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17/09/2013  
Los ciclos de las estrellas y el inicio de la vida

La influencia del Sol en el clima terrestre es evidente. Lo que no es tan conocido es cómo la presencia de ciclos de actividad en el Sol también influye en la atmósfera terrestre, hasta el punto de mostrar patrones climáticos de duración sospechosamente similar al del mencionado ciclo. La relación de la actividad solar con la vida en la Tierra no se limita al presente y futuro, sino que podría ser también la explicación para eventos del pasado, como la pequeña edad de hielo del s. XVII, la paradoja del Sol joven, o la aparición de la vida en la Tierra. Pero antes de llegar a esta última parte déjenme contarles algo sobre ciclos de actividad.


Jorge Sanz
Investigador del Departamento de Astrofísica del Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, y miembro del programa AstroMadrid



Ciclos de actividad

Los efectos de los ciclos solares en el clima terrestre son más que evidentes, si bien no está del todo demostrada la relación causa-efecto

Las estrellas como el Sol tienen ciclos de actividad que se manifiestan en sus capas exteriores: fotosfera, cromosfera y corona. En la superficie (fotosfera) del Sol aparecen unas 'manchas' que se vienen observando desde la invención del telescopio. Estas manchas le costaron a Galileo algún disgusto al implicar que el Sol no era 'perfecto', contradiciendo las creencias (culpa de Aristóteles) de la época. Las manchas no solo existen, sino que el número de manchas que se pueden ver en el Sol van creciendo y disminuyendo en ciclos de 11 años de duración. Estos ciclos se convierten en 22 años si se tiene en cuenta la inversión de la polaridad magnética de estas manchas entre un ciclo y el siguiente. Los ciclos son de duración variable, entre 7 y 15 años, pero ha habido en el pasado largos periodos de tiempo sin apenas manchas. Asociados a las manchas solares aparecen una serie de fenómenos violentos en la corona, como fulguraciones o eyecciones de masa coronal. Mientras que la luz total del Sol en el rango óptico apenas varía durante el ciclo, en el ultravioleta y rayos X cambia en más de un orden de magnitud. Estos cambios en la radiación más energética del Sol tienen una influencia no desdeñable en la atmósfera terrestre.

SImágenes de la corona del Sol durante su último ciclo completo (1996-2006). Iota Hor completa un ciclo coronal en tan solo 1.6 años, y su mínimo nivel de emisión coronal es superior al del máximo solar. Crédito: SOHO (ESA&NASA)

Desde los años 60 se ha venido monitorizando la presencia de ciclos de actividad en otras estrellas, principalmente en la cromosfera. Si bien no todas las estrellas 'tardías' (estrellas de temperatura parecida al Sol, o más frías) muestran ciclo, sí que se ha visto que es algo bastante común. Se observa una relación media con el periodo de rotación: cuanto más lenta rota una estrella más regulares son sus ciclos. Las estrellas giran más rápidamente en su juventud, y la rotación se va frenando con el tiempo. Además La actividad estelar es un fenómeno que se ve favorecido por la rotación. Todo esto equivale a decir que las estrellas jóvenes son las más activas, y tienen ciclos más irregulares (lo que hace más difícil su identificación). Para complicar un poco más las cosas, muchas estrellas jóvenes muestran un 'doble ciclo', en el que un ciclo de más larga duración se combina con otro de duración más corta.

¿Y qué ocurre en la corona? Hemos dicho que los fenómenos más llamativos ocurren en esta región de la estrella, la más externa. En el Sol la amplitud en rayos X (diferencia entre máximo y mínimo) es de un factor 50. Aunque se esperaba notar efectos aún más grandes en las estrellas activas, sólo se han encontrado ciclos coronales en otras tres estrellas, todas ellas de edad parecida al Sol. Hasta que apareció iota Horologii. Esta estrella tiene la virtud de poseer el ciclo de actividad más corto observado en la cromosfera (solo 1.6 años). Nuestra observación coronal de esta estrella ha mostrado el mismo ciclo, pero con una amplitud de tan solo un factor dos en rayos X, aunque con emisión siempre mayor que la del Sol. Además se ve que también esta estrella parece tener un doble ciclo de actividad. Por si fuera poco esta estrella es de temperatura parecida a la solar y tiene una edad de tan solo 600 millones de años, la que tenía el Sol cuando apareció la vida en la Tierra, y tiene un planeta gigante en su órbita. Todo esto convierte a iota Horologii en un interesante laboratorio para investigar cómo era el Sol cuando surgió la vida.

Efectos del ciclo solar en la Tierra

LOS ciclos solares evidentes, si bien está todo demostrada relación causa-efecto. Por ejemplo observa hay actividad, Tierra recoge doble lluvia latitudes 80º norte que mínimo, mientras entre 60º 70º latitud ocurre contrario. Varios factores podrían influir clima través un cambio régimen vientos: termosfera (capa externa atmósfera) aumenta 700 1500 K máximo; tropopausa eleva unos 0.5 kms en fase solar; luz ultravioleta contribuye ozono. Finalmente, están relacionados con formación nubes, durante máximo solar el campo magnético terrestre apantalla rayos cósmicos a Tierra. climáticos no son únicos efectos del ciclo solar. La actividad estelar es la principal responsable auroras boreales, y cuando tiene lugar una tormenta geomagnética, causadas fulguraciones, las brújulas muestran comportamientos erráticos. Los instrumentos los satélites también se ven afectados por al llegada de más o menos partículas energéticas.

La física que hay detrás de los ciclos de actividad no se conoce del todo bien. Y parte del problema procede de los periodos en que los ciclos de actividad 'desaparecen' del Sol. El más conocido de estos fue el "Mínimo de Maunder". Entre 1640 y 1715 las manchas fueron fenómenos excepcionales, viéndose la mayoría de ellas en el hemisferio sur del Sol (sí, efectivamente los dos hemisferios a veces van desacompasados). Esto coincidió con la parte más profunda de lo que se conoce como la "Pequeña edad de hielo", que afectó a Europa. Este periodo no fue especialmente frío, ya que la temperatura en París o Londres bajó en torno a 1º C de media; pero esta situación persistió durante décadas. En Londres el Támesis se congelaba regularmente, y el cierre de los puertos bálticos debido al hielo llegaba algunas semanas antes de lo habitual. Realmente durante este periodo también hubo un aumento de la actividad volcánica, por lo que no está demostrado que sea solo un efecto del mínimo solar.

Actividad solar y el surgimiento de la vida

Foto solar-max-cycle-composite. Imágenes de la corona solar durante el Ciclo 24, en cuyo máximo deberíamos estar ahora. Crédito SDO (NASA)

El nacimiento de la vida en la Tierra es un fenómeno cuyas causas aún se desconocen. Tres factores serían clave: la existencia de agua como entorno en el que tuvieron lugar las reacciones químicas; la presencia de carbono como elemento capaz de formar compuestos con facilidad; y una fuente de energía, como pueden ser la radiación ultravioleta proveniente del Sol, o descargas eléctricas en tormentas. En este contexto, iota Horologii, nos aporta una valiosa información al mostrarnos la radiación del Sol en aquel tiempo, y los primeros ciclos en la vida de una estrella como el Sol. Es también bastante posible que la actividad solar tenga algo que ver con la llamada "paradoja del Sol joven": los climatólogos aseguran que la Tierra tenía un clima más cálido cuando surgió la vida que en la actualidad; por otra parte los astrofísicos aseguran que el Sol emitía un 40% menos de radiación cuando era tan joven, debido principalmente a un tamaño inferior al actual. La resolución de esta paradoja quizás resida en dos factores, la diferente composición de la atmósfera terrestre (con más dióxido de carbono en el lugar del oxígeno), y la copiosa radiación de altas energías que había en aquel tiempo. Aún no hay una explicación comúnmente aceptada a la paradoja del Sol joven.



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1 comentario



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   Carlos | 04/11/2013   MONCOFA, España
 
Soy estudiante de Bachiller y, con este artículo, me he informado muy bien sobre la relación entre las estrellas y la vida, poniendo como ejemplo el Sol y la Tierra.
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