Un equipo internacional de científicos ha reconstruido la actividad del Sol durante los últimos 11 milenos, y predice una disminución de su actividad para las próximas décadas
La actividad del Sol durante los 11.400 años, es decir, hasta el final de la última Edad Glacial en la Tierra, ha sido reconstruida cunatitativametne por primera vez por un grupo internacional de investigadores dirigidos por Sami K. Solanski, del Insitutuo Max Planck para Investigación del sistema Solar (Katlenburg-Lindau, Alemania). Los científicos analizaron los isótopos radioactivos en árboles que vivieron hace miles de años. Como lo informan científicos de Alemania, Finlandia, y Suiza en el actual número de la revista "Nature" del 28 de octubre, 2004, es necesario remontarse hasta 8000 años atrás para hallar un tiempo en el que Sol era, en promedio, tan activo como lo ha sido en los últimos 60 años. Basados en un estudio estadístico de anteriores períodos de actividad solar incrementada, los investigadores predicen que el actual alto nivel de actividad solar probablemente continuará sólo por algunas décadas más.
Fig. 1: Una gran manchase observa sobre la superficie del Sol a principios de septiembre, 2004. El campo de visión comprende un cuadrado de unos 45.000 x 30.000 kilómetros en la superficie del Sol - la Tierra entera podría caber varias veces dentro de esta área. Las manchas de sol aparecen más oscuras a causa de su fuerte campo magnético que suprime el transporte de energía a través del flujo de energía. En la zona central del área oscura (umbra) el campo magnético es perpendicular a la superficie, mientras que en la peroferia más clara (penumbra) el campo magnético es en gran medida horizontal (pararlelo a la superficie). La imagen fue captada por Vasily Zakharov con un telescopio solar de un metro de diámetro en la Isla de La Palma, Canarias. El teles-copio está operado por el Instituto de Física Solar de la Real Academia de Ciencias de Suecia.
Imagen: Max Planck Institute for Solar SystemResearch
El equipo de investigación había encontrado en el 2003 la evidencia de que el Sol es más activo ahora que durante los previos 1000 años. Un nuevo conjunto de datos les ha permitido extender el largo del período estudiado hasta los 11.400 años, de manera que se cubre el largo total del tiempo desde la última Edad de Hielo. Este estudio mostró que el actual episodio de elevada actividad solar desde alrededor del año 1940 es único dentro de los últimos 8000 años. Esto significa que el Sol, no sólo ha provocado más manchas, sino que también produjo más erupciones y fulguraciones, que lanzan gigantescas nubes de gas al espacio, que en cualquier momento de los pasados 11,400 años. El origen y la fuente de energía de todos estos fenómenos es el campo magnético del Sol.
Desde la invención del telescopio a principos del siglo 17 los astrónomos han observado con regularidad a las manchas del Sol. Se trata de regiones en la superficie del Sol donde la provisión de energía desde el interior solar se reduce debido a los intensos campos magnéticos que contienen. En consecuencia, las manchas de sol son más frías que la superficie en unos 1500 grados y aparecen más oscuras en realción a sus alrededores no magnéticos, de una temperatura promedio de 5800 grados.
La cantidad de manchas visibles sobre la superficie del Sol varía de acuerdo con el Ciclo Solar de 11 años, que está modulado por variaciones de mayor plazo. Por ejemplo, durante la segunda parte del sgilo 17 casi no hubo manchas de Sol en su superficie.
Para muchos estudios concernientes al origen de la actividad solar y sus potenciales efectos a largo plazo sobre el clima de la tierra, el intervalo de tiempo entre el año 1610, desde que se comenzaron los sistemáticos registros de la existencia de manchas de sol, es demasiado corto. Para las épocas anteriores, se tiene que derivar el nivel de actividad solar a partir de otros datos. Tal información está almacenada en la Tierra bajo la forma de isótopos "cosmogénicos". Estos son núcleos radioactivos que resultan de la colisión de partículas de los enérgicos rayos cósmicos con las moléculas del aire en la atmósfera superior.
Uno de estos isótopos es el C-14, o carbono radioactivo, con una vida media de 5730 años, quien es bien conocido por el método del carbono 14 para determinar la edad de los objets de madera. La cantidad de C-14 producido depende fuertemente de la cantiad de partículas de ra-yos cósmicos que llegan a la atmósfera. Este número, a su vez, varía con el nivel de la actividad solar: durante momentos de alta actividad solar, el campo magnético solar provee un efectivo escudo contra estas enérgicas partículas, mientras que la intensidad de los rayos cósmicos aumenta cuando la actividad solar es baja. Por consiguiente, mientras mayor es la actividad del Sol, menor es la producción de C-14 y viceversa.
Mezclando procesos en la atmósfera, el C-14 producido por los rayos cósmicos llegan a la biosfera y parte de él es incorporado a la biomasa de los árboles. Algunos troncos de árboles pueden ser recuperados de debajo del suelo, miles de años después de su muerte, y el contenido del C-14 almacenado en sus anillos puede ser medido. Se puede determinar el año en el que el C-14 fue incorporado comparando diferentes árboles con lapsos de vida que se sola-pan. De esta manera, uno puede medir la tasa de producción de C-14 hasta 11.400 años atrás, directamente el final de la última Edad de Hielo.
El grupo de investigación usó estos datos para calcular la variación del número de manchas a lo largo de estos 11.400 años. La cantidad de manchas es una buena medida también para la fuerza de varios otros fenómenos de la actividad solar.
El método para reconstruir a la actividad solar del pasado, que describe cada eslabón en la compleja cadena que conecta las abundancias de isótopos con el número de manchas de sol con modelos físicos cuantitativos consistentes, ha sido ensayado y calibrado comparando al registro histórico de manchas de sol observadas directamente con cortas anteriores reconstrucciones, basados en el isótopo comsogéncio Be-10 e los casquetes de hielo polares.
Los modelos conciernen a la producción de isótopos por los rayos cósmicos, la modulación del flujo de los rayos cósmicos por el campo magnético interplanetario (el flujo magnético solar abierto), como también a la relación entre el campo magnético solar a gran escala y el número de manchas del sol. De esta manera, por primera vez se pudo llevar a cabo una cuantitava y confiable reconstrucción del número de manchas desde el fin de la última glaciación.
Fig. 2: Arriba: Actividad de las manchas de sol reconstruida (10 años promedio) para los últimos 11.400 años, basada en datos del C-14 (curva azul) y la información histórica de las manchas de sol observadas directamente (curva roja). La confiable información del C-14 termina hacia 1900, de manera que el agudo incremento de la actividad solar en el siglo 20 no aparece en el gráfico. La re-construcción muestra claramente que un período de actividad solar comparativamente alto existió previamente hacen más de 8000 años. Abajo. Una sección ampliada del gráfico superior (área tra-mada) con varios episodios de actividad solar más elevada, com-parable a la del siglo 20.
Image: Max Planck Institute for Solar System Research
A causa de que la brillantez del Sol varía ligeramente con la actividad solar, la nueva reconstrucción indica también que le sol brilla hoy algo más fuerte que en los 8000 años pasados. Si este efecto podría haber contribuido de manera significativa al calentamento global de la Tierra durante el siglo que pasó, permanece siendo una pregunta sin respuesta. Los investigadores alrededor de Sami K. Solanki destacan el hecho que la actividad solar ha per-manecido más o menos constante (alta actividad) desde 1980 - aparte de las varaciones debidas al ciclo de 11 años . mientras que la temperatura global ha experimentado un fuerte aumento durante ese mismo tiempo. Por el otro lado, las bien similares tendencias de la actividad solar y las temperaturas de tierra durante los siglos pasados (con la notable excepción de los últimos 20 años) indican que la relación entre el Sol y el clima permanece siendo un reto para investi-gaciones posteriores.
Links relacionados:
[1] ¿Cuánto Afecta el Sol al Clima Global? (How Strongly Does the Sun Influence the Global Climate?)
Trabajo Original:
Sami K. Solanki, Ilya G. Usoskin, Bernd Kromer, Manfred Schüssler, Jürg Beer
Unusual activity of the Sun during recent decades compared to the previous 11,000 years
Nature, 28 October 2004
Ilya G. Usoskin, Sami K. Solanki, Manfred Schüssler, Kalevi Mursula, Katja Alanko
A Millenium Scale Sunspot Reconstruction: Evidence For an Unusually Active Sun Since the 1940s
Physical Review Letters, 91, 211101 (1993)
Sami K. Solanki, Natalie A. Krivova
Can solar variability explain solar warming since 1970?
Journal of Geophysical Research,108, doi 10.1029/2002JA009753 (2003)
