Un nuevo estudio muestra que misteriosas explosiones de partículas solares pueden devastar la capa de ozono, inundando la Tierra con radiación durante años

La impresionante aurora de principios de mayo de este año demostró el poder que las tormentas solares pueden emitir en forma de radiación, pero ocasionalmente el sol hace algo mucho más destructivo. Conocidos como «eventos de partículas solares», estos estallidos de protones que provienen directamente de la superficie del sol pueden dispararse al espacio como un foco.

Los datos muestran que aproximadamente cada mil años la Tierra es golpeada por un evento extremo de partículas solares, lo que podría causar graves daños a la capa de ozono y aumentar los niveles de radiación ultravioleta (UV) en la superficie.

Analizamos lo que sucede durante un evento tan extremo en un papel publicado el 1 de julio en procedimientos de la Academia Nacional de CienciasAdemás, demostramos que durante los períodos en los que el campo magnético de la Tierra es débil, estos eventos podrían tener un efecto dramático en la vida en todo el planeta.

El escudo magnético crítico de la Tierra

El campo magnético de la Tierra proporciona un capullo protector crucial para la vida, desviando la radiación cargada eléctricamente del sol. En su estado normal, funciona como una barra magnética gigante con líneas de campo que suben desde un polo, descienden y bajan nuevamente desde el otro polo, en un patrón que a veces se describe como un «pomelo invertido». La orientación vertical en los polos permite que parte de la radiación cósmica ionizante penetre hasta la atmósfera superior, donde interactúa con las moléculas de gas para crear el brillo que conocemos como aurora.

Sin embargo, el campo cambia mucho con el tiempo. Durante el siglo pasado, el polo norte magnético se desplazó por el norte de Canadá a un ritmo de unos 40 kilómetros por año, y el campo se debilitó a más del 6%Los registros geológicos muestran que ha habido períodos de siglos o milenios en los que el campo geomagnético ha sido muy débil o incluso completamente ausente.

Podemos ver lo que sucedería sin el campo magnético de la Tierra mirando a Marte, que perdió su campo magnético global en el pasado antiguo y, en consecuencia, gran parte de su atmósfera. En mayo, poco después del amanecer, Un fuerte evento de partículas solares ha golpeado MarteDetuvo el funcionamiento del Odisea en Marte y dio lugar a niveles de radiación en la superficie de Marte aproximadamente 30 veces superiores a los que se recibirían durante una radiografía de tórax.

El poder de los protones.

La atmósfera exterior del sol emite una corriente constante y fluctuante de electrones y protones conocida como «viento solar». Sin embargo, la superficie del Sol también emite esporádicamente ráfagas de energía, principalmente protones, en eventos de partículas solares, que a menudo están asociados con erupciones solares.

Los protones son mucho más pesados ​​que los electrones y transportan más energía, por lo que alcanzan altitudes más bajas en la atmósfera terrestre, excitando las moléculas de gas en el aire. Sin embargo, estas moléculas excitadas sólo emiten rayos X, invisibles a simple vista.

Cada ciclo solar (aproximadamente 11 años) ocurren cientos de eventos de partículas solares débiles, pero los científicos han encontrado rastros de eventos mucho más fuertes a lo largo de la historia de la Tierra. Algunos de los más extremos eran miles de veces más fuertes que cualquier cosa grabada con instrumentos modernos.

Eventos extremos de partículas solares

Estos eventos extremos de partículas solares ocurren aproximadamente cada pocos milenios. El más reciente ocurrió alrededor del año 993 d.C. y se utilizó para demostrar que los edificios vikingos en Canadá utilizaban madera cortada en 1021 d.C..

Menos ozono, más radiación

Además de su efecto inmediato, los eventos de partículas solares también pueden desencadenar una cadena de reacciones químicas en la atmósfera superior que pueden agotar el ozono. El ozono absorbe la dañina radiación solar ultravioleta, que puede dañar la visión e incluso el ADN (aumentando el riesgo de cáncer de piel), además de tener un impacto en el clima.

En nuestro nuevo estudioUtilizamos grandes modelos informáticos de la química atmosférica global para examinar los impactos de un evento extremo de partículas solares.

Descubrimos que un evento de este tipo podría agotar los niveles de ozono durante aproximadamente un año, aumentando los niveles de luz ultravioleta en la superficie y aumentando el daño al ADN. Pero si un evento de protones solares ocurriera durante un período en el que el campo magnético de la Tierra es muy débil, el daño al ozono duraría seis años, aumentando los niveles de UV en un 25% y aumentando la tasa de daño al ADN inducido por el sol al 50%.

Explosiones de partículas del pasado

¿Qué probabilidad hay de esta combinación mortal de campo magnético débil y eventos extremos de protones solares? Dada la frecuencia con la que ocurre cada uno, parece probable que ocurran juntos con relativa frecuencia.

De hecho, esta combinación de eventos podría explicar varios sucesos misteriosos que ocurrieron en la Tierra en el pasado.

El período más reciente de campo magnético débil, que incluye un intercambio temporal entre los polos norte y sur, comenzó hace 42.000 años y duró unos 1.000 años. Varios eventos evolutivos importantes. ocurrió durante este períodocomo la desaparición de los últimos neandertales en Europa y la extinción de la megafauna marsupial, incluida wombats gigantes y canguros en Australia.

Un evento evolutivo aún mayor se ha relacionado con el campo geomagnético de la Tierra. El origen de los animales multicelulares al final del período Ediacárico (hace 565 millones de años), registrado en fósiles de las Cordilleras Flinders del sur de Australia, se produjo después de un período de 26 millones de años de campo magnético débil o ausente.

De manera similar, la rápida evolución de varios grupos de animales en la Explosión Cámbrica (hace unos 539 millones de años) también se ha relacionado con el geomagnetismo y los altos niveles de radiación ultravioleta. La evolución simultánea de ojos y caparazones de cuerpo duro en múltiples grupos no relacionados fue descrito como el mejor medio para detectar y evitar los dañinos rayos UV entrantes, en un «escape de luz».

Todavía estamos empezando a explorar el papel de la actividad solar y el campo magnético de la Tierra en la historia de la vida.

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