La BBC publicó esta semana un artículo en el que se hace eco de las investigaciones de varios científicos del Instituto de Astronomía de Zurich. Sami Solanki y otros colegas se dedican a estudiar la actividad solar mediante la medicición de isótopos en estratos de hielo de la Antártida y Groenlandia. En el congreso Estrellas frías, sistemas estelares y el Sol, presentaron un estudio en el que correlaciona la temperatura global de la Tierra con la actividad solar.

Actividad solar

El Sol es una bola de gases de 1 millón y medio de kilómetros de diámetro compuesta casi en su totalidad por hidrógeno y helio. Tal es su propio peso que, de no contrarrestarlo, implosionaría. Este mismo peso, junto a la radiación, mantiene el núcleo solar a 15 millones de grados de temperatura. En estas condiciones aparecen efectos cuánticos, que aleatoriamente hacen que los átomos de hidrógeno venzan su repulsión eléctrica y se fusionen. Como resultado se crean átomos de helio y se genera energía. La energía escapa del núcleo solar y combate la presión del peso: se llega al equilibrio hidrostático. El horno solar lleva funcionando gracias a este equilibrio desde hace 5 mil millones de años y aún le quedan otros tantos, aunque ha aumentado su luminosidad un 28% desde que la Tierra se creara. La energía solar, en forma luz, pero también en ultravioleta y rayos X, es la responsable de la aparición de la vida en la Tierra, y por ello el estudio y evolución del Sol es de gran interés.

Hay otros fenómenos solares que influyen en nuestro planeta. La superficie y exterior solar están gobernados por el magnetismo, responsable de fenómenos tales como las manchas solares, las fulguraciones y las tormentas. Las tormentas solares son eyecciones de partículas que modifican el campo magnético de la Tierra, produciendo, por ejemplo, las auroras polares. Se ha comprobado que a mayor número de manchas solares, mayor número de fulguraciones y tormentas.

Registrando la actividad solar

Algunas manchas solares son tan grandes que se hacen visibles a simple vista durante la puesta o salida del Sol. Hay registros históricos puntuales desde el 28 a.C. Su conteo sistemático comenzó en 1611 con los dibujos de Galileo Galileo. En 1848, con estos datos, el alemán Rudolf Wolf identificó un ciclo de once años (de promedio) en la actividad de manchas solares. Durante este ciclo, se pasa de no ver apenas ninguna mancha a ver varias decenas durante el máximo.

En 1889, Gustav Spörer (otro alemán) descubrió que entre 1400 y 1510 apenas se vieron manchas solares. Inspirado por el trabajo de Spörer, en 1893 el inglés Edward Maunder identificó otra sequía de manchas solares que va de 1645 a 1715. Durante el llamado Mínimo de Maunder, las auroras se convirtieron en una rareza, a tal punto que cuando en 1716 Edwin Halley vio la primera, escribió un artículo explicándola. Posteriormente se identificaron otros Mínimos, como el de Oort (1010-1050), el de Wolf (1280-1340) o el de Dalton (1800-1830).

Para medir la actividad solar los expertos también han recurrido a métodos indirectos. Uno de ellos consiste en la medición de isótopos. Es el caso del carbono 14 (¹⁴C), un isótopo radioactivo del carbono que se encuentra en la madera. Los estudios demuestran que los rayos cósmicos -partículas muy energéticas que provienen de la galaxia o más allá- colisionan con los átomos de nitrógeno 14 (¹⁴N) de la atmósfera, convirtiéndolos en ¹⁴C. Cuando el Sol muestra gran actividad, la mayor intensidad de su campo magnético escuda a la Tierra y el nivel de ¹⁴C en nuestra atmósfera disminuye. Este carbono cósmico es metabolizado por los seres vivos y se usa para la datación (el famoso método del carbono 14).

Actividad solar y cambio climático

¿Existe una relación entre el clima terrestre y el Sol? Quizás la pregunta parezca obvia. Hemos visto que el Sol es la principal fuente de energía en la superficie terrestre. La cantidad de radiación ultravioleta también afecta a la química en la estratosfera, especialmente en la producción y destrucción de ozono. Durante mucho tiempo se ha creído que la irradiancia solar y la actividad solar era más o menos constantes a escala humana. Hoy en día hay ciertas dudas. Es posible que además de los ciclos undecenales de manchas haya otros ciclos de cientos o miles de años.

Existen algunas evidencias históricas que relacionan la actividad solar con el clima. Los casos más conocidos son los mínimos de Maunder y Spörer, que coinciden con épocas de intenso frío al menos en Europa y Norteamérica. Durante el Mínimo de Spörer, los asentamientos de Groenlandia se abandonaron (las siembras no daban frutos y el hielo no rompía, impidiendo la pesca) y en el invierno de 1422-23, el hielo cubrió la superficie completa del Mar Báltico. Durante el Mínimo de Maunder los hielos rodearon la costa islandesa y el Támesis londinense se congelaba periódicamente. Sin embargo, parece que este tiempo gélido no se dio con igual intensidad en otras partes.

El equipo de Solanki comparó las reconstrucciones de temperatura del último milenio (paleoclima) con la reconstrucción de la actividad solar en los últimos 1150 años y las tendencias de ambos parecen concordar. Según dichos datos paleoclimáticos, los mínimos de Maunder y Spörer serían a su vez los mínimos de una Pequeña Era Glacial que va del siglo XV al XVIII. De media, las temperaturas en Europa decrecieron alrededor de 1°C. El final de esta Pequeña Era se sitúa a mediados del XIX… al comienzo de la Era Industrial.

Muchos paleoclimátologos defienden la hipótesis de que, a través de la quema masiva de carbón y petróleo, se han emitido a la atmósfera grandes cantidades de CO₂. En forma de gas, el CO² produce un efecto invernadero, que sería el responsable del aumento. Pero al mismo tiempo, existe un incremento continuado de actividad solar desde la primera mitad del siglo XX: nunca, durante los once siglos anteriores, el Sol ha estado tan activo. Mientras que el número medio de manchas solares desde el 850 d.C. hasta 1900 es de 30, la media es de 60 manchas desde 1900 a hoy, y de 76 manchas desde 1940 a la actualidad.

¿Hay o no, entonces, una causa humana para el calentamiento global? Según Sami Solanki, en las últimas dos décadas, el incremento de temperatura es mayor que el de manchas solares y sugiere la emisión de gases invernaderos como causa de la amplificación del calentamiento global.

Un asunto polémico

El cambio climático y el impacto que la actividad humana tiene en él es un asunto en el que aún persiste la polémica y no sólo científica. Muchos modelos predicen que, como consecuencia de la emisión de gases invernadero, la temperatura global seguirá aumentando y eso tendrá graves consecuencias en el clima de nuestro planeta, en la sociedad y en las economías. Aunque sin llegar al consenso absoluto, gran parte de la comunidad científica internacional está de acuerdo con estas conclusiones. La alarma no cayó en saco roto y gracias a él se creó el Protocolo de Kioto, un tratado internacional para la reducción de emisiones. Su objetivo es rebajar el nivel del año 1990 un 5% entre 2008 y 2012.

La Unión Europea es la gran defensora del acuerdo, pero no todos los países están dispuestos a hacer grandes sacrificios. De hecho, la UE en su conjunto es poco emisora de gases, debido al cierre de industrias pesadas y su apuesta por la energía nuclear (en Francia, el 75% de la electricidad es de origen nuclear). Sin embargo, EEUU sí deberá esforzarse para reducir la emisión de CO₂ ya que el precio de la gasolina es muy bajo. No es de extrañar, por tanto, que el Gobierno estadounidense haya financiado estudios científicos escépticos con un calentamiento global de origen no humano.

Sin embargo, las presiones políticas y económicas no deberían entorpecer la investigación científica, ni a favor, ni en contra, algo que quizás sea improbable porque al final ¿quien decide qué línea de investigación debe recibir más fondos?

En cualquier caso, y aunque creamos que es una fuente inagotable de energía, la conexión Sol-Tierra está poco estudiada y merece una mayor atención científica.

Referencias

• Las manchas solares llegan a un máximo milenario, BBC (en inglés).
• Actividad solar, J. C. Evans, Universidad de George Mason (en inglés).
• Mínimo de Maunder, Michael Allaby, Facts On File (en inglés).
• El clima de la Tierra y el Sol, Natalie Krivova, Instituto Max Plank para la Investigación del Sistema Solar (en inglés)
• Historia del Clima de la Tierra, Antón Uriarte.
• El palo de hockey de las manchas solares, CO2 Science (en inglés).
• ¿Es responsable nuestra estrella de los cambios climáticos en la Tierra?, Ángel R. López Sánchez, Astronomía Digital.

El autor agradece los comentarios de Inés Rodríguez Hidalgo (Instituto de Astrofísica de Canarias, Departamento de Astrofísica de la Universidad de La Laguna).

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