El Sol y la Tierra se comunican en secreto

CIENCIAS DE LA TIERRA Y EL ESPACIO.

Los volcanes danzan al ritmo del plasma solar, al igual que los huracanes, las precipitaciones o la fortaleza del vórtice polar.

La tierra y campo magnetico solar. / NASA/ESA/SOHO.

Los picos en el vulcanismo decaen en la fase de actividad descendente del ciclo solar, manifestando patrones que se repiten con los huracanes, las precipitaciones o la fortaleza del vórtice polar. Por medio de la rotación terrestre, cualquier punto del planeta genera corrientes eléctricas que son más fuertes cuanto mayor es la presión dinámica del viento solar.

El viento solar y los volcanes. ¿No parece la conexión más evidente verdad? Y si le dijera que los volcanes danzan al ritmo del plasma lanzado desde nuestra estrella. Parece algo sacado de una película de ciencia ficción. Pues puede que no sea algo tan improbable. Tanto el Sol como los volcanes demuestran una gran variación en su comportamiento a lo largo del tiempo.

En un artículo titulado Evidence supporting a broader than previously thought influence of solar activity over Earth system’s processes. Discussion of a possible mechanism publicado a principios de septiembre en EarthArxiv (no revisado por pares), he mostrado varias líneas de evidencia bastante importantes que muestran una conexión entre variables del viento solar en el entorno terrestre y la actividad volcánica en la Tierra.

Aunque nuestro astro rey parezca una bola de plasma imperturbable desde nuestra perspectiva terrestre, lo cierto es que hay muchas capas en su funcionamiento. Si bien la radiación electromagnética emitida por nuestra estrella, como la luz visible o lo rayos ultravioleta, no varían de forma significativa, existe otro conjunto de procesos conocidos en su conjunto como actividad solar que si muestran una variación sustancial. El más conocido es el ciclo solar de 11 años aproximadamente, por el cual el campo magnético del Sol se invierte, el polo norte pasa a ser el polo sur y viceversa. Estos ciclos empiezan y acaban en mínimos de actividad solar (cuando el número de manchas solares es menor), mientras que el pico de actividad en el Sol se produce poco antes de la mitad del ciclo.

Por ejemplo, a las 16.51 UTC del pasado 14 de mayo de 2024, el Sol emitió la llamarada más grande de su ciclo solar de 11 años. Y por actividad entendemos fenómenos como manchas solares, llamaradas solares o eyecciones de masa coronal, los cuales provocan apagones de radio o las extraordinarias auroras boreales en la Tierra. Y si vamos aún más allá encontramos que no todos los ciclos solares alcanzan la misma intensidad, ya que, a lo largo de las décadas, siglos, y milenios, el Sol experimenta variaciones a gran escala de su actividad que suponen el que el Sol atraviese grandes mínimos o máximos, como el famoso “Mínimo de Maunder” en el siglo XVII, donde durante 70 años las manchas solares desaparecieron del astro rey en su práctica totalidad.

Gráfica de erupciones fisurales del Etna en relación a los ciclos solares. / Autor. Elaboración propia.

Volcanes con comportamiento complejo.

Similarmente los volcanes también muestran un comportamiento de lo más complejo. Un volcán, como por ejemplo el Pitón de la Fournaise, encontrado junto a Madagascar, puede hacer erupción con flujos de lava varias veces en mismo año, pero luego tener intervalos de varios años sin erupciones.

Las variaciones en la frecuencia eruptiva producen grandes y rápidas variaciones en la cantidad de magma recibida por el volcán. Dichas variaciones no están limitadas a un único volcán, sino que es una característica que parece ser omnipresente entre los volcanes. Estamos hablando de un cambio en la tasa en que el magma se transporta desde el manto terrestre a los volcanes, o más intrigantemente, de variaciones en la propia producción del magma en el manto terrestre.

La cuestión se pone aún más interesante. Lo cierto es que los volcanes parecen actuar de forma coordinada a través del globo, apuntando más bien a la segunda posibilidad. En el artículo de preimpresión (preprint) de EarthArxiv presento muchos de los más activos volcanes de intraplaca de nuestro planeta, incluyendo el Kilauea y el Mauna Loa en las Islas Hawái, Sierra Negra y Fernandina en las Galápagos, Karthala en las Comoras, Piton la Fournaise en la Isla de Reunión, y la Caldera de Yellowstone en Estados Unidos. Todos estos volcanes muestran un pulso bien definido de actividad durante, aproximadamente los años 2004-2007, seguido de menor actividad y en la mayoría un nuevo incremento a partir de 2015.

Inicialmente no pensé en comparar estas variaciones con la actividad solar. Sin embargo, calibrando edades de radiocarbono de flujos de lava, una calibración basada en los niveles cambiantes en la producción de ciertos isótopos de carbono en la atmósfera, la cual a su vez es regulada por el Sol, observé un posible patrón y decidí echar un vistazo a los últimos ciclos solares de 11 años, y sí, ciertamente parecía coincidir: los picos en el vulcanismo caían en la fase de actividad descendente del ciclo solar (la segunda mitad de estos).

Héctor Sacristán y detrás el volcán Etna / Autor.

Evidencia fuerte.

Esto es una idea que no me entusiasmó mucho inicialmente, pero viendo las implicaciones y la fuerte evidencia que había detrás decidí que tenía que explorar el tema y publicar algo al respecto. Con el tiempo es algo que ha resultado ser mucho más interesante y complejo de lo que podría haber sospechado.

A rasgos generales la actividad de los volcanes parece correlacionarse positivamente con el parámetro conocido como presión dinámica del viento solar, el cual es básicamente lo fuerte que el viento solar nos embiste, o más bien lo fuerte que embiste a nuestro campo magnético terrestre. Este parámetro, medido por satélites cercanos a la Tierra como por ejemplo el “Deep Space Climate Observatory” de la NOAA, normalmente baja a los valores mínimos poco antes del punto medio de los ciclos solares de 11 años, después se suele elevar drásticamente en torno a la mitad de la cada ciclo solar, ascendiendo rápidamente a los valores máximos y luego cae lentamente hasta 1-2 años antes del mínimo solar en donde este parámetro tiende a desplomarse.

Cada ciclo puede tener una duración o patrón ligeramente diferentes, pero por lo general la primera mitad del ciclo solar de 11 años presenta valores de presión dinámica del viento solar más bajos, y la segunda mitad más altos. Esto puede estar impreso sobre variaciones a largo plazo de la actividad solar, los grandes máximos y grandes mínimos los cuales están positivamente relacionados con la presión dinámica del viento solar.

Durante el siglo XXI los volcanes considerados parecen bailar al ritmo de la presión dinámica del viento solar. Utilizando GPS para mostrar la tasa en la que el magma entra en el volcán, la cual infla la superficie de la tierra, se pueden ver patrones comunes a través de volcanes varios como el Kilauea, Mauna Loa, Sierra Negra, o Yellowstone.

Asimismo, es posible observar que algunos volcanes muestran un patrón rítmico relacionado con el ciclo de 11 años, por ejemplo, desde 1750 las erupciones fisurales del volcán italiano Etna son el doble de frecuentes en la segunda mitad de ciclo solar que en la primera mitad. Igualmente sucede en Japón, con un registro histórico del vulcanismo muy completo, muestra a lo largo de décadas una relación positiva entre el número de volcanes en erupción y la intensidad de los ciclos solares (lo cual supone también la intensidad de la presión dinámica del viento solar), alcanzando el zénit de actividad volcánica en los años 50, en el punto álgido del gran máximo moderno del Sol.

Precipitación en otoño de 1913 a 1964 del Observatorio de Gerona en relación al ciclo solar- / Autor. Elaboración propia.

Patrones reconocidos.

Ya se había propuesto previamente que las grandes erupciones explosivas de los volcanes coincidían con mínimos solares, pero hasta donde yo sé los patrones que he presentado en EarthArxiv no habían sido previamente reconocidos. No solo se limita al vulcanismo, en el campo de la meteorología se conoce desde hace tiempo que muchos fenómenos están relacionados con la actividad solar, por ejemplo, existe una relación con los huracanes, los patrones de precipitaciones, o la fortaleza del vórtice polar.

En el artículo de preimpresión propongo que la relación es similar a la que hay con el vulcanismo. He continuado revisando los datos, y muchos fenómenos atmosféricos asociados a la convección se dan con mayor frecuencia en la segunda mitad de los ciclos solares. Un ejemplo es la precipitación recogida por el Observatorio Meteorológico de Gerona en los meses de septiembre-octubre, punto álgido de la gota fría, la cual es alimentada por un Mar Mediterráneo caliente tras el verano. Lo que se observa en este caso, es un 50 % más de precipitación en la segunda mitad de los ciclos solares, patrón similar al observado en el vulcanismo. El patrón de los huracanes también se parece bastante.

Es algo así como tropezarse con una conversación secreta entre el Sol y la Tierra. Pero por supuesto en la ciencia tiene que existir un mecanismo viable. Aunque podría haberme quedado al margen, he decidido entrar en la especulación y proponer un mecanismo que creo podría funcionar. Tiro de un proceso físico conocido como inducción electromagnética, por el cual las variaciones en la intensidad de un campo magnético son capaces d calentar un material conductor al generar corrientes eléctricas que tienden a contrarrestar el cambio en el campo magnético circundante.

El viento solar impacta el campo magnético de la Tierra y lo deforma, comprimiendo el lado expuesto al Sol (incrementando la intensidad del campo magnético terrestre en el lado diurno) y expandiendo el lado opuesto (disminuyendo la intensidad del campo magnético terrestre en el lado nocturno), lo cual es un efecto conocido.

Propongo que por medio de la rotación terrestre cualquier punto en la Tierra se ve expuesto cíclicamente a estos cambios en la intensidad del campo magnético terrestre y genera corrientes eléctricas que tienden a contrarrestar estos cambios, y estas corrientes son más fuertes cuanto mayor sea la presión dinámica del viento solar.

Dichas corrientes se generarían en las principales capas conductoras de nuestro planeta, que son los océanos, y la capa de fusión parcial en el manto terrestre. En estas dos capas, de unos pocos kilómetros y decenas de kilómetros de grosor respectivamente, el agua marina y el magma actúan como conductores por medio de sus iones libres que dan lugar a las corrientes eléctricas y dispersan calor, fundiendo magma de la astenosfera del manto terrestre que alimenta el vulcanismo, o calentando el agua de los océanos que alimenta tormentas. A rasgos sencillos esta es una idea elegante que explicaría los patrones observados, pero está por ver su viabilidad o funcionamiento exacto, y por tanto algo que es aún especulativo.

El viento solar te acompañará, como a los volcanes.

Por: Héctor Sacristán García es autor de investigación y divulgación en vulcanología y meteorología. Experto en vulcanología de Tendencias 21 y Volcano Cafe.

Sitio Fuente: Levante / Tendencias21