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20 febrero 2017

El poder disruptivo de las tormentas solares y su impacto económico

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El universo nos ofrece algunos de los espectáculos más impresionantes y sorprendentes. Uno de los ejemplos más accesibles son las auroras polares, producidas por partículas energéticas procedentes del Sol que interactúan con el campo magnético de la Tierra y la parte superior de la atmósfera. Sin embargo, este fenómeno tiene un lado oscuro: el Sol, fuente de vida, también podría ser el origen de una catástrofe tecnológica de alto coste económico. El estudio de nuestra estrella y la monitorización de su comportamiento y de cómo interactúa con nuestro planeta es vital.

Ilustración 1:Prominencia solar junto con la Tierra a la misma escala. Fuente: NASA/SDO.

Economía y meteorología: climatología espacial

El clima ha condicionado la historia de distintas sociedades. Un caso extremo lo ilustra la famosa serie Juego de Tronos. En la actualidad sigue teniendo un efecto directo sobre varios sectores económicos de gran importancia, como puede ser la agricultura y la ganadería, la generación de energía solar o eólica y el turismo. Recordemos que en España el sector turístico equivale al 11% del PIB y proporciona el 13% del empleo, aproximadamente. Sin embargo, hay consecuencias no tan evidentes que sin embargo podrían tener secuelas dramáticas. Ello es debido a nuestra actual dependencia tecnológica, especialmente en las telecomunicaciones y en el suministro eléctrico.

Una aurora australis vista desde la estación espacial internacional / European Space Agency, ESA

La evolución de las propiedades del Sol ha condicionado el proceso de aparición de vida en el planeta. En la actualidad, nuestra estrella se encuentra en una fase más apacible de su vida, pero aun así experimenta ciclos de actividad que tienen una duración de 11 años. Durante los mismos la energía que recibimos de nuestra estrella varía menos de 0.1 %. Estas variaciones, junto con los flujos ultravioletas, podrían tener un cierto efecto sobre las precipitaciones. En cualquier caso, la principal causa del cambio climático es el hombre.

Ilustración 2: El Sol y la Tierra interactuando durante la eyección de masa coronal (CME). Normalmente el intenso campo magnético de nuestro planeta nos protege del flujo de partículas de alta energía que procede de nuestra estrella. Crédito: NASA.

Otros fenómenos asociados al ciclo solar  son las manchas solares, las prominencias y las eyecciones de masa coronal (CME, por su acrónimo en inglés). La interacción de la actividad solar con nuestro planeta (cuando se refleja en la Tierra) produce un espectáculo extraordinario: las auroras polares. Este proceso también es visible en otros cuerpos del Sistema Solar, dejándonos perplejos con su belleza. Pero no siempre es tan positivo. De manera abrupta, el Sol emite ondas de radio, rayos X y partículas cargadas muy energéticas, todo ello asociado a la presencia de intensos campos magnéticos. Las CME contienen miles de millones de toneladas de material que se desplazan a velocidades de millones de km/h. Si la Tierra se interpone en su camino, las consecuencias económicas pueden ser considerables.

Evidencias históricas: las grandes tormentas

El ejemplo más extremo de la interacción entre la actividad solar y la Tierra, que afortunadamente ocurrió antes de nuestra absoluta dependencia de la electricidad, sucedió en 1859. Se le conoce como evento Carrington por el astrónomo británico que lo describió. Así, a partir del 28 de agosto de ese año, una tormenta solar provocó la aparición de auroras en países como Colombia o Cuba. Las redes telegráficas de EEUU y Europa, en incipiente desarrollo, sufrieron graves efectos que incluso provocaron incendios. Otra muestra más reciente y no tan dramática, aunque no la única, aconteció en Quebec en 1989, cuando una tormenta geomagnética provocó un apagón de 9 horas. La misma tormenta también provocó la paralización de una central nuclear en EEUU. Durante una tormenta solar en el 2003 se produjeron fallos en transformadores en Sudáfrica y en una central nuclear sueca. En julio del 2012 se produjo una tormenta solar extraordinariamente activa, pero afortunadamente el CME se dirigió en dirección opuesta a la localización de nuestro planeta.

La eyección de masa coronaria (CME) el 22 de julio de 2012 a las 10:00 PM EDT hasta las 2 AM del 23 de julio, según lo capturado por el Observatorio Solar Solar de la NASA (STEREO-A) situado en el otro lado del Sol. Crédito: NASA / STEREO

Algunos estudios predicen que la posibilidad de que un evento como el de 1859  suceda durante los próximos 10 años es del 12%. Las pérdidas económicas, debido a nuestra dependencia tecnológica y nuestra ávida necesidad de energía, serán entonces muy significativas.

El efecto en un mundo dependiente de la tecnología

Estudios recientes indican que, de producirse un evento similar al de Carrington de 1859, se podrían dañar los transformadores que están en toda la red eléctrica. Este fenómeno provocaría un apagón generalizado y las consecuencias tendrían un extraordinario impacto económico debido al tiempo necesario para realizar las reparaciones. También provocaría problemas en las comunicaciones y en el transporte. En la actualidad, los satélites de investigación y comerciales, las señales de geolocalización de los sistemas GPS (americano) o Galileo (europeo), la electrónica de los aviones, los cables submarinos, los oleoductos y gaseoductos, y en las redes de suministro eléctrico son sistemas altamente sensibles a la actividad solar extrema. Esta sensibilidad es debida bien al flujo directo de partículas energéticas procedentes del Sol, bien por la posible aparición de corrientes inducidas geomagnéticamente. Se ha estimado que un CME que afectase directamente a EEUU tendría un coste económico que podría superar los 40,000 millones de dólares cada día y podría afectar a 2/3 de la población. En el resto del mundo, de manera indirecta, serían otros 7,000 millones.

Ilustración 4: La red internacional para la monitorización del Sol y el clima espacial. Está compuesta por una flotilla satélites de observación americanos, europeos y japoneses. Crédito: NASA.

El sol: en el punto de mira

Por tanto, son necesarias políticas de monitorización del Sol, como hacemos con la meteorología terrestre, con objeto de predecir la aparición de este tipo de eventos y de desarrollar políticas de prevención y de mitigación. En España ya se ha realizado algún estudio preliminar sobre el efecto sobre la red eléctrica, pero la solución pasa por políticas coordinadas a nivel internacional. De hecho, en el espacio existe una flotilla de naves (Proba-2, Proba-V y Swarm, junto a la misión conjunta entre ESA y NASA SOHO solar observatory) que observan de manera continuada el Sol, liderada por NASA y el National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), y una red terrestre que la complementa. También en España existen telescopios solares en el observatorio del Teide y Roque de los Muchachos, ambos en las islas Canarias.

La Agencia Espacial Europea (ESA) se encuentra en pleno desarrollo de su sistema de alerta, denominado “Space Weather Service Network”, localizado en el denominado “Space Weather Coordination Centre”. La ESA prepara una misión para el 2023 que será capaz de predecir un impacto de un CME con varios días de anticipación, permitiendo preparar los sistemas más sensibles, como son las redes de distribución de la electricidad. La ESA estudia enviarla a un punto equidistante entre la Tierra y el Sol, denominado punto Lagrange L5, de manera que los tres formarían un triángulo equilátero y el satélite verá de manera directa parte de la superficie de nuestra estrella que, debido a la rotación solar, todavía no es visible desde nuestro planeta.

Sin embargo, la actitud de la nueva administración Trump, escéptica ante el cambio climático y en principio poco sensible a planificación a medio y largo plazo, no augura una continuidad en la inversión en investigación. Aunque la Agencia Espacial Europea tiene su propio programa de monitorización del clima, denominado Copérnico, las políticas espaciales de Europa siguen mostrándose tímidas y carentes de ambición. Tal vez sea el momento en el que los europeos tenemos que coger la rienda de nuestro destino astrológico, manteniendo la colaboración internacional, en este como en otros sectores.

David Barrado Nasvascués

Centro de Astrobiología (INTA-CSIC)

@David_Barrado

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