Una tierra fría… ¿gracias al Sol?

Se conoce como la Pequeña Era del Hielo. Durante varias décadas del siglo XVII crudos inviernos arruinaron buena parte del hemisferio norte del planeta. En aquel entonces, el ejército francés utilizó los ríos congelados como caminos para invadir a los Países Bajos, y los neoyorkinos caminaban desde Manhattan a Staten Island, a través de la bahía congelada.

Asimismo, kilómetros de un mar de hielo rodeaban a Islandia y la población de la isla se redujo a la mitad. Con todo, no era la primera vez que las temperaturas descendían de forma tan radical: 200 años antes, entre 1420 y 1570, un cambio climático se apoderó de las colonias vikingas en Groenlandia y las convirtió de fértiles tierras de cultivo en áridas tierras árticas.

¿Qué provocó esta trasformación? ¿Se puede culpar de esto al Sol? Curiosamente, sabemos que, estas dos “mini eras del hielo” coincidieron con la disminución de la actividad solar, reflejada en las manchas solares y en dramáticas llamaradas impulsadas por el poderoso campo magnético del Sol.

En la actualidad algunos astrónomos afirman que el sol podría estar a punto de entrar en otro período de quietud. Con los científicos advirtiendo que el calentamiento global está alcanzando un punto crucial, pasado el cual será inevitable un cambio rápido y posiblemente irreversible de nuestro medio ambiente, un Sol calmado con la consiguiente ola de frío podría ser justo lo que necesitamos para tener un respiro y hacer efectivos los controles para la contaminación.

“Esto definitivamente nos daría tiempo”, afirma Joanna Haigh, física especialista en la atmósfera del Colegio Imperial de Londres.

Un termómetro delicado

Durante el siglo pasado las temperaturas globales promedio aumentaron alrededor de los 0.6 grados C, y hasta hace muy poco esto se atribuyó a la actividad humana. Pero algunos piensan que quizá no sea el único factor que intervino. Un número cada vez mayor de científicos cree que existen claros vínculos entre la actividad solar y la temperatura de la Tierra. Mientras que la actividad solar magnética no puede explicar totalmente el calentamiento global, parecer ser que sí tiene un impacto significativo en ello.

“Hace un par de años, yo no hubiera afirmado que había evidencia alguna de que la actividad solar influyera en las temperaturas de la Tierra”, asegura Paula Reimer, una paleoclimatóloga en la Universidad de Queens, en Belfast, Reino Unido. “Ahora creo que tenemos una evidencia bastante convincente”. Lo que ha hecho cambiar radicalmente a Reimer y a otros científicos es la evidencia que vincula al clima con las manchas solares.

Estas manchas en la superficie solar aparecen y desaparecen durante días, semanas o meses, dependiendo de su tamaño. Más que una curiosidad, son ventanas al estado anímico del sol. Son creadas por contorsiones en el campo magnético del sol y su aparición anuncia enormes erupciones solares que arrojan miles de millones de toneladas de gas al espacio. Cuando el sol está en calma surgen muchas menos manchas, e históricamente estos períodos han coincidido con mini eras del hielo.

Por lo general la cantidad de manchas solares y de actividad magnética solar aumenta y disminuye en ciclos que duran alrededor de 11 años, pero cada 200 años aproximadamente las manchas solares llegan casi a desaparecer en la medida en que decrece la actividad solar. Por otro lado, durante los últimos 50 años, el Sol se ha mantenido especialmente activo. “Si analizamos el comportamiento del Sol en el pasado, nos damos cuenta que vivimos en un período de actividad solar anormalmente elevada,” asegura Nigel Weiss, un físico solar de la Universidad de Cambridge.

Cómo medir la actividad solar

Por fortuna, los científicos han encontrado un registro indirecto de los estados de ánimo del Sol que abarca miles de años hacia atrás. ¿Cómo ha sido posible tener un archivo tan antiguo? La respuesta se encuentra en las concentraciones de isótopos poco comunes que han quedado atrapados en los anillos de los árboles y en el corazón del hielo. La historia comienza mucho más allá de la órbita de Plutón, en los límites del campo magnético del Sol.

Mientras el Sol se encuentra calmado magnéticamente, su campo se extiende alrededor de 12,000 millones de kilómetros en el espacio, pero este campo se expande hasta 15,000 millones de kilómetros cuando el Sol se encuentra activo. Los rayos cósmicos, partículas de energía alta que provienen de lo más profundo del espacio  y que continuamente llegan hasta nosotros, son desviados por el campo, así que en las épocas de actividad son muchos menos los que llegan a la Tierra.

Los rayos que logran llegar a nuestro planeta dejan huellas en forma de carbono-14 y berilio-10, isótopos que solamente son creados cuando los rayos cósmicos impactan en la atmósfera de la Tierra. Entonces las plantas y los árboles absorben el carbono-14 mientras que el berilio-10 se queda en las láminas de hielo polar y se incorpora a la capa de hielo correspondiente a ese año. De manera que, al medir los niveles de los isótopos en los anillos de los árboles y en el corazón de los hielos polares, es posible deducir cuántos rayos cósmicos llegaban a la Tierra cuando se formaron los anillos o las capas de hielo, y de esta manera estimar qué tan activo estaba el Sol en aquella época.

Predicciones

Sami Solanki y su equipo en el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema solar, en Katlenburg-Lindau, Alemania, han observado las concentraciones de carbono-14 en la madera y de berilio-10 en el hielo en un periodo que abarca hasta11,000 años. La similitud de fluctuaciones entre ambos isótopos llevó a los investigadores a la idea de que estaban frente a efectos originados por el Sol.

Los picos y las depresiones mostraron un patrón identificable: “Los períodos de elevada actividad solar no duran mucho, quizás entre 50 y 100 años, luego viene una caída”, asegura Weiss. “Es un sistema de auge y mengua, y yo esperaría un colapso muy pronto.”

Aún cuando resulta probable otra caída en el comportamiento del ciclo solar, resulta muy difícil predecir su actividad con certeza, debido a la forma caótica en la que el campo magnético solar es generado. Pero, en todo caso, si alguien puede aventurar lo que va a suceder es Leif Svalgaard, físico solar convertido en programador de computadoras de la Universidad de Stanford en California, quien ha estado prediciendo la actividad solar por cerca de tres décadas. En los  años 70 fue pionero del mejor método de predicción que se ha inventado hasta ahora y que se basa en la fuerza del campo magnético en los polos solares para predecir los niveles futuros de actividad solar.

También Svalgaard espera un comportamiento irregular o una caída. El campo polar del sol está en estos momentos en su punto más débil, desde que se iniciaron las mediciones a principios de la década de los 50 y para Svalgaard, las últimas cifras indican que la actividad solar será más débil durante la próxima década de lo que lo ha sido por más de 100 años.

“La cantidad de manchas solares disminuirá ostensiblemente en la próxima década”, vaticina Svalgaard, quien espera menos de seis manchas solares nuevas por mes, menos de la mitad del número promedio observado en la pasada década.

Por supuesto, la situación no se compara con la caída de manchas solares que sugerían las observaciones entre 1645 y 1715. En aquel entonces, la sola aparición de una mancha solar significaba una noticia astronómica importantísima que desencadenaba rápidamente un flujo de comunicaciones escritas de un observatorio a otro. Sin embargo es una señal de lo que vendrá. “El número de manchas solares será reducido, y cuando el Sol colapsa, lo hace violentamente”, asegura Svalgaard.

Temperatura a la baja

La pregunta es qué tiene que ver la actividad magnética del Sol con el clima de la Tierra. Aunque parece obvio, no existe una relación estrechamente ligada, ya  que el clima terrestre está determinado por muchas otras variables. Sin embargo, para establecer esa conexión, Solanki y sus colegas compararon los registros de la actividad solar que se encuentran en los anillos de los árboles con los registros meteorológicos desde 1856 hasta nuestros días.

Los investigadores encontraron que la temperatura de la atmósfera terrestre cambió de en relación con el número de manchas solares hasta 1970. Esta es la evidencia que ha logrado, más que ninguna otra, convencer a los climatólogos a tomar muy en serio este vínculo. Y aún más: los cálculos más recientes realizados por Solanki y su equipo sugieren que la caída de manchas solares podría conducir a un enfriamiento de la atmósfera de la Tierra de hasta 0.2 grados C.

Lo que pudiera parecer poca cosa, pero está alteración de la temperatura podría ser equiparable con la más optimista de las estimaciones que resultaría en caso de restringir las emisiones de gases de efecto invernadero hasta el 2050, como se solicitó en el  protocolo de Kyoto y otros tantos foros internacionales.

Con todo, aún existe un gran enigma. Los astrónomos y los científicos especialistas en el clima han luchado siempre por comprender de manera exacta cómo podría la actividad solar influir en la temperatura de la Tierra. Cualesquiera que sean los altibajos en la actividad magnética del sol, el total de la energía que éste emite varia tan sólo en un 0.1 por ciento. Lo que representa un cambio demasiado pequeño para que realmente pudiera tener un efecto directo en la Tierra.

De ahí que el papel del sol en el cambio climático resulta altamente polémico.

Tierra recalentada

Sin embargo, recientemente han surgido claves importantes en los observatorios solares, incluyendo la nave espacial SOHO (Observatorio solar y Heliosférico, por sus siglas en inglés) operada por la NASA y por La Agencia Espacial Europea durante los últimos diez años.

Aún cuando el cambio de la energía solar en su totalidad es pequeño, las mediciones llevadas a cabo por SOHO y otros observatorios solares han revelado una variación mucho mayor en los niveles de radiación ultra violeta, que pueden llegar a un máximo de hasta 100 veces su nivel mínimo.

“Esto significa que existe un alcance mucho mayor para el efecto de los rayos ultravioletas en nuestra atmósfera”; asegura Haigh, quien durante las últimas décadas ha estado estudiando el impacto de los cambios del sol en el clima.

De acuerdo a los modelos que ella ha desarrollado en computadora, las radiaciones ultravioletas recalientan las zonas superiores de la atmósfera terrestre al energizar los átomos y las moléculas que se encuentran allí. Esto tiene como resultado reacciones químicas que involucran ozono y otras moléculas, las cuales pueden liberar aún más calor.

Este calentamiento cambia la estructura de la temperatura en todas las latitudes, aunque los detalles no resultan evidentes debido a la hiper complejidad del modelo de Haigh. “Al variar la cantidad de radiación ultravioleta, la actividad solar cambia la circulación de toda la atmósfera”, asegura Haigh. Es decir, si cambiamos la circulación, estaremos cambiando el clima.

El trabajo de Haigh podría ayudar a explicar uno de los aspectos más misteriosos de la ‘Mini Era del Hielo’: “Europa fue azotada duramente, pero otras partes del mundo ni siquiera se dieron cuenta,” dice Solanki. La causa quizá sea la distribución desigual de las masas de Tierra en los hemisferios norte y sur. Mientras que la Antártida se encuentra rodeada por un ancho cinturón de océanos, en el hemisferio norte, la distribución de Tierra y océanos es mucho menos regular.

Lo que significa que la interacción entre la atmósfera circulante y la Tierra es más compleja en el hemisferio norte. Esto origina la Oscilación del Atlántico Norte, una interacción de altas y bajas presiones que dicta el movimiento de las tormentas a lo largo de los continentes que bordean el Atlántico norte.

Haigh ha descubierto que, en los momentos de baja actividad del sol, la presión del aire sobre el Polo Norte es más elevada de lo normal y empuja las tormentas hacia el sur, desviando el clima más frío a las latitudes más bajas. Sin embargo, lo que sucede en el hemisferio sur es menos conocido, pero según asegura Haigh a ella no le sorprendería que allí fuera diferente la reacción a los cambios en la actividad solar.

Frío cósmico

La actividad solar podría también influir en el clima a través de sus efectos en los rayos cósmicos. En otro estudio, Solanki ha descubierto una intrigante correlación entre la temperatura de la atmósfera terrestre y la cantidad de rayos cósmicos que chocan contra la Tierra. Los resultados han dejado ver que existen temperaturas mucho más bajas en los períodos en que se presentan cantidades más elevadas de rayos cósmicos.

¿Cómo es posible que los rayos cósmicos den lugar a temperaturas más frías? Tal fue el planteamiento que se hicieron hace casi diez años Henrik Svensmark y Eigil Friis-Christensen del Instituto Danés de Meteorología en Copenhague. Ambos científicos sugerían que los rayos cósmicos crean una carga eléctrica en las partículas de nuestra atmósfera y luego actúan como semillas para la formación de nubes en altitudes bajas: Un período de actividad solar baja significaría más rayos cósmicos y por consiguiente más nubes y temperaturas más bajas.

Sin embargo, la idea de estos científicos no deja de ser polémica. La mayoría de los climatólogos aceptan que una mayor cantidad de nubes bajas refleja una radiación mayor hacia el espacio propiciando, por lo tanto, un descenso en las temperaturas. Pero hay muchos que no aceptan la evidencia de Svensmark y Friis-Christensen en relación al vínculo existente entre los rayos cósmicos y el revestimiento de nubes y la califican de una mera coincidencia.

Otros sugieren que esta teoría sea investigada, aunque tan sólo sea para descalificarla. Hasta el momento, un grupo internacional de más de 50 científicos ha propuesto un experimento en el CERN, Laboratorio de Física de Partículas Elementales, ubicado cerca de Ginebra, Suiza, para que se lleve acabo a partir de este año. Así, en los próximos lustros se podría establecer de una vez por todas el rol que juega el sol en las temperaturas terrestres. Además, si ocurre realmente la caída de manchas solares pronosticado, el trabajo de Solanki podría tener una dramática confirmación: “una caída nos permitiría definir claramente el verdadero nivel de influencia del sol en el clima de la Tierra,” asegura Weiss.

Por supuesto, y para quienes pensaban que la solución de la crisis climática actual sería otorgada por la misma naturaleza. La noticia es que nada de esto significa que podemos dejar de preocuparnos por el calentamiento global ocasionado por las emisiones de gases tipo invernadero hacia la atmósfera.

“En las últimas décadas la temperatura de la Tierra no tiene correlación, en modo alguno, con la actividad solar”, afirma Solanki, quien estima que la actividad solar es responsable tan sólo del 30%, como máximo del calentamiento que ocurre desde 1970. El resto tiene que ser el resultado de los gases de invernadero producidos por el hombre, y un estallido en la actividad solar no haría nada para deshacerse de aquellos.

Lo que sí puede suceder es que el sol le conceda al planeta un amable respiro de los estragos derivados de los cambios climáticos ocasionados por el hombre. La pregunta es: ¿por cuánto tiempo? Eso no lo sabe nadie. Los registros dicen que durante la Pequeña Era de Hielo, la caída promedio de la temperatura global fue de menos de 1 grado C y que tuvo una duración de 70 años.

La que sucedió anteriormente duró 150 años, pero un estallido menor a principios del siglo XIX duró apenas 30 años. Por lo pronto, no queda de otra más que seguir observando la disminución de la cantidad de manchas solares. “Cuanto mayor sea el estallido, más tiempo durará,” afirma Weiss.

Además, existe un lado de la moneda que resulta altamente peligroso. Si realmente sucede que el calentamiento global se reduce o se revierte parcialmente gracias a un caída de las manchas solares, las industrias contaminadoras y los gobiernos reacios a reducir  las emisiones de gases tipo invernadero podrían utilizar la situación como una justificación para no llevar a cabo al conjunto de medidas contra la contaminación. Lo que tendría como consecuencia que las cosas se pondrían peor a largo plazo. No existe lugar para la complacencia, advierte Svalgaard: “Si la Tierra se enfría durante la próxima caída de manchas solares, y no hacemos nada, cuando vuelva la actividad magnética del sol, el calentamiento global regresará con un espíritu vengativo.”