Servicio de clima espacial


Servicio de clima espacial
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El Sol es la fuente de energía que nutre la vida de toda la Tierra. Vivir junto a una estrella es indispensable, pero conlleva riesgos y más ahora para nosotros con la dependencia que tenemos de muchas tecnologías imprescindibles para la vida diaria y que son vulnerables a las tormentas solares.
     Todos los planetas del sistema solar están inmersos en la expansión de la atmósfera del Sol, a la cual llamamos viento solar: un flujo continuo de partículas que “llenan” el espacio interplanetario.
     La Tierra tiene su campo magnético (o geomagnético), el cual impide que las partículas del viento solar penetren a nuestra atmósfera. Esta “coraza magnética” ha sido muy importante para la evolución de la vida y para evitar que los efectos del viento solar lleguen a nuestra superficie.
     El clima espacial es el conjunto de perturbaciones—en el entorno natural de la Tierra— provocadas por actividad solar.1
     Una tormenta solar es un evento explosivo en la superficie del sol que libera gigantescas cantidades de luz y partículas (cuadro 1), las cuales se propagan en el viento solar y pueden impactarse contra el campo geomagne?tico. El efecto más conocido de estos fenómenos naturales es la generación de las auroras boreales y australes (figura 1).

En general, la frecuencia de las tormentas solares sigue, aproximadamente, el ciclo de manchas solares de 11.2 años; la figura 2 muestra la evolución de los últimos dos ciclos de manchas. En este momento nos encontramos en la fase descendente del ciclo solar 24 y esperamos que éste alcance su próximo mínimo en 2019. El próximo máximo será alrededor de 2024. Conviene destacar que la intensidad y duración de cada ciclo varía; aunque no sabemos todavía cómo predecir la duración e intensidad de los próximos ciclos. 


     La figura 3 muestra la infografía del Sistema Nacional de Protección Civil que indica los efectos más importantes del clima espacial en la infraestructura espacial y terrestre. Los eventos de partículas energéticas pueden dañar o destruir la electrónica de los satélites e incrementar peligrosamente las dosis de radiación a los que se ven expuestos las tripulaciones de los aviones en vuelos con trayectorias circumpolares. Las eyecciones de masa coronal y las regiones de interacción entre corrientes provocan alteraciones en la ionosfera que interrumpen las telecomunicaciones de altas frecuencias y alteran las señales de posición, navegación y tiempos, en los sistemas de satélites como los de los Global Positioning System (GPS).3 Adicionalmente, estos efectos inducen una expansión de la atmósfera terrestre que frena y altera las órbitas de satélites.4 En casos extremos, las tormentas geomagnéticas (ocasionadas por tormentas solares) pueden provocar el colapso de generadores de energía eléctrica, así como daños en gasoductos.5
     Durante la última mitad del siglo XX, la humanidad vivió un cambio sin precedente en su forma de vida: la era espacial, la invención de la microelectrónica y la revolución informática han moldeado una sociedad dependiente, como nunca antes, de la tecnología digital. Dicha sociedad demanda grandes cantidades de energía, cuya generación y distribución se ha vuelto un tema cada vez más sensible para el desarrollo y seguridad de las naciones.
     Los daños que puede causar una tormenta solar extrema en el sistema de suministro de energía eléctrica provocarían una reacción en cadena capaz de colapsar los sistemas interconectados como: generación de energía eléctrica, transportación, servicios gubernamentales, de emergencia, de banca y finanzas, abastecimiento de agua, suministro de gas, gasolina y petróleo.

FIGURA 3. Infografía publicada por el Sistema Nacional de Protección Civil de la Secretaría de Gobernación, que explica las afectaciones en sistemas tecnológicos por efectos de Clima Espacial.

La tormenta solar más intensa que se ha registrado en la historia reciente ocurrió hace 160 años y es conocida como Evento Carrington. El 1 de septiembre de 1859, dos astrónomos ingleses, de manera independiente, registraron un potente estallido de luz en el Sol que, 17 horas más tarde, estuvo acompañado del registro más intenso de una tormenta geomagnética con un inusual despliegue de auroras que cubrieron todo el planeta e, incluso, fueron reportados también en México.


     En su momento el Evento Carrington sólo produjo fallas en sistemas de telégrafos y espectaculares auroras boreales; sin embargo, en el siglo XIX no había sistemas de energía eléctrica, satélites, telecomunicaciones, internet, ni sistemas de posicionamiento global. Estos sistemas tecnológicos son vulnerables a tormentas solares extremas y podrían colapsar cuando se repita el Evento Carrington.

El riesgo de un próximo Evento Carrington ha generado un consenso mundial sobre la importancia de estudiar y monitorear el clima espacial, así como establecer y ampliar las colaboraciones internacionales. En 2015, el Committee on Space Research (COSPAR) elaboró una serie de recomendaciones entre las cuales resalta la necesidad de fortalecer e incrementar la inversión y desarrollo de infraestructura científica en observación, análisis y predicción de clima espacial.6 Por su parte, el grupo de expertos de Clima Espacial de la Comisión Científica y Técnica de la Oficina para el Uso Pacífico del Espacio Ultraterrestre, de las Naciones Unidades (UNCOPUOS), y el Interprogramme Coordination Team on Space Weather (ICTSW), de la Organización Meteorológica Mundial (WMO-ONU), han emitido recomendaciones similares, enfatizando la importancia de fortalecer las colaboraciones internacionales de redes de instrumentos de clima espacial.7 
     En 2015, los gobiernos de Gran Bretaña8 y EUA9 publicaron, respectivamente, sus estrategias nacionales de clima espacial; en ambos casos se resalta la importancia de fortalecer las redes instrumentales y las colaboraciones internacionales. El 13 de octubre de 2016, el entonces presidente de los EUA, Barack Obama, publicó un mandato presidencial para preparar a su país ante el escenario de una tormenta solar extrema (figura 4).

FIGURA 5. El 13 de octubre de 2016, el entonces presidente de los Estados Unidos, Barack Obama, emitió una orden ejecutiva para prevenir a su país sobre eventos extremos de clima espacial.

México también ha empezado a prepararse, en junio de 2104, fueron realizadas las últimas modificaciones a la Ley General de Protección Civil y modificados los artículos 2, 20 y 82, para incluir los fenómenos astronómicos. En la nueva ley se reconoce la importancia de vigilar el clima espacial en términos de Seguridad Nacional y hay un mandato para la Agencia Espacial Mexicana y el Centro Nacional de Prevención de Desastres para formular políticas públicas de protección civil ante la ocurrencia de estos fenómenos naturales. Tales modificaciones a la ley, junto con el contexto internacional arriba descrito, aportaron los elementos para justificar la necesidad de contar con un servicio de clima espacial en México.

La primera convocatoria del fondo sectorial Conacyt-AEM apoyó la creación del Servicio de Clima Espacial México (SCiESMEX), en 2014,10 el cual tiene los siguientes objetivos: ejecutar observaciones y vigilancia del clima espacial, siguiendo estándares internacionales; operar un sistema de alerta temprana; asesorar a la AEM y a entidades gubernamentales para establecer los protocolos correspondientes: desarrollar estudios científicos de actividad solar, rayos cósmicos, medio interplanetario, ionosfera y magnetosfera involucrados en el clima espacial; participar en la formación de recursos humanos; desarrollar actividades de divulgación científica además de participar y coordinar acciones internacionales de clima espacial.

En 2016, se aprobó la creación del Laboratorio Nacional de Clima Espacial (LANCE), el cual conjunta varios sitios y redes de instrumentos instalados en el territorio nacional para desarrollar observaciones con aplicaciones a clima espacial. El LANCE es una colaboración entre la Universidad Nacional Autónoma de México y la Universidad Autónoma de Nuevo León, que incluye cinco observatorios. Este año se va a instalar una red de cinco ionosondas y cinco magnetómetros, así como la publicación de mapas del estado de la ionosfera sobre el territorio nacional, utilizando datos en tiempo real de la red de receptores GPS SSN-TLALOCnet. Estos observatorios incluyen: el Radio Telescopio de Centelleo Interplanetario (MEXART), ubicado en Coeneo, Michoacán (www.mexart.unam.mx); el observatorio de rayos cósmicos de la Ciudad de México; el centro de operaciones del SCiESMEX, en el campus UNAM-Morelia; el telescopio de neutrones solares instalado en la cima del volcán Sierra Negra, Puebla y el observatorio de Iturbide, en Nuevo León (figura 6).

El servicio de clima espacial se caracteriza también por la organización y participación en diversos programas de difusión y divulgación de las ciencias espaciales, tanto nacionales como regionales, tales como: la Semana Mundial del Espacio en Morelia (octubre); la Noche de la Estrellas, en Michoacán (noviembre); el día de puertas abiertas del MEXART (diciembre). Por otro lado, se desarrolla una sección de divulgación científica en la aplicación web del SCiESMEX y se mantiene una presencia activa en redes sociales. El SCiESMEX, afortunadamente, cuenta con un número importante y creciente de seguidores en facebook y twitter.

Juan Américo González Esparza

Es Licenciado en Física por la UNAM, Doctor en Física espacial por el Imperial College de la Universidad de Londres y posdoctorado por el Jet Propulsion Laboratory, NASA-Caltech. Es fundador de la Unidad Michoacán del Instituto de Geofísica (IGF) de la UNAM. Actualmente, es responsable del Observatorio de Centelleo Interplanetario de Coeneo, Michoacán (MEXART), Jefe del Servicio de Clima Espacial Mexicano (SCiESMEX) y coordinador del Laboratorio Nacional de Clima Espacial (LANCE), además de profesor del Posgrado en Ciencias de la Tierra de la UNAM y de la licenciatura en geociencias, de la Escuela Nacional de Estudios Superiores-Unidad Morelia de la UNAM.

 
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