En el peor escenario, se fundirían los núcleos de todas las centrales eléctricas

Imagine que suena una sinfonía de Beethoven que dura 20 minutos. Cada dos minutos se interrumpe, al cabo de un tiempo se reanuda y así sucesivamente. Después, hay que reconstruir la sinfonía cortada y obtener la pieza completa. Algo parecido ocurre con el Sol cuando se vigila desde la Tierra, según compara Pere L. Pallé, uno de los científicos pioneros en estudiar nuestra estrella. “Queremos que no haya noche, así que lo que hemos hecho es construir redes de instrumentos situados en distintos países para poder registrar la actividad solar las 24 horas del día”, cuenta en su despacho del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en La Laguna (Tenerife).

A pocos kilómetros de la sede oficial del IAC, en Izaña, se encuentra el Observatorio Astronómico de El Teide, donde además de observar el cielo nocturno se estudia el Sol con varios telescopios e instrumentos para conocerlo mejor e intentar prever su comportamiento. A todas las infraestructuras terrestres que lo vigilan en distintas partes del mundo -y que dentro de unos años se reforzarán con el futuro Gran Telescopio Solar Europeo (EST) que también se construirá en las Islas Canarias- se ha unido una flota de naves espaciales que espían el Sol tan cerca de su superficie como la tecnología y los materiales existentes lo permiten.

“El Sol es una estrella aburrida, poco exótica, pero es importante porque es la nuestra, y siguiendo su evolución, aprendemos también acerca de otras estrellas. Además, la tecnología humana es sensible a su comportamiento, por eso ahora es muy importante la meteorología espacial (space weather). Y la física nos ha ayudado a interpretarlo, entenderlo e incluso a predecir su comportamiento”, cuenta Pallé.

La fiebre desatada por el gran eclipse solar total que fue visible en América del Norte el pasado 8 de abril, es sólo un ejemplo de la fascinación que nos provoca nuestra estrella. Un eclipse que ha coincidido con un momento especialmente importante para observarlo.

Durante las últimas semanas, los instrumentos que monitorizan el Sol se mantienen alerta porque está entrando en la fase de máxima actividad del ciclo actual. La actividad magnética del Sol se estudia dividiéndola desde 1700 en ciclos que duran 11 años aproximadamente, y ahora estamos en el ciclo número 25, que comenzó en diciembre de 2019. “Aunque se estimó que el próximo máximo solar tendría lugar hacia julio de 2025, parece que ese periodo de máxima actividad podría adelantarse a finales de este año o principios de 2025”, explica Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronómico Nacional (IGN).

De hecho, el 23 de marzo comenzó una de las tormentas solares más intensas de los últimos años. Se prolongó hasta el 1 de abril, aunque afortunadamente no se detectaron daños en ninguna tecnología, como recuerda Javier Rodríguez-Pacheco Martín, catedrático de Astrofísica de la Universidad de Alcalá (Madrid).

Un testigo de excepción de ese aumento de la actividad solar es la nave Solar Orbiter, de la Agencia Espacial Europea (ESA) en colaboración con la NASA, y Rodríguez-Pacheco es el investigador principal de uno de sus instrumentos, el Detector de Partículas Energéticas (EPD). Otro español, José Carlos del Toro, del Instituto de Astrofísica de Andalucía, colidera el instrumento PHI, que observa los campos magnéticos en la superficie del Sol.

Solar Orbiter fue lanzada en febrero de 2020 y el 4 de abril estaba a unos 44 millones de kilómetros del Sol, que para una nave espacial es muy cerca: “Se trata de una posición privilegiada para observar con auténtico detalle cómo funciona nuestra estrella que, comparada con otras, es muy tranquila. Y esa tranquilidad ha permitido que la vida haya evolucionado. Pero cada 11 años tiene momentos en que libera más energía magnética que se ha ido almacenando con el paso del tiempo”, cuenta en entrevista telefónica Rodríguez-Pacheco.

Por eso, el astrofísico considera que “aparte del interés puramente científico, detrás del estudio del Sol está el interés por la propia supervivencia del ser humano. Nuestra estrella tiene momentos en que tiene una actividad magnética alta que produce tormentas solares, fenómenos violentos que afectan a todo el Sistema Solar. Y ahora que dependemos tanto de los satélites y la energía eléctrica, el impacto que puede causar es mucho mayor que hace 200 años, cuando el único efecto eran las auroras boreales o que las brújulas se volviesen locas”.

“Cuando la radiación solar es suficientemente intensa, puede calentar y distorsionar la ionosfera y generar problemas serios en la propagación de las ondas de radio de nuestros sistemas de comunicaciones”, explica Rafael Bachiller. Además, “las eyecciones coronales de masa arrastran grandes cantidades de partículas muy energéticas que viajan a velocidades de entre 300 y 1.000 kilómetros por segundo. Cuando se eyectan en la dirección de nuestro planeta, estas partículas, que tardan dos o tres días en llegar a la Tierra, pueden dañar nuestros equipos tecnológicos. Las tormentas solares intensas también afectan a la actividad de los satélitesy de los astronautas“, resume.

Esas partículas de alta energía que hay en el espacio, compara Rodríguez-Pacheco, “son como las que hay dentro de un reactor nuclear y son un peligro para los astronautas de la Estación Espacial Internacional o los que vayan a la Luna”. Afortunadamente para los que estamos en la Tierra, “tanto la magnetosfera como la atmósfera terrestres son unos escudos muy eficientes frente a esas partículas”. Y luego está la eyección coronal de masa, “todas esas partículas viajando a muchísima velocidad que cuando impactan con la magnetosfera (la región externa de la atmósfera terrestre), la achata y produce una deformación que se traduce en corrientes eléctricas indeseables que surgen en determinadas instalaciones”, cuenta.

En su opinión, compartida por muchos de sus colegas, “la cuestión no es si va a haber una tormenta solar severa que afecte a las instalaciones de la Tierra, sino cuándo se va a producir. Es cuestión de tiempo. ¿Puede haber una eyección coronal de masa que alcance los 3.000 kilómetros por segundo e impacte contra la Tierra? Sí, y cada país ha de tener sus mecanismos de protección”, afirma Rodríguez Pacheco.

Hasta la fecha, la mayor tormenta solar registrada fue la conocida como evento Carrington, en 1859. Alteró el funcionamiento de numerosas estaciones de la red de telégrafos, que eran las únicas instalaciones eléctricas usadas en la época para las comunicaciones. Tampoco había satélites en el espacio por entonces. ¿Qué consecuencias tendría ahora? Una de las situaciones más críticas que podrían ocurrir, según Rodríguez-Pacheco, “es que esas corrientes provocadas por la deformación de la magnetosfera puedan fundir los núcleos de las centrales eléctricas. Y eso supone que te quedas sin electricidad hasta que instales el que tengas de repuesto”.

El peor escenario que podría darse en la Tierra debido al impacto de una tormenta solar quedó reflejado en el informe que encargó Barack Obama cuando era presidente de EEUU para conocer el alcance de la amenaza y diseñar planes para estar preparados: “En ese escenario se fundían la mayoría de los núcleos de las centrales eléctricas de EEUU y Canadá, que podían llegar a permanecer sin electricidad durante un periodo de hasta dos años”, cuenta el investigador de Solar Orbiter.

“La Tierra afortunadamente tiene un campo magnético, tenemos un polo norte y un polo sur. Sin él, no habría vida”, repasa Pere Pallé. Pero el estudio del Sol, explica, “es muy importante porque aunque su actividad magnética no afecte directamente a la vida humana, sí afecta a la vida tecnológica humana”. “Imagina que se cortan las cotizaciones en Bolsa por internet durante una hora, porque los satélites han dejado de funcionar. Imagina el caos. Pues eso va a ocurrir. En algún momento, no sabemos cuándo, habrá un evento solar muy fuerte que altere las comunicaciones a nivel global, pero puede pasar dentro de mil o dos mil años, no lo sabemos”, señala.

A pesar de todo, el astrónomo del IAC considera que “no hay motivo para alarmarse porque lo que está pasando ahora es lo esperable en su ciclo, no está ocurriendo nada especial” y recuerda que “el neandertal estaba sometido a los mismos riesgos que nosotros, pero no se enteraba”.

Lo importante, desde su punto de vista, es intentar avanzar en los pronósticos para intentar minimizar posibles daños avisando con antelación. “Por ejemplo, casi todos los satélites tienen ya un modo pánico para protegerse cuando hay una alerta por la actividad solar”.

Y en los últimos 10 años se ha avanzado mucho para intentar dar antes esas alertas, por ejemplo, en aspectos como la predicción de las manchas solares que hay en su cara oculta. “Si sabes lo que hay detrás del Sol puedes intentar avanzar en los pronósticos”, afirma el astrónomo. La pionera fue precisamente una estudiante de su grupo, Irene González, fallecida de un cáncer en 2014.

Las manchas solares que tiene el Sol, detalla Pallé, son una manifestación de un campo magnético que se ha generado en su interior y pueden variar según el ciclo. “Cuando estamos en el máximo solar, la fotosfera está plagada de manchas”.

Esas manchas solares fueron observadas por primera vez por Galileo Galilei a principios del siglo XVII, y como recuerda Pallé, casi le cuestan la hoguera. En su ordenador, proyecta el famoso dibujo en el que el astrónomo italiano reprodujo lo que vio a través de su catalejo al observar la esfera solar.

Pese a los avances de la ciencia desde la época de Galileo y las observaciones sistemáticas que se hacen desde el Sol desde mediados del siglo XIX, buena parte de lo que conocemos sobre nuestra estrella se ha averiguado en los últimos 45 años. “Aunque parezca mentira, hasta 1980 no sabíamos qué ocurría dentro del Sol”, asegura Pallé, que en 1979 llegó a Canarias, junto a otros estudiantes, pues ese año se había iniciado en la Universidad de La Laguna la enseñanza de cuarto y quinto curso de Astrofísica.

Y fue en Canarias precisamente donde realizaron enseguida un importante descubrimiento: “Pudimos demostrar que el Sol, que es una bola de gas, tenía vibraciones constantes, es decir, cambiaba su tamaño, se hinchaba y se deshinchaba como un globo de una manera rítmica. Esas pulsaciones rítmicas, como los latidos del Sol, se podían intuir pero no se habían medido. Y eso fue un boom porque inició una rama que se llama heliosimología, la sismología del Sol“, relata. Al igual que conocemos cómo es la estructura de la Tierra sin que nadie haya bajado al núcleo estudiando las ondas que se propagan en la Tierra con los sismógrafos, con las mismas técnicas han podido deducir las condiciones del interior del Sol.

Una de instalaciones emblemáticas del Observatorio de El Teide es la Pirámide solar o Pirámide Van der Raay llamada así en homenaje al astrónomo que, como recuerda Pallé, fue uno de los padres del Instituto de Astrofísica de Canarias y mentor de esa primera generación de científicos que llegaron a Canarias.

Se trata de un laboratorio dedicado al estudio interno del Sol por medio de la Heliosismología y se diseñó con esa forma para evitar que la meteorología adversa que viene del norte afectara a las observaciones: “En la parte sur tiene dos terrazas, donde tenemos los colectores de luz, que llega hasta dentro del laboratorio”.

Asimismo, el instrumento GONG que hay en el Observatorio de El Teide forma parte de una red internacional con el mismo nombre creada en 1996 y que cuenta con instrumentos idénticos situados estratégicamente en varios países, que se van dando el relevo a medida que el Sol se pone, para medir esas oscilaciones de la estrella (así pueden tener toda la melodía del Sol, como explicaba Pallé con el ejemplo de la sinfonía de Beethoven).

“GONG forma parte de la línea de defensa estratégica de EEUU, no porque sea un instrumento militar sino porque es capaz de predecir de alguna manera cuándo va a haber más actividad en el Sol.Y si hay actividad, hay más probabilidad de que emita partículas que puedan suponer una amenaza”, afirma el astrónomo.

En este observatorio canario destacan por su altura los edificios que albergan los telescopios solares Gregor y Themis. Como explica David Nespral, administrador del Observatorio del Teide, “son más altos que los que se usan para estudiar el cielo nocturno porque por la mañana, cuando el Sol está alto, calienta el suelo, y se produce una turbulencia. Para que esa turbulencia no afecte a las observaciones, tienen más altura”.

Pero “el hombre es insaciable”, dice Pallé, y no se conformó con observar nuestra estrella desde la Tierra. “Dijimos: ‘¿Y si nos vamos al espacio?’ Así nos unimos muchos países para la misión SOHO, de la ESA y la NASA” que fue lanzada en 1995 y sigue vigilando al Sol. Luego vinieron más observatorios solares: Parker Probe, SDO, STEREO, Solar Orbiter… “Vivimos una pequeña edad de oro en el estudio del Sol, cuantas más naves, mejores previsiones podremos hacer”, dice Rodríguez-Pacheco.

Todos los satélites tutelados por agencias espaciales, añade, se fabrican ya para resistir ciertos niveles de radiación. Pero si enviar cualquier nave al espacio es un reto tecnológico por el ambiente hostil que tiene que soportar, la cosa se complica cuando va a estar cerca del Sol. “La cara de Solar Orbitar que apunta al Sol, que es donde están los telescopios, tiene un escudo térmico, que protege a la nave de temperaturas de más 500 grados. Además, la electrónica y los instrumentos de la misión cuentan con un apantallamiento propio adicional que los protege de las partículas ionizantes y de alta energía que producen daño en la electrónica y el material orgánico”, detalla el astrónomo español.

A desarrollar materiales a prueba del Sol se dedica precisamente la física Isabel Montero. En su laboratorio del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), en Madrid, y en el marco de un proyecto con la ESA, simula las condiciones espaciales para idear tratamientos que protejan los satélites frente a emisiones de electrones, que reduzcan la corrosión del aluminio y eviten que los dispositivos de radiofrecuencia sufran posibles descargas que podrían llegar a impedir la comunicación con la Tierra.

Como explica en entrevista telefónica, “la conjunción de los rayos solares junto con otros electrones energéticos del entorno espacial puede producir diferencias de potencial de más de 10.000 voltios, lo que puede quemar los paneles solares de los satélites”, afirma. “Es imposible proteger las naves al 100% así que lo que pretendemos es buscar nuevos materiales para minimizar los efectos de la radiación”.

Pero como afirma Bachiller no todo es negativo durante las tormentas solares. “Cuando las partículas alcanzan nuestro planeta, penetran por regiones cercanas a los polos. Al interactuar con los átomos y las moléculas de la atmósfera se producen las bellas auroras polares, que están siendo sensacionales en las últimas semanas”.