Ondas ELF, ¿las primeras señales de un terremoto?

Ondas ELF, ¿las primeras señales de un terremoto?

Recreación de una tormenta solar realizada por la NASA.
Recreación de una tormenta solar realizada por la NASA.

La Escuela Superior de Ingeniería de la Universidad de Almería (UAL) crea un sistema para el registro de las ondas ELF producidas antes de un terremoto y potenciadas por las tormentas solares.

A finales de agosto y principios de septiembre de 1859 el telégrafo dejó de funcionar, se incendiaron instalaciones eléctricas y el sistema de distribución de energía de la época resultó especialmente dañado.

Fueron las consecuencias negativas de la mayor tormenta solar registrada hasta la fecha, también llamada evento Carrington, en honor al astrónomo Richar Carrington, que fue el primero en observarla. Q también hizo posible que las auroras boreales se observaran en puntos tan alejados de los polos como Colombia, Roma o Madrid.

Tormentas solares y las ondas ELF

Fue un fenómeno espectacular que causó admiración en la ciudadanía de la época, que nunca antes había visto un fenómeno astronómico similar en esas latitudes, y también puso sobre aviso del peligro que suponen este tipo de actividades solares. Por suerte para la población de la época, la sociedad no estaba tan electrificada y las consecuencias fueron mucho menores que las que se producirían hoy día, si por una tormenta solar se paraliza el sistema eléctrico mundial, las telecomunicaciones y los satélites.

Una nueva prueba de la fuerza destructiva de este tipo de fenómenos se tuvo en 2003, con una tormenta solar de dimensiones mucho menores que la de 1859, que afectó a las comunicaciones por satélite, provocó un corte de electricidad en Suecia e iluminó los cielos de Florida y Texas con potentes auroras.

Gráfica de la actividad de las ondas ELF.

Fueron los dos casos de tormentas solares más extremos que se conocen, pero no los únicos, ya que prácticamente a diario llegan hasta la Tierra restos de estas lenguas de energía liberadas por el astro rey. Y de esto saben mucho los investigadores del grupo de investigación Electrónica, Comunicaciones y Telemedicina, que trabaja en la Escuela Superior de Ingeniería de la Universidad de Almería, y que es uno de los pocos de España en estudiar las ondas de frecuencia de extremadamente baja (ELF por sus siglas en inglés), que se producen en este tipo de sucesos astronómicos.

Ondas generadas en la ionosfera

Las ELF son unas ondas electromagnéticas que se generan en la ionosfera, la capa más externa de la atmósfera, situada a unos 200 ó 300 kilómetros de altura, y es la primera en recibir la radiación del Sol y las tormentas solares. Esta capa contiene las últimas moléculas de aire. Durante las horas del día expuesta al sol se ionizan, de ahí el nombre de esta capa de la atmósfera, y esa carga perdura durante la noche, hasta que recobra fuerza al día siguiente.

Estas ondas ELF, también provocadas por rayos, redes eléctricas o incluso las telecomunicaciones con los submarinos de las armadas, son muy difíciles de captar debido a su baja frecuencia, que apenas supera los 100 Hz. Y su estudio supone un reto para la ciencia actual, ya que en ellas se esconde información muy relevante de aspectos tan diversos como el consumo eléctrico, de la caída de rayos o también, algo que todavía está por comprobar, la sucesión de un terremoto.

Sistema de registro de ondas ELF único en el mundo

Sin embargo, antes de llegar a las posibles interpretaciones de estas ondas, es necesario contar con un sistema de registro avanzado, capaz de captarlas con la mayor claridad posible, aisladas del ruido ambiente provocado por fenómenos tan comunes como el tráfico o el viento.

En esta tarea trabaja este equipo de investigadores de la Escuela Superior de Ingeniería de la Universidad de Almería, liderado por José Antonio Gázquez Parra. Han ideado un sensor de alta capacidad para captar la actividad de las ondas ELF a nivel global y que, junto a otro equipo de la Universidad de Granada, se han convertido en los únicos investigadores de este país que trabajan en el registro de las ondas ELF.

Bobinas para captar las ondas ELF.

Estación ubicada en Calar Alto

Para ello, el grupo de José Antonio Gázquez cuenta con una estación ubicada en el entorno de Calar Alto, una de las cumbres más altas de la almeriense Sierra de los Filabres, y a poca distancia del observatorio astronómico, uno de los más avanzados de Europa, donde apenas tienen perturbaciones ambientales y antrópicas para registrar estas ondas con la máxima precisión, sobre las que obtienen una gráfica cada media hora.

A un metro de profundidad se encuentra un magnetómetro único en el mundo, diseñado por investigadores de este grupo y que actualmente se encuentra en proceso de patente. Gracias a este sofisticado aparato están consiguiendo un registro que será de gran utilidad para la comunidad científica, encargada ahora de ‘leer’ las gráficas de la actividad ELF y de buscar utilidad a este tipo de información.

José Antonio Gázquez explica que este proyecto, financiado con fondos del Ministerio de Economía y Competitividad, consiste en analizar la actividad electromagnética de baja frecuencia, para poner esa información al servicio de la comunidad científica. Un trabajo de ciencia básica que pretende abrir nuevos caminos a la hora de anticiparse a fenómenos naturales como terremotos y conocer más sobre las alteraciones que producen rayos y tormentas solares en las ondas electromagnéticas de la Tierra.

Trabajo sobre la banda ELF

Se trata de analizar en profundidad la banda ELF, donde se localizan unas señales procedentes de un fenómeno natural denominado Resonancia de Schumann, descubierta teóricamente en la década de los 50. Estas señales son extremadamente débiles, del orden los picoTesla, y se generan en el espacio Tierra-ionosfera, que actúa como una cavidad resonante, explican los investigadores almerienses en la memoria científica de este proyecto.

“Este proyecto surge porque las señales electromagnéticas que nos rodean pueden reportar mucha información”, dice José Antonio Gázquez. Datos sobre el estadio de la ionosfera y también sobre la conductividad de la superficie de la Tierra.

Investigadores del grupo Electrónica, Comunicaciones y Telemedicina.

Ondas ELF y terremotos

Y es justamente en ese parámetro donde se podría encontrar cierta correlación entre los movimientos sísmicos y las ondas ELF, ya que la perturbación provocada por las tensiones en la Tierra que dan lugar al terremoto podrían cambiar la conductividad en un punto del planeta y generar un cambio brusco en la gráfica que recoge el comportamiento de las ondas.

Por el momento, solamente se trata de una teoría y de una línea abierta por el investigador japonés Masachi Ayakawa, que todavía estos investigadores almerienses no han podido comprobar en sus estudios sobre las ondas ELF, que de confirmarse cambiará la manera de hacer frente a los movimientos sísmicos y la organización de los servicios de emergencias para este tipo de situaciones.

Lo que sí está comprobado es que el análisis de las ondas ELF permite conocer la actividad de rayos o tormentas globales, “a partir de la amplitud o las variaciones las variaciones diurnas de la amplitud o las variaciones temporales de la actividad eléctrica global mediante registros continuos de la señal, así como la reconstrucción de la distribución de rayos”. De la misma manera, esta banda electromagnética aporta información climática global, al funcionar como un “termómetro” del planeta.

Nuevos modelos matemáticos para las ondas ELF

Este proyecto, abierto hasta finales de este año, tiene entre uno de sus objetivos la investigación sobre nuevos modelos matemáticos de bobinas de alta inductancia, con núcleos de alta permeabilidad, que permita mejorar los sensores existentes. “Se trata de poder fabricar sensores más pequeños y con mayores capacidades”, dice José Antonio Gázquez, que añade que este tipo de aparatos se podrán utilizar para el estudio de la contaminación eléctrica de una zona determinada.

Además, también tratan de relacionar las ondas ELF con tormentas solares. Es cierto que no se trata de anticiparse a estos fenómenos, una función que cumplen los satélites, sino de “realizar un estudio pormenorizado de cómo las tormentas solares influyen en la ionosfera”.

Información libre de ruido ambiente

Evidentemente, toda esta información no tendría ningún valor si está llena de ruido que altere la señal percibida, de ahí que el grupo de la Escuela Superior de Ingeniería almeriense trabaje también en el desarrollo de nuevas técnicas de procesado de las señales en tiempo real, para obtener el máximo de información posible. “Como se trata de señales tan débiles hay que luchar contra el ruido y las interferencias para poder medirlas. Vamos tomando muchas medidas y las procesamos para poder eliminar el ruido”.

Y para que el proceso sea completo, es necesario contar con una plataforma digital que ponga los datos al alcance de la comunidad científica. Por ello, estos investigadores colaboran con expertos en informática en el desarrollo de una aplicación interactiva que facilite el acceso a los datos en tiempo real.

Como dice José Antonio Gázquez, “la oportunidad de la información” está detrás de este proyecto, que puede suponer para los investigadores una nueva fuente de datos, para interpretar con mayor precisión lo que ocurre en la Tierra. Una información poco estudiada hasta la fecha, que si todo sale bien, podría representar una fuente valiosísima para preparar el sistema eléctrico y de telecomunicaciones ante las tormentas solares y anticiparse a los grandes terremotos.

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