Esperando el Apocalipsis: así serán los efectos de la próxima gran llamarada solar

Entre el siglo XVII y el siglo XIX se dieron al menos dos eventos naturales que jamás se han vuelto a repetir. Un ola de frío y una tormenta solar tan fuertes que incluso hoy producirían en nuestro planeta una situación apocalíptica. Según los científicos, lo ocurrido por aquel entonces se repetirá.

Entre ambos eventos pasaron alrededor de 150 años e incluso aún hoy sigue existiendo controversia acerca de la relación que guardan estos fenómenos. Menos dudas quedan acerca de lo que podría ocurrir en una sociedad como la actual, tan dependiente de la electricidad y de ciertos sistemas de comunicaciones.

Imaginaos por un momento que el campo magnético de la Tierra se reduce drásticamente por un tiempo prolongado. Es posible que, ante la afirmación anterior, sigas con la misma cara de indiferencia o incluso hayas fruncido el ceño.

Vale, imagina ahora un mundo sin Internet.

Frío en el planeta

El primero de los eventos tuvo sus comienzos dentro de esa etapa que se ha denominado como la Pequeña Edad de Hielo. Se trata de un período de frío extremo que se dio en muchas partes del planeta (desde el S.XIV hasta el S.XIX). Un evento dividido en tres períodos, siendo el primero de ellos (entre 1645-1715) la etapa más fría de todas.

Los libros de historia hablan siempre de la mañana del 6 de enero de 1709 como punto de partida de una congelación que duró alrededor de tres semanas (luego dio paso a una breve fusión para volver a descender). Básicamente el mapa del planeta se convirtió en hielo, como si fuera una película del fin del mundo. Fue lo que también se conoce como la Gran Helada en Reino Unido, y como podemos suponer, las temperaturas iban a traer caos, muerte y destrucción.

Cuatro días después de esa primera mañana, el 10 de enero de 1709, el teólogo, filósofo y pionero observador del tiempo, William Derham, registró un acontecimiento histórico en el exterior de su casa a las afueras de Londres. Derham examinó su termómetro en el aire helado que corría en la mañana y anotó una entrada en su meticuloso registro meteorológico. El frío de las semanas anteriores (típicas para un invierno inglés) había dado paso a un frío opresivo en el Reino Unido. Hasta donde sabía el hombre, Londres jamás había experimentado tan pocos milímetros de mercurio como aquella mañana, nada menos que -12ºC.

Como decíamos anteriormente, aquel frío permaneció en Europa durante semanas, y el escenario fue dantesco. Lagos, ríos y mares helados, suelos congelados de hasta un metro de profundidad, los árboles agrietados por el temporal, la agónica muerte del ganado en los establos, las cosechas, la población muerta de frío por las calles… en 500 años el planeta no había visto nada parecido.

Entre las causas probables del escenario descrito se incluyen la actividad volcánica, las corrientes oceánicas e incluso la reforestación debido al declive de la población inducida por la peste bubónica, la pandemia más devastadora en la historia de la humanidad que afectó a Europa en el siglo XIV (mató a un tercio de la población continental). Sin embargo, es casi seguro que también tiene algo que ver con el inusualmente bajo número de manchas solares que aparecieron en ese momento, un fenómeno conocido como el mínimo de Maunder.

Maunder, manchas, sol y tormentas

Cuando hablamos de una mancha solar nos referimos a una región del Sol que tiene una temperatura más baja que sus alrededores junto a una intensa actividad magnética. Como vemos en la imagen, el fenómeno es posible que lo hayas podido captar alguna vez en una foto y sin necesidad de un equipo especial.

Cuando se dio el mínimo de Maunder (de 1645 a 1715) las manchas solares prácticamente desaparecieron de la superficie del Sol, a esto debemos sumarle que coincidió con la parte más fría de la Pequeña Edad de Hielo.

Hoy sabemos que tales mínimos solares se correlacionan de manera muy estrecha con las temperaturas más frías de lo normal en la Tierra, aunque la ciencia todavía tiene que determinar exactamente por qué. Por otra parte, históricamente los máximos solares han tenido poco impacto (al menos de manera notable) en la Tierra, aparte de esas exhibiciones increíbles en forma de auroras boreales. Curioso, porque gracias a nuestra sociedad moderna, es decir, electrificada e interconectada, es muy posible que estos eventos hasta ahora inocuos podrían llegar a causar un enorme daño económico y social en las próximas décadas.

Según los registros históricos los astrónomos empezaron a monitorear con telescopios las manchas solares a principios del 1600. En aquella época nadie sabía de la naturaleza de las manchas oscuras que se daban en la superficie del Sol, pero a cambio, aquellos más curiosos comenzaron a llevar un registro y a guardar los eventos que se daban en torno a las manchas solares. Desde entonces los científicos han aprendido que estas surgen cuando las líneas de campo magnético del Sol se retuercen y se enredan debido a las capas de plasma girando a diferentes velocidades en el interior de la estrella.

Este enredo es capaz de producir bucles magnéticos que pueden sobresalir de la fotosfera (la superficie luminosa que delimita a una estrella), lo que finalmente hace que disminuya la cantidad de calor que llega a la superficie. En cuanto a la oscuridad de una mancha solar, lo cierto es que se trata solamente de un efecto de contraste con las áreas extremadamente brillantes que las rodean. Realmente, vista de forma aislada una mancha solar seguiría siendo bastante elocuente.

Con el tiempo estas líneas de campo magnético que hablábamos se vuelven cada vez más y más enredadas, dando lugar a bucles más salientes hasta que el desorden magnético que se forma llega a un punto de inflexión (en aproximadamente 11 años) donde el campo magnético encaja en una nueva orientación, momento en el que el ciclo comienza de nuevo. Ocurre que, ocasionalmente, estos bucles magnéticos se vuelven tan retorcidos que las secciones positivas y negativas son forzadas de manera conjunta. Cuando esto ocurre se producen las explosiones más poderosas del sistema solar, entonces estamos ante una llamarada solar explosiva: una tormenta solar.

Puestos a ponernos en la situación más extrema del evento, la más potente de estas explosiones coronales puede arrojar miles de millones de toneladas de plasma hacia el espacio a, aproximadamente, 1.500.000 km/hora en lo que se conoce como una eyección de masa coronal (CME en inglés). Se trata de una onda hecha de radiación y viento solar (GIF a continuación) que se desprende del Sol.

Durante un mínimo solar estos eventos ocurren normalmente una vez por semana, durante un máximo pueden ocurrir varias veces al día. En principio no habría de qué preocuparse, las CME se lanzan al espacio desocupado… pero ocasionalmente la Tierra puede estar en su trayectoria, ¿qué ocurre entonces?

Las llamaradas solares tienen varias clasificaciones: A, B, C, M o X en función de la cantidad de energía electromagnética que transportan. Hasta la clase C estamos ante llamaradas pequeñas, demasiado débiles para causar cualquier trastorno grave para la humanidad. Con una clase M podemos empezar a tener algunas molestias menores, sobre todo para nuestros astronautas y los entusiastas de la radio. Pero si la llamarada se convierte en una de clase X son capaces de producir una tremenda y grave agitación geomagnética.

Y es que las ondas de plasma de las CME están cargadas magnéticamente, eso significa que tienen polos positivos y negativos heredados del bucle magnético que lo generó. En consecuencia, cuando una onda afecta al campo magnético de la Tierra la naturaleza de la interacción depende de la orientación relativa de los dos campos magnéticos. Es una de esas situaciones en las que el hombre se pregunta por qué demonios funcionan así los imanes, el por qué los polos opuestos se atraen y los iguales se repelen.

Bien, si se da esta circunstancia y una onda de CME potente golpea el campo magnético de la Tierra alineada u orientada al norte (positiva-positiva), no pasa gran cosa. El plasma rebotará de forma inofensiva en la magnetosfera (nuestro escudo protector contra las partículas cargadas de mucha energía procedentes del Sol). Ahora bien, si su campo magnético está orientado al sur y si golpea positiva a negativa, entonces esencialmente todo el plasma se verte en la atmósfera a través de los polos Norte y Sur, desencadenando una tormenta geomagnética.

Y es aquí cuando volvemos a retroceder en la historia con el segundo evento. Ya tuvimos una tormenta de este calibre.

Ocurrió en 1859.

El evento Carrington

El final del verano de 1859 se acercaba, el Sol estaba en un máximo solar particularmente pesado. Además, había un complejo cúmulo de manchas solares muy apretadas que traía de cabeza a los astrónomos. El 28 de agosto el cielo nocturno estaba iluminado por auroras muy brillantes, todas mucho más alejadas de los polos que de costumbre. Los operadores del incipiente sistema telegráfico comenzaron a informar de algunos fallos técnicos inusuales la misma tarde. Hubo interrupciones generalizadas, fallos eléctricos de los receptores e incluso algún pequeño fuego en las mismas estaciones de telégrafos.

Los astrónomos de la época no tenían los conocimientos para saber que aquello se debía a una CME que estaba causando una variación magnética extrema en la atmósfera. La ley de inducción electromagnética de Faraday nos dice que un campo magnético que cambia en el tiempo inducirá al cambio de un voltaje en el tiempo, y lo cierto es que algunos cables de telégrafo eran lo suficientemente largos como para ser expuestos a una gama bastante amplia de variaciones magnéticas. Es decir, que consecuentemente una corriente inducida de alto voltaje se crearía arriba y abajo de dichos cables.

Dos días después el astrónomo británico Richard Carrington observaba aquel cúmulo de interesantes manchas solares a través de su telescopio cuando de repente vio lo que describió como “dos manchas de luz intensamente brillantes y blancas” sobre las manchas solares. El hombre anotó dicho registro en un papel.

Esa misma noche el cielo nocturno del planeta se convirtió en un sueño onírico de una noche en el Polo Norte. De repente, los ciudadanos podían observar al unísono auroras boreales, auroras que llegaban a todos los rincones del planeta, desde Estados Unidos hasta Colombia, Cuba, Hawái, pasando por Europa, sólo que en esta parte del planeta se observaron en zonas de latitud media como Madrid o Roma.

Los operadores de telégrafos de American Telegraph Company estaban aturdidos. De repente los equipos se habían vuelto locos, estaban enviando mensajes sin sentido durante la mayor parte de la mañana siguiente y algunas oficinas reportaron lesiones y daños debido a electrocuciones e incendios.

Se trataba de una segunda eyección de masa coronal en pocos días, pero una histórica, la conocida como Carrington Super Flare, la cual había enviado el equivalente en energía de miles de pequeñas bombas atómicas hacia la Tierra. Además, la llamarada que había ocurrido dos días antes había barrido la mayor parte del plasma del viento solar en la atmósfera, permitiendo que la llamarada de clase X (Carrington) llegara con mucha más velocidad y energía de lo normal. Los estudios dicen que llegó a la Tierra en tan sólo 17 horas en lugar de los 3-4 días estimados.

Se había provocado la tormenta geomagnética más espectacular de la historia.

¿Y si todo esto ocurriera en la actualidad?

Claro, desde 1859 el cableado pintoresco de las redes eléctricas y telegráficas victorianas se han multiplicado en millones de kilómetros de potencia y de conductores de telecomunicaciones en todo el mundo. Y esta inmensa red esta interconectada a través de frágiles transformadores eléctricos.

Hoy en día los voltajes de la línea eléctrica son mucho más altos con el fin de mejorar la eficiencia de transmisión, lo que tiene el efecto secundario de hacer que las líneas sean más sensibles a las corrientes inducidas. Por otra parte, muchos transformadores de alto voltaje están conectados directamente al suelo para compensar los posibles rayos y otras sobretensiones… claro que esto también proporciona una puerta trasera para fuertes corrientes geomagnéticas.

Así que vamos a ponernos en el supuesto que tanto ha preocupado al mismo gobierno de Barack Obama durante su mandato. Obama ordenó el pasado mes de octubre que se organizara un plan para antes, durante y después de un evento climático espacial como una tormenta solar.

Si el Sol vuelve a escupir de la manera que lo hizo en 1859, si volviera arrojar otra llamarada hacia la Tierra en la actualidad, lo normal es que las Fuerzas Aéreas de los países y administraciones como la NOAA detectarían la explosión de rayos X de dicha llamarada solar minutos después de la erupción. Pero también es cierto que tendrían una serie de datos insuficientes para saber si se trata de una amenaza en ese momento. La instrumentación espacial entre la Tierra y el Sol registraría información sobre la trayectoria, la intensidad y la orientación de la onda de plasma, pero para eso hay que esperar a que la CME estuviera muy cerca, alrededor de una hora antes del impacto.

Si la onda golpeara el campo magnético de la Tierra alineado de positivo a negativo, entonces la tormenta geomagnética resultante haría que la mayoría de las líneas fijas eléctricas, telefónicas, los sistemas de posicionamiento global (GPS) e Internet quedaran temporalmente inoperables debido a corrientes inducidas, y lo harían con una intensidad proporcional a la proximidad de los polos.

Los átomos de oxígeno y nitrógeno en la atmósfera superior absorberían electrones y emitirían fotones, es decir, que se formaría como resultado una enorme aurora planetaria. Un escenario precioso, sí, pero cuya afluencia de energía haría que la atmósfera superior se calentara y se expandiera, aumentando el arrastre en los satélites de órbita baja (la gran mayoría), sacando a algunos fuera de su curso y en general interrumpiendo las comunicaciones satelitales.

Incluso es muy posible que una cantidad preocupante de la cada vez más débil capa de ozono fuera desmantelada por reacciones con gas ionizado, de manera que aumentaría la radiación UV en el suelo. Muchos transformadores eléctricos (sobre todo los de alto voltaje) se destruirían debido al sobrecalentamiento, lo que daría como resultado fallos de red a gran escala en pocos segundos. Incluso algunas secciones de las líneas eléctricas podrían calentarse tanto como para fundir el cable.

Además de los daños causados por los aumentos de potencia, los pequeños dispositivos electrónicos no se verían (o al menos no deberían) perjudicados por un evento magnético tan lento y de gran escala. Sin embargo, bajo ese escenario se volverían esencialmente inútiles si no hay red eléctrica para recargar sus baterías o red para sus antenas. En cuanto a los automóviles o los aviones, podría no afectarles dependiendo de la distancia de los polos, aunque en cualquier caso resultaría complicado obtener combustible.

Si la tormenta solar es lo suficientemente intensa, poblaciones considerables podrían quedarse sin electricidad durante un período de tiempo prolongado. El ejemplo más cercano lo tuvimos en 1989 con una llamarada de tan sólo el 15% a la ocurrida en el evento Carrington. Esta corriente colapsó la red eléctrica de Québec en Canadá, lo que supuso un apagón general de más de 9 horas (por el fallo de un generador) afectando a más de 6 millones de personas.

Los transformadores de alta tensión son más vulnerables y costosos además de requerir más tiempo para construirlo (por encargo). En este hipotético apocalipsis geomagnético incluso las fábricas que lo construyen podrían carecer de energía.

En un informe reciente de la National Academy of Sciences se estimaba que un evento del nivel de Carrington podría causar “extensas interrupciones sociales y económicas” sólo en Estados Unidos. Los investigadores se aventuraban a estimar que supondría unos costes de entre 1 y 2 billones de dólares y unos 10 años para recuperarse completamente. Y hablamos de Estados Unidos y de un informe donde no se tenía en cuenta las pérdidas económicas por, por ejemplo, la falta de transporte o los costes de salud asociados. El trabajo decía que la capa de ozono tardaría unos 4 años en recuperarse a los niveles actuales.

Es posible que si has llegado hasta aquí te estés preguntando si es posible que esto ocurra, en cuyo caso sería conveniente saber si estaremos en el planeta para vivirlo. La respuesta corta es sí. Aunque la mayoría de los científicos coinciden en que una gran tormenta solar del tamaño de Carrington es improbable (que no imposible) en un futuro cercano. Los avances posteriores al tremendo evento de 1859 mediante la medición de depósitos de berilio-10 en muestras de núcleos de hielo ofrecen grandes pistas esperanzadoras.

Los investigadores creen que un evento Carrington golpea la Tierra una vez cada 500 años, por lo que el siguiente llegará probablemente en un par de siglos. Mientras tanto, organizaciones como la NOAA están tratando de persuadir a los gobiernos para que planifiquen estos eventos, lo mismo que pedía Obama. Se trata de un plan de medidas que permita proteger transformadores críticos o la posibilidad de desconectar secciones de redes eléctricas en poco tiempo.

En cuanto a las mínimas solares como el mínimo de Maunder que produjo la Gran Helada de 1709, aunque la correlación entre la baja actividad de las manchas solares y las bajas temperaturas es fuerte, la razón sigue siendo poco conocida y abierta al debate. Muchos científicos señalan que las pausas en la actividad de las manchas solares corresponde a un aumento de los rayos cósmicos en el tierra, de ser así podría aumentar la proporción de nubes reflectantes y por tanto reducir la energía solar absorbida por la atmósfera.

Sea como fuere, los mínimos no tienen por qué ser necesariamente fenómenos completamente negativos. Algunos científicos señalan que los mínimos solares en el futuro podrán ayudar a compensar el calentamiento global por períodos breves.

En cualquier caso y en lo que sí están de acuerdo es en que también será inevitable otro evento como el ocurrido en el mínimo de Maunder, al igual que será inevitable otra tormenta solar similar al evento Carrington. En el fondo ambas son consecuencias naturales y gigantescas ajenas totalmente a esa creación de vida que se ha desarrollado en una pequeña y minúscula esfera del espacio a la que hemos llamado Tierra.

Llegado el momento y dando por supuesto que no estaré aquí para ver el día que el cielo se vuelva a llenar de auroras boreales previo paso al apocalipsis geomagnético (o quizá a una segunda versión de la Gran Helada), sólo nos queda esperar que la humanidad esté preparada para ese estornudo de miles de millones de plasma sobre nuestro planeta desde nuestra estrella favorita.

Que se preparen. Será un tiempo sin Internet.