. Posner analizó los datos de cientos de tormentas de radiación grabadas por el instrumento
COSTEP entre 1996 y 2002, y pudo construir una matriz empírica de predicción. El siguiente paso fue probar los resultados. Posner decidió poner a prueba la matriz con datos del COSTEP obtenidos en 2003, un año que no había analizado y que no formaba parte de la matriz misma. "Aplicamos la matriz a los datos de los electrones y logramos predecir exitosamente las cuatro tormentas de iones más grandes de 2003, con avisos anticipados de entre 7 y 74 minutos".