Arboles fosilizados revelan una tormenta solar extrema hace 14,300 años

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  • Los científicos han encontrado evidencia de una increíble tormenta solar que ocurrió hace 14.300 años.
  • Esta fue diez veces más poderosa que la tormenta solar más intensa registrada en la era moderna.
  • Hoy en día, un evento de esta magnitud causaría una catástrofe de proporciones inimaginables.

El pequeño río alpino Drouzet en el sur de Francia es un paraíso para los climatólogos que se dedican a estudiar el clima del pasado. Cada año, especialmente en invierno, el río excava un poco más su propio cauce y revela nuevos árboles parcialmente fosilizados. Actualmente, los científicos han contado 172 de estos que todavía se encuentran en el mismo lugar donde crecieron hace 14,300 años. Los anillos en sus troncos revelan el tipo de clima que prevalecía en esta parte del mundo a finales del Pleistoceno.

Figura: Arboles subfosilizados en el lecho del río Drouzet. Fuente: Bard et al., 2023.

Recientemente, estos anillos revelaron otra historia hasta ahora desconocida: una extrema tormenta geomagnética que dejó una marca duradera en ellos. Si un evento similar ocurriera ocurriera hoy en día, causaría una catástrofe de proporciones inimaginables. Los apagones eléctricos que durarían meses, afectarían a países enteros, los satélites artificiales sufrirían daños permanentes y probablemente catastróficos, y el sistema de GPS quedaría inoperable, lo que colapsaría el tráfico aéreo y marítimo. La tormenta geomagnética de hace 14,300 años es uno de los llamados eventos de Miyake, que los científicos han descubierto en los últimos doce años con la ayuda de diversos isótopos radiactivos.

Rayos cósmicos y carbono-14

Este descubrimiento se debe a los rayos cósmicos, partículas de alta energía, que provienen de lugares remotos del espacio o del Sol. Aproximadamente 100,000 de ellas, principalmente protones y electrones, cada segundo impactan en cada metro cuadrado de nuestra atmósfera. Algunas de ellas colisionan con átomos en la estratosfera, lo que da lugar a la formación de rayos cósmicos secundarias, en las que predominan los neutrones. Cuando estos colisionan con átomos de nitrógeno a una altitud más baja en la atmósfera, se crean átomos de carbono-14. Se trata de un isótopo relativamente raro y radioactivo, ya que en naturaleza encontramos un átomo de carbono-14 por cada billón de átomos de carbono-12.

Con el tiempo, el carbono-14 se introduce en los tejidos de los organismos vivos. Desde el momento en que un organismo muere, su abundancia con respecto al carbono-12 comienza a disminuir de manera predecible. Midiendo esta aundancia, se puede determinar cuánto tiempo ha pasado desde la muerte del organismo. A este método de determinación de la edad de los tejidos de organismos muertos se le llama el método del C-14.

La historia se complica un poco debido a las variaciones de la concentración relativa de carbono-14 en la naturaleza. Las fluctuaciones durante el ciclo solar de once años son pequeñas con una ampltud de un 0,2%. Las variaciones importantes se producen a lo largo de períodos más largos, impulsadas por cambios en la actividad solar, la intensidad del campo magnético de la Tierra y el ciclo del carbono, es decir, el intercambio de este elemento entre la corteza terrestre, los organismos, la hidrosfera y la atmósfera.

Figura: La apariencia del Sol en rayos X durante dos ciclos solares. Las fotos tomadas por SOHO. Fuente: NASA.

Para determinar con precisión la edad de los tejidos de un organismo, es necesario conocer la concentración de carbono-14 en la naturaleza durante el período en que el organismo aún estaba vivo. La estimación inicial de la edad de los tejidos hecha con el método C-14 debe ser calibrada adicionalmente, comparando la cantidad de carbono-14 en los tejidos de organismos de edad desconocida con la cantidad en los tejidos cuya edad ha sido medida con otros métodos independientes. Uno de los métodos más utilizados implica contar los anillos de los árboles y comparar los patrones formados por los anillos en los fósiles de los árboles cuyos períodos de vida coinciden parcialmente. Los científicos han creado curvas de calibración de carbono-14 a partir de anillos, que abarcan aproximadamente 13,900 años de «presente», siendo «presente» definido en la literatura científica como el año 1950.

Este período coincide con el final del Pleistoceno, un época en la que el clima comenzó a calentarse y los bosques volvieron a cubrir el continente europeo. En Europa abundan los fósiles de árboles de ese periodo, algunos de los cuales están enterrados en las llanuras aluviales de los ríos. La razón de su existencia radica en que el calentamiento climático resultó en un aumento de las precipitaciones, lo que causó una erosión más intensa de las laderas de las colinas y una deposición más rápida de sedimentos. Estos enterraron los árboles, lo que permitió que comenzara el proceso de fosilización: el agua llenó lentamente los pequeños vacíos en la madera de los árboles enterrados y depositó minerales en ellos.

En el caso del río Drouzet, la fosilización se detuvo prematuramente debido a que, con el tiempo, el río excavó profundamente su propio cauce y reveló los restos de los árboles. En la actualidad, se han descubierto 172 árboles subfosilizados de la especie Pino Rojo en un área de alrededor de 500 metros de longitud y 30 metros de ancho alrededor del lecho del río Drouzet. En algunos casos quedaron expuestas hasta sus raíces, mientras que en otros solo las partes superiores de los troncos.

Los eventos de Miyake

En los años 2012 y 2013, un grupo de científicos japoneses descubrió aumentos repentinos en la concentración de carbono-14 del 1.5% y 1.76% en los anillos de los árboles que datan del año 774 d.C. y 993 d.C. Posteriormente, se han descubierto dos eventos similares, mientras que otros cuatro aún esperan confirmación mediante métodos independientes. Estos aumentos repentinos en la concentración de carbono-14 en los anillos de los árboles se conocen como los «Eventos de Miyake», nombrados así en honor a la científica principal del grupo de investigación japonés. El evento de mayor aumento de concentración de carbono-14 ocurró en el año 5259 a.C., con un aumento del 1.91%.

Existen pruebas de eventos individuales de Miyake en todo el mundo, lo que sugiere que se trata de un fenómeno global y que sus causas se encuentran fuera de nuestro planeta. En el pasado, se mencionaban como candidatos las explosiones de supernovas, erupciones de rayos gamma y las partículas solares de alta energía. Las pruebas más recientes indican que estos eventos fueron causados por nuestra propia estrella.

Figura: Lugares donde se encontraron las evidencia de los eventos de Miyake de los años 774 y 993 d.c. Fuente: Buntgen et al., (2018).

Los rayos cósmicos solares se generan durante las ráfagas solares. Estas son explosiones durante las cuales una parte de la superficie solar emite una gran cantidad de energía en forma de luz visible, ultravioleta y rayos X al espacio. Además de la luz, el Sol también emite partículas de alta velocidad, principalmente protones y electrones. A menudo, estos estallidos van acompañados de eyecciones del material de la corona solar, que causan tormentas geomagnéticas en la Tierra. La tormenta geomagnética más intensa de la era moderna ocurrió en 1859. En ese momento, el astrónomo inglés Richard Carrington observó primero una ráfaga solar, y solo 18 horas después, se produjeron eventos inusuales en la Tierra. Las auroras boreales eran visibles hasta el ecuador, y en el hemisferio norte su brillo intenso permitía leer libros sin necesidad de luz artificial. La única tecnología afectada por esta tormenta fue el telégrafo, que conectaba ambas costas de los Estados Unidos.

En el siglo XX, se produjeron varias tormentas geomagnéticas fuertes que, entre otras cosas, causaron incendios en las centrales telefónicas, activaron minas marítimas, dejaron a toda la provincia canadiense de Quebec sin electricidad durante varias horas y deshabilitaron permanentemente satélites de comunicación. Sin embargo, hasta la fecha, no se ha reportado que estas tormentas hayan causado un aumento en la concentración de carbono-14.

Los inusuales aumentos en la concentración de carbono-14 en los anillos de árboles fosilizados indican que los eventos de Miyake estuvieron acompañados de tormentas geomagnéticas extremadamente intensas. Un grupo de científicos franceses ha descubierto evidencia de un evento que supera ampliamente a los demás y que ocurrió hace 14,300 años. El aumento en la concentración de carbono-14 en los anillos de subfósiles del río Drouzet alcanza un increíble 3%. Si un evento de esta magnitud ocurriera hoy, tendría consecuencias inimaginables, ya que deshabilitaría nuestras comunicaciones, dañaría permanentemente los satélites, destruiría prácticamente todos los transformadores en el mundo y pondría en peligro la vida de los astronautas en el espacio. Ninguna tecnología moderna quedaría indemne y se interrumpiría el funcionamiento de casi todos los sectores de la sociedad moderna.

Figura: Eyección de masa coronal capturada por Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) el 14 de octubre del 2014. Fuente: NASA.

El descubrimiento más reciente de los científicos franceses narra la historia de un fenómeno extremo y, afortunadamente, raro, que ocurrió en un pasado distante ya olvidado. Este hallazgo sirve como advertencia de que la sociedad moderna aún no ha experimentado el máximo poder que posee el Sol. En algún momento, una tormenta geomagnética de esta magnitud volverá a suceder, lo que ocurrirá sin advertencia previa. Como sociedad tecnológica que se está mudando cada vez más al espacio, debemos prepararnos para ello desde hoy.

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