El sol es la fuente de energía más importante para sustentar la vida en la Tierra. pero nos da mucho más que luz y calor. También nos da tormentas solares.

Perturbaciones en el sol como las eyecciones de masa coronal producidas por erupciones solares que emanan de regiones activas de manchas solares, puede provocar tormentas solares. Las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal emiten grandes cantidades de radiación y partículas cargadas al espacio.

Estos eventos pueden dañar las infraestructuras de comunicación y energía de la Tierra, resultando en cortes de energía y reducción de la funcionalidad del sistema. Satélites estaciones espaciales y astronautas, aviación, GPS, las redes eléctricas y más pueden verse afectadas.

A medida que nuestra civilización se vuelve más avanzada, nos volvemos más vulnerables a los efectos de las tormentas solares. Ahora, a medida que aumenta la actividad del sol, necesitamos mejorar en la predicción del clima solar.

Mucha gente todavía recuerda el colapso de la red eléctrica de Quebec en Canadá el 13 de marzo de 1989, que duró nueve horas y afectó a seis millones de personas. Causó cientos de millones de dólares en daños y pérdidas de ingresos. Este apagón fue causado por tormentas solares.

El evento Carrington, llamado así por el astrónomo aficionado que lo registró, fue otra poderosa tormenta solar que ocurrió en septiembre de 1859. La tecnología de vanguardia en 1859 se limitó a los telégrafos eléctricos, y la mayoría de ellos fallaron en toda Europa y América del Norte, en algunos casos, dando descargas eléctricas a sus operadores.

Estos días, dependemos mucho más de la tecnología, que a su vez es cada vez más vulnerable a los efectos del espacio y sus singulares desastres naturales.

Radiación espacial

El espacio es vasto frío, oscuro e inundado de radiación. La radiación en el espacio proviene principalmente de la radiación cósmica galáctica (partículas de alta energía lanzadas desde otras galaxias) y eventos de partículas solares, partículas de alta energía de nuestro propio sol.

En radiación espacial, los átomos se aceleran en el espacio interestelar a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Finalmente, los electrones se eliminan y solo queda el núcleo cargado positivamente.

Los seres humanos han estado observando y contando las manchas solares durante más de 400 años, haciendo de este el experimento de mayor duración del mundo. El sol tiene un ciclo de manchas solares de 11 años, y por el momento, estamos en medio de ese ciclo. Ahora se acerca al "máximo solar, "donde ocurre la mayor actividad solar. Se espera que el próximo máximo solar comience en 2025".

La gente está familiarizada con la aurora boreal que es un efecto visible de la radiación solar. Campo magnético de la Tierra, que nos protege de la mayoría de los peligros de la radiación espacial, dirige las partículas cargadas a los polos, donde ingresan a nuestra atmósfera y provocan hermosos despliegues de luces.

Pero la radiación también puede afectar la tecnología y las personas. Durante fuertes tormentas de radiación solar, Los protones energéticos pueden dañar los circuitos electrónicos dentro de los satélites y el ADN biológico de los astronautas. Los pasajeros y la tripulación que vuelan sobre el polo norte estarían expuestos a una mayor radiación.

Estas tormentas de radiación pueden crear errores que dificultan enormemente las operaciones de navegación. Los protones energéticos también pueden ionizar los átomos y moléculas en la atmósfera, creando una capa de electrones libres. Esta capa puede absorber ondas de radio de alta frecuencia, provocando un apagón de las comunicaciones de alta frecuencia, también conocida como radio de onda corta.

Con nuestra creciente dependencia de la tecnología, predecir el clima en el espacio es crucial. Sin embargo, predecir con precisión el clima espacial ha sido durante mucho tiempo un problema desafiante para los expertos.

Predecir el clima espacial

Comprender la complejidad de las manchas solares nos ayudará a predecir si pueden ocurrir llamaradas solares significativas. Mis colegas y yo desarrollamos un sistema informático automatizado en tiempo real que utiliza tecnologías de procesamiento de imágenes e inteligencia artificial para monitorear y analizar los datos de los satélites solares. Esto ayuda a predecir la probabilidad de erupciones solares en las próximas 24 horas.

Fuimos pioneros en nuevas técnicas para el procesamiento automático, detección y extracción de características solares, como regiones activas y manchas solares, capturadas por el satélite observatorio de dinámica solar de la NASA. También presentamos el primer sistema automatizado y en tiempo real para clasificar las manchas solares. Antes de esto, La clasificación de las manchas solares fue un proceso manual minuciosamente llevado a cabo por expertos.

Las misiones espaciales y los astronautas tienen muchas más probabilidades de verse afectados por la radiación, porque no están protegidos por el campo magnético de la Tierra. Los efectos en los seres humanos podrían incluir enfermedad por radiación, mayor riesgo de cáncer, enfermedades degenerativas y efectos sobre el sistema nervioso central.

A pesar de estos riesgos, Las actividades humanas y robóticas están aumentando en el espacio y la NASA está trabajando para llevar humanos a Marte para la década de 2030. Hay dos rovers, Curiosity y Perseverance, y un módulo de aterrizaje actualmente operativo en Marte, con otro rover planeado para su lanzamiento en 2022.

Nuestro sistema de predicción del clima espacial está disponible públicamente, y ahora se utiliza como una de las herramientas de toma de decisiones para las misiones robóticas de la NASA y para gestionar los efectos de la radiación en la órbita del observatorio de rayos X Chandra de la NASA.

A medida que continuamos aventurándonos más en el espacio, necesitaremos fortalecer nuestras capacidades actuales de predicción del clima espacial para construir una imagen más amplia de la actividad solar y mitigar sus efectos alrededor del sistema solar.

Esta tarea es increíblemente desafiante, ya que la mayoría de las observaciones solares se toman para el campo de visión de la Tierra. Es necesario un mejor modelado e investigación de la evolución de las características solares para adaptarse a las órbitas celestes drásticamente diferentes alrededor del sol.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.