Cambios en la atmósfera: ¿se puede alterar su respuesta a las tormentas geomagnéticas?
La interacción entre la atmósfera terrestre y las tormentas geomagnéticas podría experimentar un cambio significativo en las próximas décadas debido al aumento constante de dióxido de carbono en las capas superiores del aire. Un equipo de investigadores del Centro Nacional para la Investigación Atmosférica (NSF NCAR) de Estados Unidos ha modelado cómo la respuesta atmosférica ante eventos solares extremos se transformará a medida que la densidad de la alta atmósfera disminuya, lo que afectará a miles de satélites en órbita.
Las tormentas geomagnéticas, generadas por eyecciones de masa coronal del Sol, impactan la atmósfera incrementando temporalmente su densidad. Este fenómeno eleva la fricción sobre los satélites, alterando su velocidad, altitud y vida útil. Sin embargo, el nuevo estudio revela que, hacia finales de siglo, las capas superiores de la atmósfera serán más delgadas y frías, lo que provocará que la densidad durante una tormenta equivalente a las actuales sea menor en términos absolutos, aunque el aumento relativo respecto a la densidad de calma será mayor.
El trabajo, publicado en la revista Geophysical Research Letters y desarrollado junto a la Universidad de Kyushu (Japón), utiliza simulaciones de alta complejidad. Para ello, el equipo recurrió al modelo Whole Atmosphere Community Climate Model con extensión termo-ionosférica, capaz de representar desde la superficie terrestre hasta la termosfera superior (500–700 km de altitud). Esto permitió analizar cómo las modificaciones en la atmósfera baja, como el aumento de gases de efecto invernadero, repercuten en regiones muy elevadas.
A diferencia de la atmósfera inferior, donde el CO₂ atrapa calor, en la atmósfera superior este gas actúa como un radiador eficiente, liberando energía hacia el espacio y enfriando el entorno. Este enfriamiento reduce la densidad de partículas neutras, como oxígeno y nitrógeno, lo que tiene un efecto directo en cómo se propaga y disipa la energía de una tormenta geomagnética.
Para poner a prueba sus hipótesis, los investigadores tomaron como referencia la supertormenta geomagnética de mayo de 2024, una de las más intensas de los últimos años. Luego simularon cómo habría reaccionado la atmósfera a ese mismo evento en 2016 y en tres proyecciones futuras: 2040, 2061 y 2084, todas situadas en mínimos del ciclo solar de 11 años.
Los resultados fueron claros: hacia finales de siglo, durante un evento equivalente, la densidad máxima alcanzada en la alta atmósfera será entre un 20% y un 50% menor que en la actualidad. No obstante, en términos proporcionales, el cambio será más brusco. Si hoy una tormenta duplica la densidad de reposo, en el futuro podría casi triplicarla debido al punto de partida más bajo.
El autor principal, el Dr. Nicholas Pedatella, subrayó la importancia de este hallazgo para la industria espacial: “La forma en que la energía del Sol afecta a la atmósfera cambiará en el futuro porque la densidad de fondo será diferente, y eso genera una respuesta distinta. Para la industria de los satélites, esta es una cuestión especialmente importante debido a la necesidad de diseñar satélites para condiciones atmosféricas específicas”.
El equipo reconoce que todavía quedan interrogantes. Será necesario analizar cómo distintos tipos de tormentas geomagnéticas interactúan con una atmósfera más fría y menos densa, y cómo estas variaciones dependen del momento del ciclo solar en que ocurren.
Pedatella destacó además que, gracias a las capacidades actuales de modelado, es posible explorar de manera más precisa las complejas interacciones entre la atmósfera baja y la alta. “Conocer cómo se producirán estos cambios es crucial, porque las implicaciones para nuestras infraestructuras espaciales y la comprensión de la dinámica atmosférica son profundas”, concluyó.
En síntesis, este estudio aporta un marco de análisis que no solo clarifica el impacto futuro del cambio atmosférico sobre las tormentas solares, sino que también establece bases para planificar la resiliencia tecnológica de los sistemas satelitales frente a un entorno espacial en transformación. @mundiario
