Por Jennifer Grisales
Una supernova es uno de los eventos más majestuosos y repentinos en el universo. Es una explosión que ocurre en la etapa final de evolución de una estrella masiva (más de las 8 masas solares). Estas estrellas masivas tienen una vida corta de unos pocos millones de años. Sus núcleos son lo suficientemente calientes y densos como para fusionar elementos hasta el hierro, y cuando ha acabado con todo su combustible para realizar la fusión nuclear, la estrella pierde su capacidad para contrarrestar su propia atracción gravitacional. Así, la parte central de la misma se contrae y el «rebote» que se genera origina una onda que arrastra consigo la mayor parte de la materia estelar.
Esta reacción en cadena hace que la estrella expulse el material de las capas más externas, generando un brillo tan intenso como una galaxia entera, de cientos de miles de millones de estrellas. Tras el evento, las Supernovas aceleran partículas cargadas de alta energía, en todas las direcciones. Estas partículas que viajan por el medio interestelar, son llamadas rayos cósmicos (o astropartículas), y algunas pueden llegar a nuestro planeta.
¿Es posible que estos eventos que ocurren a miles de años luz de distancia tengan un efecto en la tierra? Esto es lo que sugiere un estudio en Journal of Geology: «From Cosmic Explosions to Terrestrial Fires?» en el que un grupo de científicos intentan buscar coincidencias cósmicas y terrestres que expliquen un curioso aumento en los incendios forestales hace 7 a 8 millones de años en la Tierra.
Para esto, consideraron un tipo de supernova común, de alrededor de 2,6 millones de años de edad, a una distancia de 163.000 años luz. Concluyen que hay suficiente evidencia de una o más supernovas «moderadamente» cercanas, con alta probabilidad de haber ionizado la atmósfera, y generado un flujo de electrones inusual, que haya desencadenado un aumento sustancial en la frecuencia de rayos (tormentas). Este hecho trae como consecuencia un aumento en los nitratos que se fijan en el suelo, además de un aumento en los incendios forestales. ¿Cómo es posible sacar una conclusión así?
Los electrones «cósmicos» y los rayos
Un rayo es una poderosa descarga de la electricidad que se
acumula en una nube, libera luz (generada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire) y sonido (producido por la corriente eléctrica que pasa a través de la atmósfera calienta y expande rápidamente el aire). La acumulación de carga se explica mediante diferentes procesos. Uno de ellos es el roce de los cristales de hielo y el granizo que están en suspensión en la nube. Así, al acumular una cantidad suficiente de carga estática, se podría generar la descarga como se observa en la figura 2.
Ahora bien, esa acumulación de carga puede no provenir de procesos inducidos en la atmósfera, sino también de procesos originarios del espacio exterior. Este es el caso de los rayos cósmicos que cuando llegan a la tierra interactúan con las moléculas de la atmósfera, ionizándola y desencadenando «lluvias» de partículas productos de estas interacciones, que se propagan en la atmósfera, hasta llegar a la superficie terrestre. Las partículas con carga eléctrica aportan a la carga acumulada en las nubes. Además, un inesperado aumento del flujo de partículas cargadas, con más energía, originadas por una explosión de Supernova, podría elevar la ionización más allá de sus niveles normales, permitiendo generar la chispa inicial necesaria para la formación de un rayo.
La siguiente imagen, muestra una simulación de la lluvia de partículas que genera un núcleo de hierro de alta energía al interactuar con la atmósfera: las líneas rojas representan los electrones producidos y su trayectoria.
Los rayos y la vida en la tierra
Los seres vivos cuentan con una gran proporción de nitrógeno en su composición química. Para obtenerlo en la naturaleza, se efectúa un ciclo de transformaciones donde todos los organismos participan de manera directa o indirecta. Este ciclo es llamado el ciclo del Nitrógeno. Comienza con el nitrógeno atmosférico o N2 que debe transformarse a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composición del suelo o de los seres vivos, como iones nitrito o nitrato. La fijación del nitrógeno puede producirse por diferentes procesos químicos espontáneos, como por ejemplo, por acción de los rayos, que en el proceso de descarga, forma óxidos de nitrógeno en la atmósfera.
«Más nitrógeno en la superficie, permite a las plantas hacer su fotosíntesis con mayor eficiencia, lo cual implica mayor captura de dióxido de carbono, y un aumento en la cobertura vegetal» nos explica el estudiante de Biología UIS, Sebastián Galvis.
Los rayos desencadenan un aumento de nitrato. Este conduce a la reducción del CO2 y a la disminución de la temperatura global. Teniendo en cuenta que existe evidencia de un aumento en los incendios forestales, en el periodo donde ocurrió la transición del bosque a la sabana en el noreste de África (hace 6 a 10 millones de años), fenómeno que durante mucho tiempo se ha argumentado, fue un factor importante en la evolución del bipedalismo homínido. Los investigadores, dicen que han encontrado un mecanismo por el cual las supernovas podrían provocar incendios forestales.
Los primates caminando en dos patas y las supernovas
Hoy día, la causa y el momento de la historia de los primates en que comenzaron a adaptarse para caminar sobre dos patas, aún no está claramente definida, sin embargo, existe evidencia que sugiere que puede haber comenzado hace unos 7 millones de años. Esta sería una estampa temporal que coincidiría con la transición de bosque a sabana en África. Las muestras de carbono y otras sustancias en el registro geológico evidencian un aumento en los incendios forestales que comenzaron entre los 6 a 10 millones de años, lo que probablemente contribuyó a dicha transición.
Los incendios naturales son causados casi por completo por los rayos, y un aumento en la frecuencia de estos eventos, probablemente conduciría a más incendios forestales en todo el mundo. Lo que sugieren los investigadores, es que este aumento en los incendios forestales, que aún no tiene una explicación confirmada, puede deberse a la explosión de una supernova cercana, hace 7 millones de años. Sin embargo, la evidencia de este estallido cósmico, no se tiene confirmada por el momento.
¿Hipótesis o hecho comprobado?
Como explicamos anteriormente, estas conclusiones no dejan de ser hipótesis que necesitan muchos estudios posteriores para ser confirmadas. Se necesita evidencia precisa de la existencia de una supernova cercana de 7 millones de años, además, la evidencia de que hubo un aumento de incendios forestales hace 2 a 3 millones de años, cuando los científicos confían en que ocurrió una supernova, aún es escasa. Además, la relación entre los rayos cósmicos de partículas provenientes de supernovas y la formación de rayos es un tema que aún sigue en estudio.
Esta investigación más que confirmar, abre la ventana a una nueva explicación del contexto natural en el que se desarrolló la evolución de nuestros ancestros. Las relaciones existentes entre la vida y los procesos que ocurren fuera de nuestro planeta, aún están por conocerse. En últimas, no somos más que una insignificante parte del mismo universo, luego de un complejo proceso evolutivo, tratando de conocerse a si mismo. Estaremos atentos a cómo se desarrolla y comprueba esta nueva hipótesis.
Bibliografía:
[1] From Cosmic Explosions to Terrestrial Fires?, Adrian L. Melott and Brian C. Thomas. Journal Of Geology https://www.journals.uchicago.edu/doi/10.1086/703418
[2] Could a supernova have made humans bipedal?, By Mara Johnson-Groh | Published: Tuesday, May 28, 2019 for http://www.astronomy.com/news/2019/05/could-a-supernova-have-made-humans-bipedal
[3] KIT CORSIKA Shower Movies, desarrollo de lluvias de rayos cósmicos. Puede visualizar más aquí: https://web.ikp.kit.edu/corsika/movies/Movies.htm
[4] Cosmic rays could reveal secrets of lightning on Earth, Emily Conover. https://www.sciencemag.org/news/2015/04/cosmic-rays-could-reveal-secrets-lightning-earth
[5] Cassiopeia A – Animation sequence [artist’s impression]: NASA, ESA, and the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration. Acknowledgement: Robert A. Fesen (Dartmouth College, USA) and James Long (ESA/Hubble). Enlace: https://www.spacetelescope.org/images/heic0609c/
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