Las erupciones solares se vuelven más impredecibles

Las CME son enormes explosiones de plasma solar y campos magnéticos de la atmósfera del Sol que pueden llegar a la Tierra en uno a tres días. Un impacto directo podría tener consecuencias catastróficas, ya que las CME son capaces de dañar satélites, destruyendo dispositivos electrónicos y potencialmente exponiendo a personas a gran altitud, como astronautas y tripulantes de aviación y pasajeros, a radiación causante de cáncer. Ocurren con frecuencia, pero predecir cuáles afectarán a la Tierra y con qué probabilidad será difícil. 

El profesor Mathew Owens dijo en un comunicado: «Hasta ahora, se ha asumido que las CME se mueven como burbujas a través del espacio y responden a las fuerzas como objetos únicos. Hemos encontrado que son más como una nube de polvo o estornudo en expansión». 

«Esto significa que tratar de predecir la forma y el movimiento de las CME a medida que pasan a través del viento solar se hace extremadamente difícil, por lo tanto, si queremos protegernos de las erupciones solares, necesitamos entender más sobre el viento solar», añade. 

El nuevo estudio, publicado ayer en Nature Scientific Reports, examina en detalle por primera vez cómo se comportan los CME a medida que avanzan en el espacio y cómo interactúan con fuerzas externas como el viento solar. 

Los científicos de Reading tomaron una sección transversal de una CME para examinar su estructura más de cerca y encontraron que esta alcanza rápidamente el punto en el cual la velocidad de su expansión excede la velocidad a la cual la información puede viajar en su interior. En este punto, deja de ser una estructura coherente, por lo que cualquier distorsión a una parte de la nube causada por fuerzas externas no la afecta en su conjunto. 

Amenaza del tiempo espacial 

Los científicos están constantemente monitoreando el sol para rastrear el viento solar y el clima espacial extremo. El equipo de Reading recomienda que la información sobre el viento solar se debe incorporar en las observaciones de CME para asegurar que somos plenamente conscientes de la amenaza que representan a la Tierra. 

Un estudio previo realizado por científicos de la misma universidad descubrió que un cambio en la actividad solar, que se espera que ocurra a mediados del siglo, podría hacernos más vulnerables a las CME, así como concentrar la aurora boreal alrededor de los polos.

Los ingenieros diseñan “materiales vivos”

Materiales híbridos combinan células bacterianas con elementos inertes que pueden conducir la electricidad o emitir luz .

Inspirados por materiales naturales, como los huesos, una matriz de minerales y otras sustancias, incluidas las células vivas, los ingenieros del MIT han inducido células bacterianas para producir biopelículas que pueden incorporar materiales no vivos, con nanopartículas de oro y puntos cuánticos.

Estos “materiales vivos” combinan las ventajas de las células vivas, las que responden a su entorno, producen moléculas biológicas complejas, y abarcan escalas de múltiples longitudes, con las ventajas de los materiales no vivos, que añaden funciones como la realización de la electricidad o de emisión de luz .

Los nuevos materiales representan una simple demostración de la potencia de este enfoque, que algún día podrá ser usado para diseñar dispositivos más complejos, entre ellos las células solares, materiales de auto-reparación o sensores de diagnóstico, dice Timothy Lu, profesor asistente de ingeniería eléctrica y biológica. Lu es el autor principal del artículo de 23 de marzo en Nature Materials, donde describe los materiales vivos funcionales.

“Nuestra idea es poner juntos lo vivo y lo no vivo para confeccionar materiales híbridos que tengan células vivas y sean funcionales”, explica Lu. “Es una manera interesante de pensar acerca de la síntesis de materiales, lo que se hace ahora es muy diferente, generalmente supone un enfoque de arriba hacia abajo.”

El autor principal del artículo es Allen Chen, estudiante de doctorado en medicina en MIT- Harvard. Otros autores, investigadores posdoctorales, son Zhengtao Deng, Amanda Billings, Urartu Seker y Bijan Zakeri, además del recientemente graduado en el MIT, Michelle Lu, y el estudiante graduado Robert Citorik.

Materiales de auto-montaje

Lu y sus colegas eligieron trabajar con la bacteria E. coli, ya que produce naturalmente biopelículas que contienen las así llamados “fibras rizadas”, proteínas amiloides que ayudan a la E. coli a adherirse a las superficies. Cada fibra rizada está hecha de una cadena repetitiva de subunidades de proteínas idénticas, llamadas CsgA, las cuales pueden ser modificadas mediante la adición de otros fragmentos proteínicos llamados péptidos. Dichos péptidos pueden capturar materiales no vivos como las nanopartículas de oro, incorporándolas en las biopelículas.

Se programan las células para producir diferentes tipos de fibras rizadas bajo ciertas condiciones, así los investigadores fueron capaces de controlar las propiedades de estas biopelículas y crear nanocables de oro, componiendo las biopelículas y salpicándolas de puntos cuánticos (diminutos cristales que exhiben propiedades de mecánica cuántica). También diseñaron las células para que pudieran comunicarse entre sí y cambiar la composición de la biopelícula en el tiempo.

En primer lugar, el equipo del MIT deshabilitó la capacidad natural de las células bacterianas de producir CsgA, luego lo sustituyó con un circuito de ingeniería genética que produce CsgA, pero sólo bajo ciertas condiciones, en concreto cuando una molécula llamada AHL está presente. Esto dispone el control de la producción de fibra rizada en manos de los investigadores, que pueden ajustar la cantidad de AHL en el medio ambiente de las células. Cuando la AHL está presente, las células secretan CsgA, que forman fibras rizadas que se fusionan con la biopelícula, cubriendo la superficie donde crecen las bacterias..

Entonces, los investigadores diseñaron células de E. coli para producir CsgA, etiquetado con péptidos compuestos por grupos del aminoácido histidina, pero sólo cuando la molécula llamada aTc estuviera presente. Los dos tipos de células diseñadas se pueden cultivar juntas en una colonia, permitiendo a los investigadores controlar la composición del material de la biopelícula a través de la variación de las cantidades de AHL y aTc en el medio ambiente. Si ambas están presentes, la película contiene una mezcla de fibras etiquetadas y sin etiquetar. Si se añaden nanopartículas de oro en el medio ambiente, las etiquetas de histidina se aferra a ellas, creando filas de nanocables de oro, y una red conductora de electricidad.

‘Las células que hablan entre sí’

Los investigadores también demostraron que las células pueden coordinarse entre sí a fin de controlar la composición de la biopelícula. Diseñaron células que producen CsgA sin etiquetar y también de AHL, lo que a su vez estimula a otras células a comenzar a producir CsgA de histidina etiquetada.

“Es un sistema muy sencillo, con el tiempo el rizado se incrementa cada vez más el marcado por las partículas de oro. Esto demuestra que, efectivamente, se puede hacer que las células se comuniquen entre sí y cambiar la composición de la materia a través del tiempo”, subraya Lu. “En última instancia, esperamos emular cómo se forman los sistemas naturales, como el hueso. Nadie sabe cómo lo hacen los huesos, pero generan su material en respuesta a señales del medio ambiente.”

Al añadir puntos cuánticos a las fibras rizadas, los investigadores diseñaron células capaces de producir las junto con un etiquetado diferente de péptido, el llamado SpyTag, el cual se une a los puntos cuánticos que están recubiertos con SpyCatcher (una proteína pareja de SpyTag). Estas células pueden ser cultivadas junto con bacterias que producen fibras etiquetadas de histidina, de lo que resulta un material que contiene tanto puntos cuánticos como nanopartículas de oro .

Vale la pena explorar estos materiales híbridos para su uso en aplicaciones de energía, como baterías y células solares, dice Lu. Los investigadores están interesados ​​en el recubrimiento de las biopelículas con enzimas que catalizan la descomposición de la celulosa, y esto podría ser útil para la conversión de residuos agrícolas en biocombustibles. Otras aplicaciones potenciales incluyen dispositivos de diagnóstico y el necesario andamiaje para la ingeniería de tejidos .

“Creo que lo realmente fantástico de este trabajo es que representa una gran integración de la biología sintética y la ingeniería de materiales”, comentaba Lingchong You, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Universidad de Duke, que no formó parte del equipo de investigación.

Tormentas solares en la Luna podrían hacerla expulsar hasta 200 toneladas de materia

Tormentas solares y  eyecciones de masa coronal (CME) emitidas por el Sol pueden erosionar 100 a 200 toneladas de material lunar, lo cual es significativamente importante en la superficie de la Luna, similar a una tormenta de arena, de acuerdo a estudios elaborados con un software simulador en uno de sus computadores, informó un estudio del proyecto “Dream” de la NASA, que se presentó ante la  reunión de la Unión Geofísica Americana en San Francisco y que publicó la agencia estadounidense al día siguiente, el 6 de diciembre.

Según los resultados del software la eliminación de material de la superficie lunar es enorme lo que podría ser también la causa de la pérdida de atmósfera en planetas como Marte que según advierte la NASA no tiene un campo magnético global.

Cuando el Sol expulsa una llamarada esta generalmente emite ráfagas intensas de viento solar que incluyen eyecciones de CME que incluyen una corriente difusa de gas conductor eléctrico llamado plasma.

Este plasma fluye al espacio exterior y cuando es un fuerte CME puede contener unos mil millones de toneladas de plasma en movimiento a velocidades de hasta un millón de millas por hora con una nube que es mucho más grande que la misma Tierra.

Cuando impacta a la Luna, según el simulador de la NASSA, los átomos de la superficie se expulsan, lo cual los científicos llaman  “Sputtering”.

“Descubrimos que cuando esta nube de plasma golpea la luna, actúa como una tormenta de arena y elimina fácilmente material volátil de la superficie “, dijo William Farrell, del equipo Goddard de la NASA.

Según el equipo Goddard, el plasma solar se crea cuando los fenómenos energéticos, como el intenso calor o la radiación del Sol, remueve los electrones de los átomos en un gas, convirtiendo a los átomos en partículas con carga eléctrica llamadas iones.

El Sol está tan caliente que ese gas se emite en forma de iones y electrones libres llamado plasma del viento solar. Eyección de los átomos de una superficie o una atmósfera de iones de plasma se denominaría según Goddard de NASA el “efecto  sputtering”.

“El modelo predice que 100 a 200 toneladas de material lunar – el equivalente a 10 cargas de camión volquete – podría ser despojado de la superficie lunar durante un  típica CME de duración de de 2 días ” .

“La creación de varios modelos capaces de imitar las condiciones durante las tormentas solares es un objetivo importante del proyecto DREAM,” dice William Farrell.

“Sputtering es uno de los cinco procesos que crean la exosfera de la luna en condiciones normales de energía solar, pero nuestro modelo predice que, durante una CME, se convierte en el método dominante en gran medida , con un máximo de 50 veces el rendimiento de los otros métodos “, dice Killen, autor principal de un artículo sobre esta investigación que aparece además en un número especial de la revista  de Investigaciones geofísicas.

No solo las CME eliminan material lunar, sino también lo hace un viento solar normal, sin embargo en el caso del viento solar normal este estaría dominado por iones de hidrógenos ligeros (protones).

“CME son eficaces en la eliminación de material lunar no sólo porque son más densas y más rápidas que el viento solar normal, sino que también porque se enriquecen con la  gran carga de  los iones pesados”, de acuerdo con el equipo.

 Los investigadores estimaron que  “un ion de helio más pesado elimina más electrones, y por lo tanto es mayor  la carga eléctrica, lo que puede hacer ‘chisporrotear’ decenas de veces más átomos de la superficie lunar de un hion de hidrógeno”.

 En un efecto de sputtering fuerte se deben expeler los átomos de la superficie lunar a una altura orbital donde se encontrará en el futuro el Explorador de medio Ambiente LADEE- misión programada para orbitar la Luna en 2013 a alrededor de unos 20 a 50 kilómetros (cerca de 12,4 a 31 millas).

Tormentas solares afectan la  Tierra y Marte  

Las tormentas solares afectan de manera dramática el campo magnético de la Tierra y son las responsables de las auroras de plasma tanto en las latitudes más cercanas al Polo Norte y Sur

En Marte  ciertas áreas de la superficie resultan magnetizadas ya que el planeta no tiene un campo magnético que lo rodea por completo. Por lo tanto, los gases de CME tienen una ruta directa que afectan y  erosionan la atmósfera superior de ese planeta.

Misiones futuras

A finales de 2013, la NASA lanzará la atmósfera la misión Marte y Evolución Volátil (MAVEN)  que orbitará el planeta rojo para investigar exactamente cómo la actividad solar, incluyendo las CME, actúa en su atmósfera.

“Pequeños cuerpos como asteroides, la densa y rápida transmisión del gas de los CME debería crear una exosfera similar a la esperada en la Luna”, señala la NASA.

Método y desarrollo del simulador

El equipo utilizó datos de las observaciones satelitales.  Los iones de helio representan aproximadamente el cuatro por ciento del viento solar normal, pero las observaciones revelan que durante una CME este puede aumentar a más del 20 por ciento. Este conocimiento se combinó con el aumento de la densidad y la velocidad de un CME y  la alta carga.

Se consideró además que los iones pesados ​​en las CME pueden pulverizar 50 veces más material que los protones del viento solar normal.

Imágenes

En las imágenes se puede observar las simulaciones por ordenador de la exosfera de calcio durante CME (izquierda) que afecta a la Luna y durante el viento solar normal (derecha).

Rojo y amarillo indican una relativa abundancia de átomos de calcio mientras que el azul, púrpura y negro indican una baja abundancia.

El CME produce una exosfera mucho más denso que el viento solar lento. Crédito: NASA y la Universidad Johns Hopkins Laboratorio de Física Aplicada

Las tormentas solares llegan al Comité de Defensa del Parlamento Británico

“Debemos avisar a cada hogar para que preparen comida y agua para un mes y es necesario que se preparen centros regionales con reservas para la población”.

Testimonio de Peter Taylor, Ethos Consultancy:

“El público debe ser informado de los siguientes preparativos de emergencia:

- Es necesario que se habiliten centros regionales con reservas de comida y agua para la población

- Deben prepararse vehículos capaces de resistir el EMP para garantizar el funcionamiento de los servicios públicos más esenciales (como algunos vehículos de combate del ejército).

- Debemos avisar a cada hogar para que prepare una reserva de agua embotellada y comida no perecedera para un mes (con una correcta guía sobre qué es lo que se debe preparar).

- Todo hogar debe preparar un sistema de emergencia de cocina a gas.

Todas estas medidas ayudarían a mitigar de alguna manera el pánico y el desorden subsiguiente a una emergencia con pérdida de la corriente eléctrica en el largo plazo.

Finalmente hay lecciones de la experiencia de Fukushima para todo tipo de plantas industriales cuya seguridad depende de sistemas eléctricos. En el caso de las plantas nucleares el fallo de la red eléctrica causaría una inmediata caída de sus sistemas con la única salvedad de sus generadores diesel. Cada planta nuclear debería contar con reservas diesel para 3 meses.”

Así se recoge, literalmente, en las actas de las comparecencias y examen de testimonios efectuadas ante el Comité de Defensa del Parlamento Británico que, como había anticipado ya Nueva Tribuna, ha venido desarrollando desde septiembre una investigación oficial sobre los riesgos de un pulso electromagnético por “tormenta solar extrema” o por “ataque malicioso” para las infraestructuras nacionales inglesas.

El título del nuevo informe abreviado hecho público igualmente claro: “Amenazas en desarrollo para las infraestructuras nacionales eléctricas”.

Aunque posiblemente sea el alto nivel general de los comparecientes el indicativo de la prioridad concedida a toda esta materia por las autoridades de aquel país: dos Ministros del Gobierno británico, los de Defensa y Seguridad Interior, altos responsables de la Protección Civil británica, expertos del British Geological Survey, el propio John Beddington, Director de la nueva Comisión para Asesoramiento Científico en Emergencias al Gobierno, recientemente creada también por el Primer Ministro Británico David Cameron, expertos de distintas consultoras y universidades y la comparecencia de Avi Schnurr, Presidente del EIS Council, máximo organismo de facto en la materia en los EEUU, y que en su comparecencia, recogida por escrito, se definiría así mismo como “coordinador del proceso de convergencia en la seguridad de las infraestructuras eléctricas” “que están llevando los EEUU y varios países amigos y aliados”.

Entre las conclusiones del mismo la necesidad de facilitar el conocimiento a los operadores industriales británicos de los aspectos prácticos del nuevo Plan Nacional de Emergencia para caso de caída del suministro de gas y electricidad de larga duración o la necesidad de culminar la nueva Política integral de Seguridad Nacional para el Espacio ya en desarrollo en estos momentos.

Si bien se llegará a reconocer expresamente a pregunta de los parlamentarios integrados en la Comisión la existencia de un cierto retraso en cuanto a la elaboración del fundamental mapa de estimación de impacto para las infraestructuras nacionales en caso de tormenta solar extrema, que tan sólo habría sido iniciado, a diferencia de otros países como Australia o los EEUU que ya lo habrían ultimado.

Desde España la Asociación Española de Protección Civil para los Eventos Climáticos Severos, que ya ha manifestado su preocupación en otras ocasiones por la ausencia de tales comisiones parlamentarias de investigación, mapas de impacto y otros preparativos, recuerdan que aunque España se encuentra de inicio más protegida por su distinta latitud no parece prudente tampoco que se desatiendan todas estas medidas en nuestro propio país y que “informar a la población debe ser lo primero, y orientarles correctamente también” ya que “hay una serie de cuestiones básicas relativas a potabilización, nutrición equilibrada, y determinados suministros básicos y adecuados de previsión familiar que no pueden ser dejadas tampoco a la improvisación, la ocurrencia u otras cuestiones subjetivas”.

La NASA advirtió que ráfagas solares podrían afectar los sistemas de comunicaciones

Los sistemas de comunicaciones de todo el planeta están por estas horas bajo riesgo de alteraciones debido al aumento de la actividad solar, según advirtieron medios científicos.

La NASA confirmó el lunes que el sol emitió ráfagas de energía que podrían interferir con las telecomunicaciones y los sistemas de posicionamiento satelital.

El sol envió dos diferentes tipos de emanaciones anoche en distintas direcciones. Una de ellos fue una llamarada de clase X 1.9, numerada como AR1339, que estalló en una región activa en el Sol, en su lado izquierdo visto desde la Tierra.Esa erupción comenzó el 3 de noviembre de 2011 y provocó algunos trastornos en las comunicaciones de radio de la Tierra a partir de unos 45 minutos más tarde, según informó la página web de la agencia espacial estadounidense. Especialistas de la NASA continúan monitoreando esta región activa, ya que podría producir la actividad solar adicional a medida que la tierra pasa por delante del sol.
La segunda erupción fue una eyección de masa coronal (CME), ubicada en la parte trasera del sol.
Este es uno de los fenómenos más brillantes del ciclo solar, y se produjo en dirección a Venus.
La NASA es capaz de rastrear la actividad solar en todas las direcciones, debido a una flota de naves espaciales de heliofísica para ver en particular cada parte del astro.

Las tormentas solares

Severas declaraciones ante los congresistas asistentes y medios de comunicación por parte de los máximos responsables y expertos norteamericanos sobre el “clima espacial”.El encuentro científico celebrado el 6 de octubre, en el Capitolio de los EEUU, y organizado por la Universidad de la Defensa Nacional y el Centro de Estudios Estratégicos, surgió tras el notable incremento de la actividad solar de las últimas semanas.

El acto en el Capitolio fue en si mismo la culminación de varios días de ejercicios conjuntos entre la protección civil americana, responsables gubernamentales, operadores industriales de infraestructuras críticas y científicos e investigadores de distintos ámbitos, y cuya finalidad no era otra que evaluar con la mayor precisión posible como sería el impacto de una “tormenta solar masiva” en las infraestructuras y población civil norteamericana y cual sería el concreto escenario de intervención posterior a la misma en el conjunto del país para gestionar dicha emergencia. Y ello al tiempo que distintas agencias federales y organizaciones científicas continúan preparando nuevos informes para las autoridades americanas.

Entre los presentes, figuras tan destacadas como John Kappenman, autor de los distintos informes para la Agencia Federal de Gestión de Emergencias (FEMA, por sus siglas en inglés), asesor científico del Consejo de Seguridad para las Infraestructuras Eléctricas (EIS Council) y asesor del Gobierno americano en esta materia desde la administración Bush: “Como sociedad estamos jugando a la ruleta rusa con el sol, pero cuando se juega durante demasiado tiempo a la ruleta rusa siempre se acaba perdiendo”, en referencia a la vulnerabilidad de todo nuestro desarrollo tecnológico de los últimos 50 años ante los efectos electromagnéticos potenciales de las llamaradas solares en progresivo incremento.

“Todo lo que basa su funcionamiento en sistemas eléctricos – producción en cadena de alimentos, tratamiento de residuos, distribución de agua potable, ordenadores – fallaría de forma inmediata, nuestra entera sociedad se vería repentinamente catapultada al siglo dieciocho”, “podríamos hallarnos ante el peor desastre social que sea posible imaginar”, concluyó el experto.

En el mismo sentido la dura intervención del Congresista Roscou Bartlett, Vicepresidente del Comité de Defensa del Congreso norteamericano para la amenaza del pulso electromagnético (EMP Threat) e impulsor de la nueva “Ley Escudo” americana (“SHIELD Act”) actualmente en tramitación ante el riesgo de tormenta solar o amenaza EMP maliciosa que afectase al país: “Hemos recibido una sociedad absolutamente dependiente de la electricidad.

Si se piensa sobre nuestra vida y todas las cosas que hacemos si la red eléctrica cae, la práctica totalidad de las instituciones de nuestro país también caerán”.

Al tiempo que Richard Andres, del Instituto para los Estudios Nacionales Estratégicos, expresaba su especial preocupación por el hecho de que “nuestras capacidades de predicción del clima espacial continúan siendo muy limitadas e insuficientes y tampoco sabemos nuestro concreto grado de exposición a este riesgo ni como de grave puede ser en realidad el daño para nuestra industria de llegar a producirse”.

“Aunque en muchos casos las tormentas solares queden en meras disrupciones de radio o problemas menores para nuestros satélites, sabemos que fenómenos como las grandes tormentas solares verificadas en 1921 o de 1859 – consideradas las más destructivas desde que tenemos medición de este fenómeno – podrían ser, de hecho, menos severas que otras ocurridas en siglos anteriores”.

“Y lo que es verdaderamente importante es que los efectos de todo ello podría afectar a la sociedad en todo su conjunto, puntualizó todavía Andres: “¿Qué ocurriría si nos encontrásemos con los efectos de un Huracán Katrina que en vez de haber golpeado una única ciudad golpease 100 ciudades al mismo tiempo?”, “y sabemos que algo así es lo que va a terminar ocurriendo antes o después”.

Desde España, el Observatorio del Clima Espacial de la Asociación Española de Protección Civil para los Eventos Climáticos Severos considera necesario que la política nacional en esta materia atienda, con normalidad, a los resultados y experiencias de tales ejercicios y simulacros por parte de las autoridades de otros países, y que se proceda, al menos, a una urgente revisión y armonización de la misma respecto a todas estas medidas internacionales que, día tras día, nos llegan sin cesar por parte de Gobiernos como el de EEUU, Reino Unido, Alemania, Francia o por instituciones de reconocido prestigio como la OCDE, el propio Parlamento y Comisión Europea, la Organización Meteorológica Mundial o Naciones Unidas, que hace tan sólo unas semanas difundió también una nota desde Ginebra reclamando una mayor atención y priorización de este fenómeno.