Un grupo de investigación coordinado por la Universidad de Helsinki pudo medir un aumento en la concentración de radiocarbono de los árboles en Laponia que se produjo después de la llamarada de Carrington. Este descubrimiento ayuda a prepararse para peligrosas tormentas solares. El estudio se publica en la revista Geophysical Research Letters. .
El Evento Carrington de 1859 es una de las tormentas solares más grandes registradas en los últimos dos siglos. Se observaron destellos de luz blanca sobre un grupo gigante de manchas solares, incendios en estaciones telegráficas y perturbaciones en las mediciones geomagnéticas, así como auroras incluso en regiones tropicales.
En un estudio conjunto realizado por la Universidad de Helsinki, el Instituto de Recursos Naturales de Finlandia y la Universidad de Oulu, se detectó por primera vez en los anillos de los árboles una señal de un aumento de las concentraciones de radiocarbono tras la tormenta Carrington. Hasta ahora, sólo se habían detectado rastros de radiocarbono en tormentas solares mucho más intensas.
Los encuentros entre fuertes nubes magnetizadas de partículas cargadas liberadas por el sol, conocidas como flujos de plasma solar, y el campo geomagnético de la Tierra dan como resultado tormentas geomagnéticas. El campo geomagnético dirige las partículas de la tormenta solar hacia la atmósfera principalmente a través de las regiones polares. La consecuencia más visible del fenómeno son las auroras.
En la atmósfera superior, partículas de energía suficientemente alta pueden producir también radiocarbono mediante reacciones nucleares ( 14 C), un isótopo radiactivo del carbono. A lo largo de meses y años, el radiocarbono termina en la atmósfera inferior como parte del dióxido de carbono atmosférico y, finalmente, en las plantas a través de la fotosíntesis. El proceso de fotosíntesis preserva la información contenida en el dióxido de carbono en los anillos anuales de los árboles.
Para obtener la información contenida en el radiocarbono, se extraen muestras tallando el material de madera cultivado durante años individuales. Las muestras se procesan para obtener celulosa y la celulosa para obtener carbono puro mediante combustión y reducción química. La fracción de radiocarbono en carbono puro se mide utilizando un acelerador de partículas.
"El radiocarbono es como un marcador cósmico que describe fenómenos asociados con la Tierra, el sistema solar y el espacio exterior", afirma Markku Oinonen, director del Laboratorio de Cronología de la Universidad de Helsinki, quien dirigió el estudio.
Una tormenta solar similar al evento de Carrington en los tiempos modernos perturbaría las redes eléctricas y móviles y causaría importantes problemas a los sistemas de navegación y satélite, lo que provocaría problemas, por ejemplo, en el tráfico aéreo. Por eso, un conocimiento preciso del comportamiento solar beneficia a la sociedad.
Las tormentas solares más pequeñas y comunes que las tormentas de Carrington se pueden estudiar hoy en día con dispositivos de medición y satélites, mientras que las más grandes se pueden investigar, por ejemplo, midiendo la concentración de radiocarbono en los anillos de los árboles.
Hasta ahora, no ha sido posible estudiar específicamente tormentas de tamaño mediano como el evento Carrington, que no han ocurrido en los tiempos modernos, utilizando técnicas convencionales de radiocarbono. Este estudio reciente abre una nueva forma potencial de investigar la frecuencia de tormentas del tamaño de Carrington, lo que puede ayudar a prepararse mejor para futuras amenazas.
Los resultados se interpretaron utilizando un modelo numérico de producción y transporte de radiocarbono desarrollado por investigadores de la Universidad de Oulu.
"El modelo dinámico de transporte atmosférico de carbono se desarrolló específicamente para describir las diferencias geográficas en la distribución del radiocarbono en la atmósfera", afirma la investigadora postdoctoral Kseniia Golubenko de la Universidad de Oulu.
Lo significativo del estudio publicado recientemente fue cómo el contenido de radiocarbono de los árboles en Laponia difería del de los árboles en latitudes más bajas. Las primeras mediciones se llevaron a cabo en el Laboratorio de Aceleradores de la Universidad de Helsinki, mientras que las mediciones repetidas realizadas en otros dos laboratorios redujeron significativamente las incertidumbres anteriores.
El descubrimiento puede ayudar a comprender mejor la dinámica atmosférica y el ciclo del carbono desde antes de las emisiones de combustibles fósiles generadas por el hombre, permitiendo el desarrollo de modelos cada vez más detallados del ciclo del carbono.
"Es posible que el exceso de radiocarbono causado por la erupción solar haya sido transportado principalmente a la atmósfera inferior a través de las regiones del norte, contrariamente a la comprensión general de su movimiento", dice el investigador doctoral Joonas Uusitalo del Laboratorio de Cronología.
"También es posible que el cambio cíclico en la producción de radiocarbono en la atmósfera superior causado por la variación de la actividad solar haya dado lugar a las diferencias locales a nivel del suelo observadas en nuestros hallazgos", añade Uusitalo.
Según Uusitalo, la fracción dominante del radiocarbono es producida por rayos cósmicos galácticos provenientes de fuera del sistema solar, aunque las tormentas solares excepcionalmente fuertes generan explosiones individuales del isótopo en la atmósfera. Los rayos cósmicos, a su vez, son debilitados por el viento solar, un flujo continuo de partículas originadas en el sol que fluctúa entre más fuertes y más débiles en ciclos de 11 años.
El tema requiere más investigación. Los registros históricos muestran que también se produjeron importantes tormentas geomagnéticas en 1730 y 1770, por lo que es probable que su seguimiento sea el próximo foco de atención.
El estudio se llevó a cabo como un proyecto de colaboración entre el Laboratorio de Cronología y el Departamento de Física de la Universidad de Helsinki y el Instituto de Recursos Naturales de Finlandia. Investigadores de la Universidad de Oulu, la Universidad de Nagoya, la Universidad de Yamagata y ETH Zurich también contribuyeron al estudio.
Más información: Joonas Uusitalo et al, Compensación transitoria en 14C después del evento Carrington registrado por los anillos de los árboles polares, Cartas de investigación geofísica (2024). DOI:10.1029/2023GL106632
Información de la revista: Cartas de investigación geofísica
Proporcionado por la Universidad de Helsinki
