El
telescopio Hubble es un cilindro, tan grande como una casa, que orbita la
Tierra a 600 kilómetros de altitud, viajando a una velocidad de 28.000
kilómetros por hora. Este instrumento de alta tecnología nos ha ofrecido dos
décadas de imágenes increíbles; ha sido nuestra ventana al universo primitivo,
una auténtica máquina del tiempo. Acceder al Hubble, poder utilizar su
increíble poder para investigar el firmamento, es un privilegio al alcance de
unos pocos privilegiados. Cada segundo cuenta.
Y,
sin embargo, algo extraño sucede. Periódicamente, la NASA se ve obligada a
desconectar los instrumentos del Hubble; en concreto, cuando sobrevuela la
vertical de Brasil ¿Lo sabían?
En
este artículo explicaremos el por qué. Creo que seré capaz de sorprenderles más
de una vez.
Empecemos:
la Tierra, nuestro planeta, es sumamente extraño, muy denso y activo; y sabemos
realmente poco de lo que sucede en su interior.
Es
probable que piense en la Tierra como un planeta rocoso, compuesto por una
corteza sólida, cubierta mayoritariamente por agua y un interior caliente. Sin
embargo, en realidad nuestro planeta comienza en la tenue atmósfera, que
alcanza los 10.000 kilómetros de altitud. La atmósfera es, por consiguiente,
muy grande, y representa un gran peso. Nuestros músculos y esqueleto aguantan
la presión de toneladas de materia en forma de gases, fundamentalmente
nitrógeno y oxígeno. Extienda su mano: sólo en la superficie de su palma se
acumula un enorme peso en aire. ¿Sorprendido? Observe a un recién nacido;
también soporta inconscientemente el empuje de esta masa ingente.
Nacemos
soportando el peso (en realidad, la presión) de varios elefantes.
Hay
diversas capas atmosféricas, con distintas densidades, composición y
temperatura. Supongo que piensan que cuanto más nos elevamos, más frío hace. No
es así necesariamente; a 300 kilómetros de altitud los gases absorben
radiaciones, fundamentalmente rayos gamma y X altamente energéticos, que
ionizan las moléculas y provocan temperaturas de hasta ¡1.500 grados! Pero,
entonces, ¿por qué no arden los transbordadores espaciales, que suelen orbitar
a esa altitud? En la "termosfera" la sensación de calor viene
determinada por la densidad; y estamos en capas tan altas que la densidad molecular
es bajísima.
Explicaré
esta paradoja con un ejemplo: ya saben que en lo más alto del Everest muchos
alpinistas utilizan bombonas de oxígeno. Sin embargo, en su cima la proporción
de este gas es la misma que a nivel del mar; un 21% aproximadamente. Lo que cambia
no es la cantidad de oxígeno, sino la densidad del aire. Ya dijimos que la
atmósfera pesa, y mucho. La atmósfera es más densa cuanto más cerca se
encuentra de la superficie de la Tierra. Las variaciones de densidad explican
la temperatura en la termosfera, el denominado "mal de altura" a
partir de los 3.000 metros de altitud, el que llueva o esté soleado (altas y
bajas presiones) o un simple dolor de cabeza. La presión (y un canal de parto
muy estrecho) nos obliga a nacer con los huesos del cráneo abiertos. Lo sé por
experiencia; yo nací con craneosinostosis, con algunas fontanelas
prematuramente cerradas. Mis padres se dieron cuenta cuando subíamos un puerto
en automóvil; los cambios de presión atmosférica me provocaban un llanto
terrible.
Lo
dejamos aquí; volveremos a la atmósfera más adelante. En ella se producen otros
fenómenos asombrosos. Pero si queremos averiguar la causa por la que debemos
apagar el Hubble en las alturas debemos explorar territorios muy diferentes y
casi desconocidos; las entrañas de nuestro planeta.
La
Tierra está cubierta por una capa de roca sólida que llamamos
"Corteza". La corteza tiene un espesor medio de unos 25 kilómetros,
aunque le interesará saber que frente a la costa de Galicia, al norte de
España, la corteza tiene un espesor mínimo: sólo 2 kilómetros separan la
superficie del océano de la hirviente lava ¿Se lo imaginan? Esto es algo que
sabe muy poca gente.
Llamamos
"Manto" a la capa de roca ardiente que representa un 80% del volumen
total del planeta. Es un lugar que guarda secretos increíbles; les diré uno: la
superficie de la Tierra acumula unos 1.300 millones de kilómetros cúbicos de
agua, fundamentalmente en los océanos; pero en 1991 se anunció que el manto
inferior, por debajo de los 670 km de profundidad, contiene tres veces esa
cantidad de agua, en forma del mineral hidratado llamado serpentina. ¡Tres
cuartas partes del agua de la Tierra se guarda a cientos de kilómetros de
profundidad! ¿No les sorprende?
Cuanto
más profundizamos, más enigmas salen a nuestro encuentro y menos respuestas
tenemos. El núcleo es la parte más interna de la Tierra, con un radio de 3485
km. Se descubrió en 1905, pero no fue hasta 1936 que se anunció algo realmente
sorprendente: hay un núcleo interno, una esfera con un radio de 1200 kilómetros,
sólida e increíblemente pesada, compuesta de mineral de hierro y con una
superficie ligeramente irregular, formada por innumerables y pequeñas montañas
de cristal de metal llamadas dentritas. En su superficie (se supone que) son
frecuentes las chispas eléctricas. Es, qué duda cabe, un lugar fascinante; más
caliente que la superficie del mismo Sol. Sólo la ingente presión gravitatoria
lo mantiene sólido.
Alrededor
del núcleo interno circula un inmenso mar de metal líquido (hierro y níquel) de
2.200 kilómetros de profundidad. Inferimos que su estado es líquido porque no
transmite las ondas sísmicas. El continuo rozamiento entre el núcleo sólido y
su cobertura líquida provoca una enorme carga electromagnética. Lo veremos.
Pero
antes, quisiera hacer mención al hecho de que vivamos en un planeta tan
sumamente caliente. Dentro de la corteza la temperatura (el gradiente
geotérmico) asciende rápidamente según descendemos, de 20 a 30 ºC por
kilómetro; pero en el manto la temperatura aumenta a un ritmo mucho menor e
irregular. ¿Por qué? ¿Por qué hay zonas calientes y frías en el interior del
manto? ¿Por qué no hay un gradiente continuo tan intenso como en la corteza?
La
única explicación, y dado que la roca es un mal conductor de calor, es que se
produce una transferencia de calor por medio de una circulación (convección) de
la masa del manto. Es decir, las rocas fluyen transmitiendo el calor del núcleo
hacia las capas más altas. Según este modelo, las rocas calientes cercanas al
núcleo, al ser menos densas, ascienden lentamente hacia la corteza (también
llamada litosfera), en concreto hacia los bordes de placa convergente, en donde
se enfrían e inician el descenso de nuevo hacia el núcleo, en un ciclo de
subidas y bajadas que provoca la actividad volcánica y tectónica de nuestro
planeta, fracturando la superficie y creando continentes.
En
ocasiones, este flujo vertical localizado es especialmente caliente, y adopta
la forma de una columna de hasta 400 km de diámetro que asciende con mayor
rapidez. A este fenómeno lo llamamos "pluma". Imagíneselo: una
columna convectiva inmensa de roca fundida que asciende desde el núcleo hacia
la superficie, en donde se enfría, pero ejerce una poderosa presión. Como no
puede ascender más, fluye hacia los lados, adoptando la forma de un hongo de
hasta 4.000 kilómetros de diámetro. La presión es enorme, y eleva enormes
volcanes como el Mauna Kea en Hawaii,
que supera los 10 kilómetros de altura; la montaña más alta de nuestro planeta.
El
problema surge cuando el sector central de la cabeza de la pluma, donde se
concentra la mayor temperatura, genera una provincia ígnea gigante muy
concentrada y explosiva en la superficie. Es decir: toda esta columna de
energía calorífica se focaliza en un espacio de apenas 100 kilómetros. A este
fenómeno lo llamamos "supervolcán".
Imagínese
el parque natural de Yellowstone, en Estados Unidos; un lugar paradisíaco y muy
turístico. Llegará un día en el que una caldera volcánica de 70 kilómetros de
diámetro, hoy oculta por un lago, explosione, ocasionando un invierno nuclear
en el planeta y arrasando parte de los Estados Unidos. Yellowstone preocupa,
porque da señales de estar despertando. Es algo de lo que hablaremos en otro
artículo.
No
sólo en el manto, también dentro del océano metálico que forma el núcleo
exterior encontramos un fenómeno similar: columnas convectivas fluyen desde el
ardiente centro sólido hacia la superficie del núcleo líquido, proyectando
enormes cantidades de calor (energía) hacia el manto. La dinámica que acaba en
Hawaii, Yellowstone o con un terremoto en Chile comienza en lo más profundo del
planeta. La Tierra es un planeta muy activo, que irradia calor y genera energía
electromagnética.
Pero,
¿lo hará siempre?
El
calor de nuestro planeta tiene su origen, por una parte, en el pasado
tempestuoso de la joven Tierra, sometida al bombardeo de partículas; además, el
núcleo interno, al cristalizarse y volverse sólido, generó un calor que
continúa presente, aunque se debilita con el tiempo. De hecho, el núcleo sólido
crece a razón de 1 milímetro por año. No parece mucho, pero es una prueba de
que la Tierra irradia al espacio más calor del que genera. La Tierra, por
tanto, se enfría. Disponemos todavía de una fuente importante de calor que
genera la desintegración radioactiva de los isótopos de uranio (U), torio (Th)
y potasio (K). Pero este combustible no durará siempre.
¿Qué
final nos aguarda? Es fácil saberlo, basta con mirar a Marte; un planeta que en
su pasado tuvo actividad tectónica (hay volcanes), campo magnético y una superficie
con océanos de agua líquida (vemos lechos de ríos y mares). Hoy es un paraje
yermo y seco, frío y muerto. Marte se enfrió muy rápido porque es mucho más
pequeño que la Tierra. Además, no sufrió un episodio tan traumático como el
choque que dio origen a la Luna, ni está sometido a tensiones gravitatorias tan
importantes como las que nos atan a nuestro satélite. La Tierra se mantuvo muy
activa durante muchos millones de años, cuando la luna orbitaba a una altitud
de apenas 25.000 kilómetros y aceleraba la rotación del planeta, de manera que
los días duraban sólo cuatro horas. Tuvimos una adolescencia muy inquieta, y
ello nos ha mantenido calientes y activos de mayores.
En
definitiva, la Tierra es un planeta muy especial. Por ello contiene vida.
Volvamos
al interior ardiente; querría comentar algo sobre el elemento llamado oxígeno.
Una
diferencia fundamental entre el núcleo y el manto es el comportamiento de este
elemento muy común en nuestro planeta. En el núcleo, el oxígeno se une al
hierro y níquel para formar diversos tipos de aleaciones. A resultas de esta
unión, el oxígeno asume las propiedades del metal y hace del núcleo un entorno
altamente conductor. Además, este espacio energético y conductor se encuentra
aislado por un manto en el que el oxígeno se une a los metales de manera
diferente, formando óxidos; es decir, compuestos con baja conductividad.
En
definitiva, tenemos un núcleo muy caliente, altamente conductor, en el que un
océano metálico rota a una velocidad mayor que la misma Tierra y con un eje
inclinado unos 10 grados con respecto al planeta. Las celdas convectivas
metálicas del núcleo reaccionan químicamente cuando entran en contacto con los
óxidos del manto, por lo que se dan fuertes gradientes (variaciones) de
temperatura en esa zona de tránsito núcleo/manto, lo cual genera más energía,
que se irradia hacia el exterior a través de las corrientes convectivas del
manto, formando finalmente una marea electromagnética inmensa.
Por
decirlo de manera sencilla: vivimos sobre una especie de dinamo descomunal que
genera un gran campo electromagnético, tan fuerte que supera con mucho las
capas más exteriores de la atmósfera, creando así un escudo invisible que nos
protege frente a las radiaciones cósmicas ¿No es la Tierra un planeta sorprendente?
Una fuerza invisible atraviesa todo el manto, la corteza y se eleva muy por
encima de la atmósfera, alcanzando los 60.000 kilómetros de altura. Allí se
encuentra con una poderosa marea proveniente de nuestra estrella: el viento
solar.
El
viento solar es un flujo de partículas cargadas, muy energéticas,
principalmente protones, electrones y núcleos de helio, en forma de plasma muy
poco denso, que viaja a un promedio de 450 km por segundo. Esta energía se
detiene y desvía por efecto del escudo electromagnético generado desde el
núcleo terrestre, en una región llamada magnetosfera y que alcanza desde los
500 a los 60.000 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. La mayor parte de
las partículas chocan contra el escudo y rodean el planeta sin adentrarse en la
atmósfera, dejando un rastro energético en forma de cola que alcanza los
300.000 kilómetros de largo. Como la cola de un cometa.
Pero
no todas las partículas cargadas se desvían; algunas quedan atrapadas girando
en espiral a lo largo de las líneas de fuerza de uno a otro polo magnético,
sobre capas altas de la atmósfera. En estas zonas las partículas interaccionan
con los gases de la atmósfera, y, en consecuencia, cada tipo de gas desprende
un espectro óptico característico al ser irradiado. Al conjunto de estos
espectros (colores) lo denominados aurora boreal en el hemisferio Norte y
aurora austral en el hemisferio Sur. Es un espectáculo increíble.
Pero,
además del viento solar, la Tierra sufre otro tipo de bombardeo energético. Se
lo denomina radiación cósmica, y su origen es incierto.
Los
rayos cósmicos son partículas subatómicas (fundamentalmente protones,
partículas alfa y electrones) muy energéticas y potencialmente peligrosas. Su
fuerza deriva de su velocidad, cercana a la de la luz. Pueden tener su origen
en supernovas o en explosiones gamma; pero recientes estudios parecen demostrar
que nacen en agujeros negros supermasivos. Sea como fuere, estos rayos cósmicos
también son desviados en su mayor parte por el escudo magnético de la Tierra.
¿Qué
sucedería si no existiera la magnetósfera? En primer lugar, el elemento agua
(H2O) sufriría un bombardeo de partículas energéticas que a la larga
disociarían los dos átomos de hidrógeno del átomo de oxígeno. El hidrógeno,
enormemente volátil, se perdería en el espacio, y los océanos desaparecerían.
¿Fue esto lo que sucedió en Marte? ¿La pronta desaparición de su escudo
electromagnético acabó con el agua en su superficie? Muchos científicos así lo
creen.
Pero
la radiación estelar afectaría muy especialmente a la biosfera. El código
genético se vería seriamente alterado por la radiación cósmica, y las
mutaciones se sucederían. La química orgánica sufriría el embate de partículas
que romperían su equilibrio extremadamente delicado. A la larga, la vida sería
inviable.
La
radiación es peligrosa y dañina. Los astronautas del programa Apolo relataron
la experiencia de percibir intensos destellos de luz dentro de los globos
oculares, con los párpados cerrados. Es la respuesta de la retina al ser
bombardeada por partículas subatómicas altamente energéticas, algo el cerebro
traduce como destellos de luz. Según un estudio realizado en el año 2001 por la
NASA, al menos 39 astronautas expuestos a misiones de alto riesgo han sufrido
alguna forma de cataratas en los ojos. En la aviación comercial, los técnicos
de cabina y pilotos reciben un informe anual en el que se especifica la
cantidad de radiación que han recibido. No es en absoluto una excepción que
pilotos o azafatas enfermen de cáncer tras una vida en las alturas. ¿Sabían que
tienen prohibido donar sus órganos? Se considera que están dañados tras una
larga exposición a la radiación y a los cambios de presión. Piense en ello la
próxima vez que se suba a un avión: la azafata que le atiende trabaja casi a
diario a 10.000 metros de altitud. Es algo que, a menudo, pasa factura. ¿Sabían
que una azafata, tras un vuelo trasatlántico, tiene casi dos tallas más de
ropa? Su cuerpo está hinchado por la retención de líquidos y los efectos de los
cambios de presión. No recuperan su figura hasta pasadas unas 48 horas.
Pero
es hora de ofrecer una respuesta al misterio del Hubble. ¿Por qué se apaga
cuando sobrevuela Brasil?
La
respuesta es: porque en esas latitudes la cantidad de radiación es mucho más
alta de lo normal, y todos los instrumentos en órbita se suelen ver afectados.
Es un lugar peligroso y único, y tiene un nombre: "La anomalía del
Atlántico Sur". Y preocupa.
Ya
explicamos que el viento solar y los rayos cósmicos se desvían en la
magnetopausa, a 60.000 kilómetros, y rodean el planeta. Pero una cantidad
significativa se adentra en la magnetosfera. También dijimos que algunas
partículas se desvían hacia los polos causando auroras; pero queda todavía una
cantidad importante de radiación que adopta la forma de un toroide; es decir,
una curva (un carrusel) que gira alrededor del eje de rotación del campo
magnético. A estas estructuras se las denomina "Cinturones de radiación de
Van Allen".
Como
es algo confuso, lo simplificaré: hay un lugar, correspondiente al cinturón de
Van Allen interior, en el que el escudo magnético se sitúa sólo a unos 600
kilómetros de la superficie de la Tierra. Corresponde al centro (ecuador)
magnético, que se encuentra a unos 450 kilómetros al sur del ecuador
geográfico; es decir, Brasil. En este lugar la Tierra recibe mucha más
radiación procedente del espacio, tanta que debemos apagar el Hubble y nos
vimos obligados a rediseñar el escudo de la Estación Orbital, para protegerla
cuando pasa por esta zona tan peculiar.
En
la anomalía del Atlántico Sur el choque de las ráfagas de partículas provocan
una cantidad significativa de protones de alta energía. Además, esta zona de
choque de partículas subatómicas debe funcionar como un acelerador de
partículas, y las colisiones producen antiprotones. La nave espacial PAMELA,
lanzada el 2006, se dedicó a buscar un cinturón de radiación de antiprotones.
Los encontró, en efecto, en el sumidero de la anomalía del Atlántico Sur. Una
anomalía que mide unos 560 kilómetros y cuya forma varía con el tiempo.
¿Tiene
efectos para la salud esta debilidad en el escudo magnético? Hay estudios que
parecen demostrar una correlación entre la intensidad de la radiación recibida
y la incidencia en patologías cardíacas, pero es un ámbito de investigación que
apenas si ha comenzado. Se esperan estudios sobre malformaciones genéticas,
cáncer de piel, problemas oculares u otras patologías. Pero llama la atención
la importancia que se le concede a este tema desde la NASA y la ESA.
Uno
de los proyectos más importantes para el año 2012 es el lanzamiento en julio
del proyecto Swarm desde el Cosmódromo de Plesetsk, al norte de Rusia. Se trata
de tres satélites de la ESA que medirán el campo magnético. ¿Por qué preocupa
tanto este tema?
Algo
está sucediendo: según una investigación de la universidad de Oregón, tras 400
años de estabilidad, el Polo Norte Magnético parece haber recorrido cientos de
kilómetros desde el norte de Canadá hacia el interior del Océano Glaciar Ártico
en apenas cien años,. En un comunicado del Gobierno de Canadá, de continuar con
este ritmo, el polo norte magnético podría alcanzar Siberia en menos de un
siglo. Esta aceleración podría indicar que algo sucede en el geomagnetismo
terrestre.
Pero
hay un dato mucho más preocupante: el campo magnético que nos protege de la
radiación se está haciendo progresivamente más débil, y se desvanece con una
velocidad asombrosa. Esta es la razón fundamental por la que el estudio del
campo magnético ha pasado a ser un asunto prioritario. Los datos son
asombrosos: a partir de mediciones que se iniciaron en 1845, se ha producido
una merma en el escudo del orden del 10% en los últimos 160 años, ¡y de un 5%
en los últimos 10 años! Se calcula que la intensidad del campo magnético
terrestre era un 40% mayor en tiempos de Cristo.
En
el caso de la anomalía del Atlántico Sur, los datos simplemente son increíbles:
el campo magnético se ha debilitado ¡un 25% en un siglo! ¿Se dan cuenta? Los
habitantes de estas zonas de Brasil, Uruguay o, en ocasiones, Chile podrían
estar recibiendo una cantidad considerable de radiación.
¿Por
qué está sucediendo este fenómeno, y que puede indicar? Parece claro que algo
ocurre con las corrientes convectivas del interior de la Tierra. De hecho, se
ha comprobado que la intensidad de los flujos en la zona correspondiente al
ecuador magnético ha disminuido en intensidad y frecuencia. El dato de que los
polos se estén desplazando es otra pista. Cada vez más, los científicos afirman
que asistimos a una "inversión completa de los polos del planeta Tierra".
A principios
de los años 60 los geofísicos descubrieron que el campo magnético de la Tierra
cambia de polaridad; es decir, el polo norte magnético se convierte en el polo
sur y viceversa. Por decirlo de alguna manera, la Tierra da la vuelta. Nuestras
brújulas apuntarían entonces al sur.
En
absoluto es un fenómeno inusual: durante los últimos cinco millones de años se
han efectuado más de veinte inversiones, la más reciente hace 700.000 años.
Otras inversiones ocurrieron hace 870.000 y 950.000 años. No se puede predecir
cuándo ocurrirá la siguiente, porque la secuencia no es regular. Las capas de
lava que se solidifican en el fondo del océano dejan grabada en sus estructuras
de cristales metálicos la polarización de ese momento. Es un registro fiel del
campo magnético: basta con observar hacia dónde se orientan los cristales.
Sabemos que la inversión no es un fenómeno inmediato; son necesarios cientos,
sino miles de años. La pregunta es: si estamos en medio de un proceso de
inversión, ¿qué efectos puede tener para la vida?
En
mi opinión, el asunto no tiene la trascendencia catastrófica que se le quiere
dar. Durante la inversión el campo magnético no se desvanece: se debilita. Se
hace más complicado, con fases de debilidad y alternancia en las zonas de mayor
y menos protección. En todo caso, contamos con la protección de la capa de
ozono, que absorbería buena parte de la radiación.
La
mejor prueba es que registro fósil no muestra extinciones ni grandes cambios en
flora ni fauna durante los periodos de inversión; tampoco la cantidad de
isótopos de oxígeno muestran cambios climáticos, del tipo periodos glaciales.
Por supuesto, la inversión de polaridad del campo magnético no tiene efecto
alguno sobre la inclinación del eje de rotación del planeta.
Además,
los últimos episodios de inversión coincidieron con la presencia del homo erectus, un homínido muy
evolucionado que utilizaba el fuego, tenía múltiples herramientas y cocinaba.
Un antepasado muy cercano. Sobrevivió al menos a tres procesos de inversión de
la polaridad magnética.
Los
mayores problemas pueden provenir de la tecnología. Tanto los artefactos que
tenemos en órbita como los sistemas electrónicos en tierra pueden verse
seriamente afectados. Pero tendremos tiempo suficiente para protegernos de los
efectos de la radiación.
Para
finalizar, una última consideración. Una cosa es fomentar el catastrofismo
vacuo, y otra es no advertir de algunos problemas adyacentes que pueden darse
en determinadas zonas del planeta. En este momento coinciden en el tiempo dos fenómenos:
la debilidad del campo magnético en la zona del Atlántico sur, y una fortísima
actividad solar que durará al menos un año más. Creo que las personas que viven
en la zona afectada o que la visitan deberían tomar más precauciones de las
habituales con la radiación solar. En particular, se debe evitar la exposición
directa en las horas centrales del día, muy especialmente los niños, y no
confiar en exceso en la protección de una sombrilla o en las propiedades de una
crema solar. Ciertas formas de radiación golpean con fuerza incluso a la
sombra, y las cremas no son una panacea.
Estos
consejos en realidad son extrapolables a cualquier lugar del planeta los
próximos dos años. El ciclo solar por el que pasamos tiene una intensidad
enorme, y lo inteligente es protegerse de una exposición excesiva.
Sin
catastrofismo, pero con inteligencia. Y recuerde que la piel guarda memoria de
la radiación que recibe. No se extrañe si el sol "pica" con fuerza
este año.
Protéjase
de él.
Antonio
Carrillo
