Hace unos años, un grupo franco-ruso pudo identificar la composición atmosférica durante los períodos de expansión y retroceso de los glaciales realizando determinaciones en el hielo antártico en las cercanías de la base Vostok. El hielo es perforado perpendicularmente a la superficie y las muestras que se extraen llamadas testigos conservan en su interior burbujas de aire entrampado que se estudian. Se pudo, así, obtener información que se remonta a los últimos 160.000 años. Investigaciones similares se realizaron en Groenlandia.

Los primeros resultados, publicados en 1987 en la revista Nature, indican fluctuaciones de temperaturas de hasta 10 grados. También muestran la forma en que variaron las concentraciones de algunos gases atmosféricos con la temperatura a lo largo de ese intervalo. Se comprobó que cuando las temperaturas eran más elevadas, la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera era mayor. Estos resultados, sin embargo, no pueden discriminar si la elevación de temperatura es causada por el incremento de la concentración de dióxido de carbono o si este es provocado por el aumento de la temperatura.

En 1997, el mismo equipo de investigadores anunció nuevos resultados, que extendieron la información a más de 400.000 años atrás. En el gráfico publicado por estos científicos se observan claramente los ciclos de 23.000, 41.000 y 100.000 años.

Las manchas solares son zonas oscuras sobre la superficie del Sol, cuyos tamaños pueden superar varias veces al de la Tierra. Existen registros chinos de observación de manchas solares a simple vista, desde hace más de dos mil años. Inicialmente, las manchas solares se atribuyeron a objetos interpuestos entre el Sol y la Tierra, como pájaros o los planetas interiores, Mercurio y Venus. La creencia en el carácter perfecto del Sol era tan grande que incluso el gran astrónomo alemán Johannes Kepler, en 1607, atribuyó la visión a simple vista de una mancha solar al tránsito de Mercurio delante del Sol.

Las observaciones telescópicas iniciales de las manchas solares se realizaron alrededor de 1610, casi simultáneamente en distintos países europeos. Galileo fue el primero en atreverse a rebatir la teoría del paso de planetas por delante del Sol y a proponer que las manchas ocurren en el propio disco solar.

En 1908 George EIlery Hale, del Observatorio de Monte Wilson, demostró mediante técnicas espectroscópicas, que todas las manchas solares se hallan asociadas a fuertes campos magnéticos, varios miles de veces más intensos que el terrestre.

Habitualmente, las manchas solares aparecen en pares que poseen polaridad magnética opuesta, una norte y otra sur, como si fueran los polos de un gigantesco imán. Del mismo modo, como las lineas de fuerza entre dos polos magnéticos se hacen visibles espolvoreando limaduras de hierro sobre una hoja de papel colocada encima de un imán, los altísimos campos magnéticos entre un par de manchas solares se visualizan por la luz que emite la materia altamente ionizada que se orienta en el campo magnético del par de manchas.

La actividad del Sol también se manifiesta por otros fenómenos magnéticos, como las fulguraciones y el viento solar, que proyectan partículas subatómicas hacia el espacio interplanetario y es responsable de buena parte de la radiación cósmica que bombardea a nuestro planeta.

En dos publicaciones aparecidas en 1887 y 1889, el astrónomo alemán Gustav Spoerer llamó la atención sobre un período de 70 años, que finalizó aproximadamente en 1716, durante el cual se interrumpió el ciclo de las manchas solares. Esta observación fue confirmada en 1894, por Walter Maunder, superintendente de la División Solar del Observatorio Real de Greenwich, cuya paciente búsqueda de antiguos registros astronómicos le permitió corroborar la conclusión a la que había llegado Spoerer. En reconocimiento al esfuerzo que realizó Maunder durante toda su vida por establecer su existencia, el período de déficit de manchas solares se designa como el Mínimo de Maunder. Se estima que durante uno de esos períodos se produjo la Pequeña Edad de Hielo manifestada más intensamente durante los siglos XVI y XVII, cuando las temperaturas fueron 0,5 grados menores que el promedio en los últimos tres siglos.

En lo que sigue se intentará explicar por qué los cambios en las manchas solares inciden en el clima terrestre.

Muchos astrónomos piensan que las estrellas similares al Sol que se observan en un estado de baja actividad magnética superficial están en una etapa similar a la del Mínimo de Maunder.

Las mediciones de la irradiación solar realizadas entre 1978 y 1989 con los satélites Solar Maximum Mission y Nimbus 7, revelaron un aumento de 0,1% en el brillo del Sol durante un ciclo de actividad. Este valor tiene efectos insignificantes sobre el clima. Sin embargo, se comprobó que otras estrellas, similares al Sol en masa y edad, mostraron cambios en el brillo superiores al 0,6%. Si el Sol sufriera variaciones de esta magnitud, habría efectos sobre el clima, y por lo tanto, no puede descartarse que en otras épocas la actividad del Sol pudo haber cambiado mucho más que durante el ciclo de 1978 a 1989.

Los ciclos de actividad magnética de las estrellas de masa y edades comparabIes a las del Sol se conocieron por las investigaciones que inició en 1966 el astrónomo Olin Wilson, del Observatorio de Monte Wilson, en California. Los cambios en la actividad magnética en este tipo de estrellas se pueden registrar analizando la luz que emiten por métodos espectroscópicos, ya que la gran distancia a que se encuentran hace imposible la observación de cambios en su superficie.

En el Sol, los astrónomos observaron una estrecha correspondencia entre las intensidades del campo magnético y las de dos lineas ubicadas en la región ultravioleta del espectro luminoso, denominadas H y K, que se deben a la emisión de luz por el calcio a elevadas temperaturas. Desde 1966, en el Observatorio de Monte Wilson se realizan observaciones de las fluctuaciones de las lineas H y K de unas cien estrellas similares al Sol. Parte de las estrellas observadas con este método aparecen con ciclos de actividad magnética; otras se encuentran prácticamente inactivas y el resto, en una transición entre ambos estados.

Sallie Baliunas, del Centro Smithsoniano de Astrofísica en Harvard, y Robert Jastrow, del Observatorio de Monte Wilson, encontraron que en diez estrellas similares al Sol, y en el Sol mismo, las fluctuaciones en las intensidades de las lineas espectrales H y K se correlacionaban con los cambios de brillo y, por lo tanto, de la energía emitida hacia el espacio. Aplicando este resultado al Sol, se obtiene una explicación de la vinculación entre la cantidad de manchas y el clima: en los períodos de alta actividad, ya que estos se corresponden con altas intensidades de las dos lineas espectrales, aumenta la energía irradiada por el Sol por metro cuadrado y por segundo. Los resultados de sus investigaciones los anunciaron en 1992 en el Simposio sobre Calentamiento Global de EPRI/ISIO, y fueron publicados al año siguiente en la revista inglesa Energy.

Baliunas y Jastrow confirmaron en las estrellas los resultados de las observaciones en el Sol que obtuvieron los daneses Friis-Christensen y Lassen en 1991, publicados en la revista Science. En efecto, la intensidad de las lineas H y K y, por lo tanto, la actividad magnética superficial y el brillo, disminuían en un grupo de estrellas similares al Sol, observadas entre 1966 y 1991, cuando aumentaba la duración de los ciclos de actividad.

Además de los factores astronómicos considerados hasta ahora, también producen variaciones climáticas las fluctuaciones en la concentración de gases responsables del efecto invernadero, la actividad volcánica (ver CIENCIA HOY, 38: 31-40), los cambios en las corrientes oceánicas y en la configuración de los continentes.