Archivo de Ciencia popular

La máquina a bobinas magnéticas del joven sargento Lavréntiev

Los reactores de fusión nuclear Tokamak.

Oleg Alexandróvitch Lavréntiev

El joven sargento del Ejército Rojo Oleg Alexandróvitch Lavréntiev (1926-2011), que acabaría siendo doctor en física nuclear y teórica y el “abuelo” de la bomba termonuclear soviética y los reactores de fusión TOKAMAK, sobre los que se basa actualmente el ITER. Foto: © Agencia Federal de Archivos, Ministerio de Cultura de la Federación Rusa.

Imagínate: es 1948, formas parte del poderoso Comité Central del Partido Comunista de la URSS y de algún modo cae en tus manos la carta de un cierto sargento Oleg Lavréntiev, de 22 años, destinado en un remoto agujero del Océano Pacífico. El joven sargento Lavréntiev dice que sólo acabó la secundaria porque se fue a la guerra, pero le gusta mucho la física atómica; incluso se gasta parte de su escasa paga en una suscripción a la revista Avances en Ciencias Físicas. Ah, y que sabe cómo hacer una bomba de hidrógeno y un reactor de fusión nuclear.

No sé tú, pero yo habría pensado que estaba ante el típico charlatán. O, más probablemente, me lo habría tomado a broma. Claro que eran malos tiempos para esa clase de humor, con el padrecito Stalin todavía en plena forma y el camarada Beria encargado de tratar con los bromistas (y también, en el más absoluto secreto, de supervisar el programa soviético para hacer la bomba atómica, que ni eso tenían aún por esas fechas.) Hay que tener en cuenta que Oleg había tenido el cuajo de escribir primero al mismísimo Stalin y, al no recibir respuesta, decidió ponerse en contacto con los segundones del Comité Central, el muchacho. Asombrosamente, ni la carta terminó en una papelera ni el joven sargento Lavréntiev, natural de Pskov, hijo de administrativo y enfermera, obtuvo un nuevo destino un pelín más al interior. Por la parte de Kolymá o así.

En vez de eso, poco después el oficial al mando del sargento Lavréntiev recibió instrucciones estrictas de que le proporcionaran un despacho con escolta y tiempo para plasmar sus ideas de manera más exhaustiva con la máxima discreción. Cosa que debió dejar a todos sus compañeros, empezando por el oficial al mando en cuestión, bastante atónitos. Dos años después, el 29 de julio de 1950, Oleg manda a Moscú un paquete por correo militar secreto donde describe los principios de un arma termonuclear por fusión de deuteruro de litio (“liddy”) y una máquina para producir grandes cantidades de electricidad mediante una “trampa electromagnética” toroidal para confinar reacciones del deuterio y el tritio. Que es, exactamente, el principio de funcionamiento de todas las armas termonucleares del mundo y los reactores de fusión tipo Tokamak, como el ITER que se está construyendo ahora mismo.

El paquete acabó ni más ni menos que en manos de Andréi Sájarov, quien ya trabajaba con Ígor Tamm en esas mismas cuestiones, al amparo del entonces secretísimo Laboratorio nº 2 o Laboratorio de Aparatos de Medida de la Academia de Ciencias de la URSS, hoy en día conocido como el Centro Nacional de Investigación – Instituto Kurchátov. En su evaluación, Sájarov escribió:

“Creo que es necesario discutir detalladamente el proyecto del camarada. Con independencia de los resultados de esta discusión, debe reconocerse la creatividad del autor.”

Mucho tiempo después, en sus memorias, Sájarov se explayaría más a gusto sobre el paquete remitido por el sargento Lavréntiev desde su lejana base del Pacífico:

 “Quedé enormemente impresionado por la originalidad y la audacia de esas ideas producidas independientemente, mucho antes de que comenzaran a aparecer las primeras publicaciones sobre el tema. (…) [Mis] primeras tenues ideas sobre el aislamiento térmico magnético comenzaron a formarse al leer su carta y escribir el informe al respecto. (…) El trabajo de Lavréntiev fue un ímpetu para mejorar la investigación del aislamiento térmico magnético del plasma de alta temperatura que realizábamos Tamm y yo.”

Entrada principal al Instituto Kurchatov en la actualidad.

Entrada principal al Instituto Kurchátov en la actualidad. Imagen: © Google Street View.

 Diseño original de Oleg Lavréntiev para un arma termonuclear.

Diseño original de Oleg Lavréntiev para un arma termonuclear. 1) Detonador temporizado. 2) Carga explosiva [convencional]. 3) Semiesferas de plutonio. 4) Cámara de vacío. 5) Capa de litio-6. 6) Deuteruro de litio-6. Aunque es muy primitivo y requeriría varias modificaciones importantes para hacerlo funcionar, todos los conceptos esenciales de un arma con componente de fusión están ahí: se trata básicamente de un diseño “sloika” con un primario de detonación por disparo (similar a la idea inicial “Thin Man” estadounidense para una bomba de fisión de plutonio, o a la bomba “Little Boy” de Hiroshima si sustituimos el plutonio por uranio) envuelto en un secundario compuesto por una capa de litio y, muy acertadísimamente, deuteruro de litio-6. El deuteruro de litio-6 (“liddy”) fue y sigue siendo el explosivo de fusión idóneo para las armas termonucleares. Hay que tener en cuenta que cuando Lavréntiev ideó esto, todas estas cosas eran altísimo secreto o simplemente ni siquiera estaban inventadas y puede decirse que “se lo sacó todo de su cabeza”. Imagen: © Agencia Federal de Archivos, Ministerio de Cultura de la Federación Rusa.

Apenas un mes después, Lavréntiev es desmovilizado y matriculado en la Facultad de Física de la Universidad Estatal de Moscú, con derecho a habitación y beca. Ahí le piden que desarrolle más su propuesta. Oleg se pone a ello. En octubre del mismo año, Sájarov y Tamm completan el primer análisis de un reactor de fusión nuclear por confinamiento magnético, bajo el auspicio de Ígor Kurchátov, basándose no poco en el documento original del joven sargento. Así, pasaron a la historia como los inventores de este tipo de reactor, el más prometedor y el más utilizado del mundo hoy en día, mientras que Lavréntiev quedaría relegado a una oscuridad que no comenzó a esclarecerse hasta que se desclasificaron los documentos secretos de la época en el año 2000.

Hay que decir que a Oleg no le fue mal. Cuando terminó de desarrollar sus planteamientos en enero de 1951, le invitaron al Kremlin, se entrevistó con Beria en persona, le aumentaron la beca, le proporcionaron una habitación mejor, le dieron acceso a todas las publicaciones científicas que necesitara y le pusieron un tutor personal: el matemático Alexander Samarskiy, prácticamente desconocido en Occidente pero un peso semipesado de la ciencia soviética, experto en análisis numérico y física computacional. Así Oleg se graduó con honores e incluso pasó una temporada por el exclusivísimo Laboratorio de Aparatos de Medida, donde trabajaban Sájarov y Tamm. Pero luego, por razones no demasiado claras fue transferido al Instituto de Física y Tecnología de Járkov (Ucrania, entonces parte de la URSS), otro centro de investigación muy prestigioso. Ahí el antiguo sargento Oleg Lavréntiev, que postuló una bomba termonuclear y un reactor de fusión con sólo su educación secundaria, su suscripción a Avances en Ciencias Físicas, su curiosidad y su pasión, pasó el resto de su carrera profesional haciendo lo que le gustaba. No tuvo una mala vida y en esa ciudad murió el 10 de febrero de 2011, a los 84 años.

Sin embargo, como te digo, su papel en el desarrollo de las armas termonucleares de la URSS y sus reactores de fusión por confinamiento magnético permaneció oculto hasta el año 2000, e incluso hoy en día casi nadie lo conoce fuera del espacio post-soviético. Sájarov y Tamm (e, indirectamente, Kurchátov) se llevaron todos los méritos. Que no digo que no se lo curraran y no los merecieran, que se lo curraron y los merecieron, pero tras ellos estuvo la sombra de Lavréntiev. El caso es que los reactores Tokamak comenzaban a nacer en el sector 44 del Laboratorio de Aparatos de Medida de la Academia de Ciencias de la URSS, situado al Noroeste de Moscú. Vamos, el Instituto Kurchátov.

La toroidalnaya kamera s magnitnymi katushkami.

El primer TOKAMAK, llamado T-1, en el Instituto Kurchatov de Moscú donde fue inventado en 1968. Foto: ITER.

El primer prototipo de reactor de fusión Tokamak, llamado T-1, en el Instituto Kurchatov de Moscú (1958). Foto: © ITER Organization.

Al principio, no se llamaron Tokamak, y no todos creían en ellos. El primer “aparato toroidal” para el control del plasma a alta temperatura construido en el sector 44 se llamaba TMP y era una cámara de porcelana, a la que luego le añadieron unas espirales metálicas por el interior. Después vinieron otros dos dispositivos con paredes de cobre y espacios de aislamiento. No fue hasta finales de 1957 que estos primeros aparatos de medida termonucleares dieron lugar al dispositivo T-1, “montaje experimental nº5″ o “disposición de 1958″ (por el año en que se puso en marcha.)

Hubo algo de bronca para ponerle nombre. Estuvo a punto de llamarse “Tokomag”, por тороидальная камера магнитная, o sea toroidalnaya kamera magnitnaya, es decir cámara magnética toroidal. E incluso “Tokomak”, porque a algunos oídos les sonaba mejor. Pero al final se impuso la opinión del subdirector del laboratorio, Ígor Golovkin, que era un apasionado del proyecto: sus estrellas contenidas por confinamiento magnético se llamarían Tokamak, de тороидальная камера с магнитными катушками, pronunciado toroidalnaya kamera s magnitnymi katushkami, lo que viene siendo cámara toroidal con bobinas magnéticas. Algún otro dice que podría significar también тороидальная камера с аксиальным магнитным полем (toroidalnaya kamera s aksialnym magnitnym polem, cámara toroidal con campo magnético axial), lo que define al ingenio igualmente bien. Yo me quedaré con lo de cámara toroidal a bobinas magnéticas, que era la idea original de Lavréntiev y suena más sovietpunk y molón. :-P

Como puede suponerse, esto del bautismo no fue la única bronca que rodeó al proyecto, ni mucho menos la más importante. El afamado académico Lev Artsimovich (jefe del Departamento de Investigación del Plasma), quien luego se haría un auténtico converso hasta el punto de que le llaman “el padre del Tokamak”, decía por entonces que “conseguir la fusión con un Tokamak es como intentar crear un cigarrillo a partir del humo.” Muchos opinaban que este extraño aparato de medida jamás podría satisfacer la condición KruskalShafranov y estabilizar el plasma en su interior.

Pero lo logró. En 1958, el llamado montaje experimental nº 5 del Insituto Kurchátov, una sencilla cámara de cobre de 1,34 metros de diámetro con una corriente eléctrica en el plasma de 100.000 amperios y una intensidad del campo magnético toroidal de 1,5 teslas, demostró que podía contener el plasma estabilizado y sería posible fusionar deuterio con él en una boscosa periferia de Moscú. Exactamente, aquí. Así, el montaje experimental nº 5 paso definitivamente a la historia como el Tokamak T-1. Una de las grandes puertas a la energía nuclear de fusión, la energía de las estrellas traída a la Tierra, se acababa de abrir sobre la idea original de un joven sargento que sólo contaba con su educación secundaria pero tenía mucha, muchísima audacia y curiosidad.

Diseñando estrellas.

Isótopos naturales del hidrógeno

Los tres isótopos naturales del hidrógeno: protio, deuterio y tritio. El deuterio y el tritio pueden fusionar con “relativa” facilidad. Pero obsérvese que la carga total del núcleo es siempre positiva. Esto tiende a separarlos por repulsión electrostática. Para que puedan entrar en contacto y fusionar, hay que “acelerarlos a temperaturas termonucleares.” Esta es también la razón fundamental de que la fusión fría, al menos en su forma convencional, no tenga demasiado sentido.

El problema básico para producir una reacción nuclear de fusión es que los núcleos de los átomos que constituyen toda la “materia normal“, como tú o yo por ejemplo, tienen carga eléctrica positiva. Si recuerdas, en el núcleo atómico están los neutrones, que no tienen carga, y los protones, que la tienen positiva. Pero no hay ninguna carga negativa. Las cargas negativas están en los electrones, situados en los orbitales de alrededor. Como estamos hablando de fenómenos nucleares, nos tenemos que olvidar de los electrones y nos quedamos con los núcleos. Que, al estar compuestos exclusivamente por neutrones (sin carga) y protones (con carga positiva), son positivos, tanto más cuanto más grandes sean y más protones contengan. Pero desde el más básico de todos, el hidrógeno, con un único protón, tienen carga positiva.

¿Y qué? Pues que, como es bien sabido, cargas opuestas se atraen y cargas iguales se repelen. Igual que en los imanes. Dos polos positivos o dos polos negativos se repelen entre sí. Esto es la repulsión electrostática. La única forma de unirlos es aplicando tanta fuerza que logre superar esta repulsión, siquiera sea temporalmente. Pero en condiciones normales, dos objetos con la misma carga (por ejemplo, dos núcleos atómicos) tienden a separarse, no a unirse y fusionar. (Y por eso lo de la fusión fría nos hizo alzar tanto la ceja a tantos desde el principio. Bajo condiciones estándar, no hay ninguna manera obvia mediante la que los núcleos atómicos puedan vencer la repulsión electrostática hasta fusionar.)

Las estrellas, que son gigantescos reactores de fusión nuclear natural, hacen trampa. Resuelven el problema a base de pura fuerza bruta, con la fuerza de la gravedad. Como son tan grandes y tienen tanta masa, la gravedad las hace colapsar sobre sí mismas hasta que la presión y con ella la temperatura aumentan tanto como para alcanzar las a veces denominadas temperaturas termonucleares. Pero nosotros no tenemos semejantes masas a nuestra disposición.

La manera sencilla de resolver el problema, y la única que nos ha ido bien hasta el momento, es explosiva. Esto es: provocar un brutal pico de presión, temperatura y radiación que haga fusionar núcleos atómicos fácilmente fusionables, como el deuterio, el tritio o el litio. Pero el resultado es todavía más explosivo: así es, talmente, como funciona un arma termonuclear. Claro, eso va muy bien para desintegrar a unos cuantos millones de prójimos con un golpe casi instantáneo de energía monumental, pero no tanto para mover suavemente nuestras sociedades. Si queremos energía de fusión civil, tenemos que producirla de una manera más lenta, progresiva, en un “reactor lento” o algo que se comporte como tal. Cosa que parecía sencilla y al alcance de la mano hace unas décadas, pero ha resultado ser uno de los problemas más difíciles a los que se ha enfrentado jamás la humanidad.

Explicado muy a lo sencillo, estas temperaturas termonucleares son muy, pero que muy superiores a lo que puede resistir ningún material. No se puede construir una “vasija” como las que usamos en los reactores de fisión de las centrales nucleares actuales. A las temperaturas propias de la fusión, cualquier vasija de cualquier material existente, imaginable o teorizable en este universo se convierte instantáneamente en plasma y se desintegra. (Y esa es una de las razones por las que las armas termonucleares son tan devastadoras: en las inmediaciones de la detonación, ninguna clase de materia puede pervivir de manera organizada.)

Repulsión y fusión nuclear

Polos opuestos se atraen, polos iguales se repelen. Los núcleos atómicos están compuestos por neutrones (sin carga) y protones (con carga positiva); como resultado, los núcleos en su conjunto son fuertemente positivos y por tanto se repelen con fuerza entre sí. En condiciones normales, esta repulsión los mantiene separados e impide que puedan llegar a fusionar. Sin embargo, a temperaturas termonucleares (millones de grados), los núcleos vibran violentamente y la inercia de estos movimientos es capaz de vencer a la repulsión electrostática, haciéndolos colisionar y fusionar entre sí con alta liberación de energía. En la imagen, dos núcleos de deuterio (hidrógeno-2) y tritio (hidrógeno-3) colisionan, fusionan y liberan un núcleo de helio-4 y un neutrón altamente energéticos.

En resumen: que sabemos cómo hacer fusionar cosas, pero no cómo ralentizar y contener la reacción para convertirla en esa energía domadita que mueve nuestros hogares, nuestros trabajos y nuestro mundo en general (y luego quienes tú ya sabes nos cobran a precio de oro…). A decir verdad, a estas alturas también sabemos cómo ralentizarla y contenerla… pero sólo en parte, de manera muy limitada, y consumiendo en el proceso total más energía de la que obtenemos. Es decir, que tenemos armas de fusión capaces de aniquilar civilizaciones enteras pero no tenemos más reactor nuclear de fusión eficaz que el sol brillando sobre nuestras cabezas.

Concepto básico para una central eléctrica de fusión nuclear basada en un Tokamak, como el que está desarrollando la cooperación internacional ITER.

Concepto básico para una central eléctrica de fusión nuclear basada en un Tokamak, como el que está desarrollando la cooperación internacional ITER.

Y no es porque no se le haya echado pasta y ganas encima, ¿eh? La energía nuclear de fusión prometía y promete ser tan estupenda que en algunos periodos se le han echado encima ingentes cantidades de dinero y no pocas de las mentes más brillantes del periodo. Pero aún así se resiste, la jodía.

Como te digo, el problema no es fusionar núcleos atómicos. Eso sabemos hacerlo. El problema es todo lo demás, y muy particularmente la producción y confinamiento de esa reacción con un saldo energético favorable. Como ya hemos visto, las estrellas como nuestro sol usan de manera natural el confinamiento gravitacional aprovechando su enorme masa. Vamos, que la gravedad de esa masa mantiene la reacción contenida durante largos periodos de tiempo en esas luminarias que cubren el cielo, como si dijéramos “empujando hacia adentro”. Puesto que como también hemos dicho nosotros no tenemos tales masas para trabajar, nos toca recurrir a trucos distintos. Hoy por hoy, estos son básicamente dos: el confinamiento inercial y el confinamiento magnético. La cámara a bobinas magnéticas que imaginó el joven sargento Lavréntiev, o sea el Tokamak soviético, o sea el ITER internacional, utilizan esta segunda técnica.

En el mismo 1958 los científicos soviéticos presentaron los primeros resultados obtenidos con el dispositivo T-1 en la II Conferencia de Átomos para la Paz, celebrada en Ginebra. Este fue uno de los mayores encuentros científicos de la historia, con más de 5.000 participantes. La URSS presentó un paper titulado “Estabilidad y calentamiento de plasmas en cámaras toroidales.” Se había tomado la decisión de desclasificar la investigación y en este artículo aparecía prácticamente todo, incluso un esquema de la máquina, salvo el nombrecito Tokamak de marras. Pese a ello, la era Tokamak acababa de nacer.

La era Tokamak.

Interior del Tokamak JET detenido y (en la inserción) funcionando, con plasma en su interior.

Interior del Tokamak JET detenido y (en la inserción) funcionando, con plasma en su interior. Foto: Cortesía EFDA-JET. (Clic para ampliar)

Al dispositivo T-1, fundamentalmente experimental, le siguieron el T-2 del año 1960 y el T-3 de 1962. El T-3 era ya un dispositivo funcional por completo. En 1968, el Tokamak T-4 de Novosibirsk demostró la primera fusión nuclear casi-estacionaria. Los resultados del T-3 y el T-4 fueron tan prometedores que pronto comenzaron a construirse también fuera de la URSS. Los primeros fueron los japoneses, que arrancaron en 1969 con los JFT y los NOVA, antecesores del actual JT-60. Les siguieron los estadounidenses con el Alcator A del Instituto de Tecnología de Massachusetts (1972), origen del Alcator C-Mod, y después con el DIII-D. En Francia tampoco quisieron perdérselo y en 1973 ponían en marcha el Tokamak de Fontenay-aux-Roses del que luego saldría el Tore Supra en Cadarache, donde ahora se está construyendo el ITER. Luego vendrían muchos más, en muchos países, desde China, Brasil o Italia a Irán, Portugal o México. Y en España, el Tokamak TJ-I de 1984.

Los soviéticos, por su parte, no se durmieron en los laureles. Siguieron adelante con diseños cada vez más grandes y sofisticados. Vino el T-7, el primer Tokamak con imanes superconductores. Le siguió el T-8, con la característica cámara con sección en forma de “D” que se mantiene en los diseños actuales. Culminarían en el Tokamak T-15 de 1988, sobre el que después se realizarían los estudios preliminares para diseñar el ITER; ahora lo están actualizando. Pero tras el colapso de la URSS se han quedado un poco fuera de juego, aunque anden liados con el Globus-M; más que nada, participan en la cooperación ITER.

Pese al éxito del Tokamak, no todas sus alternativas han quedado aplastadas. El diseño Stellarator, aunque quedó un poco pachucho durante una larga temporada, vuelve a presentar interés (en el Laboratorio Nacional de Fusión del CIEMAT tenemos uno: el TJ-II.) Y por supuesto, la otra gran alternativa, el confinamiento inercial, prosiguió con dispositivos como la National Ignition Facility estadounidense o el Laser Mégajoule francés, de doble uso en investigación civil / militar. En la National Ignition Facility parecieron obtener un resultado muy importante en septiembre de 2013 (producir la misma energía que se consumía para obtener la fusión), pero luego resultó que eso era muy matizable (y aquí.) Tanto, que sólo obtuvieron un 0,78% de la energía consumida. :-/ En el Joint European Torus, el Tokamak más grande del mundo, se llega al 70% y según algunos modelos teóricos del JT-60 japonés, se ha podido llegar al 125% (esto está disputado.) Pero para empezar a generar energía con el conjunto del reactor hay que llegar al 500% y para hacer una central de fusión práctica, superar el 1.000 o el 1.500% y preferiblemente rondar el 2.500%.

Océano Pacífico desde Poronaysk, isla de Sajalín, Rusia.

Una estrella y un mar llenos de hidrógeno con los que soñar: el Océano Pacífico y (algo de) sol matutino vistos desde Poronaysk (Sajalín, Rusia), donde estaba destinado el sargento Oleg A. Lavréntiev cuando tuvo su idea genial. Foto: Alex Nov., 2009.

El caso es que ahora mismo el gran proyecto internacional para obtener energía de fusión es un Tokamak: el conocido y ya muchas veces mencionado ITER, que debería empezar a dar resultados en el periodo 2020-2027. Si consigue sus objetivos, después tendrá que venir DEMO para convertirlo en una central eléctrica práctica allá por 2033-2040. Ya te conté hace algún tiempo que esto de la energía nuclear civil de fusión avanzaba a su ritmo, y por qué. Lo cierto es que sigue avanzando, pero comprendo que haya decepcionado a muchas personas. Hace décadas se crearon expectativas que en su momento se creían realistas… pero no lo eran. El problema resultó mucho más diabólico de lo que parecía. Eso sí, cuando lo consigamos, seguramente habrá que volver a acordarse de aquel sargentillo que con sus estudios de secundaria y su esforzada suscripción a Avances en Ciencias Físicas, mientras miraba al sol naciente sobre las aguas del Pacífico, tuvo una ocurrencia genial.

Bibliografía / Para aprender más:

 

44 Comentarios Trackbacks / Pingbacks (2)
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (24 votos, media: 5,00 de 5)
Loading...Loading...
Be Sociable, Share!

Verneshot: Entrevista al Dr. Jason P. Morgan

¿Y si a los dinos no los mató un meteorito? ¿Y si existiera otro fenómeno igualmente aniquilador acechando bajo nuestros pies?

Deposición de un Verneshot.

Ya lo damos por sentado: a los dinos y un montón de especies más se los cargó el meteorito. Para ser un pelín más técnicos, la extinción masiva del Cretácico-Paleogeno (hasta hace poco llamada del Cretácico-Terciario) fue iniciada o profundizada severamente por el impacto del mismo cuerpo celeste que pudo ocasionar el cráter de Chicxulub. Esta hipótesis planteada por Luis Álvarez y otros en 1980 comenzó siendo objeto de cierta sorna y bastante escepticismo para pasar a convertirse en la hipótesis por excelencia y, para mucha gente, el símbolo de lo que puede pasar si el cielo cae sobre nuestras cabezas.

Desde entonces, la idea de que los grandes impactos extraterrestres pueden jugar un papel fundamental en las extinciones se ha extendido a otras que van desde el Drias reciente hasta el Gran Morir. Investigadores como el paleontólogo David Raup han intentado vincular las cinco grandes extinciones del último medio millar de millones de años con impactos cósmicos. Al menos en lo que hace a la extinción del Cretácico-Paleogeno –la de los dinos–, la hipótesis de Álvarez es muy sólida y por eso constituye hoy el consenso científico generalizado. Sin embargo, no toda la Galia se ha rendido a los romanos. Aquí y allá, existen científicos que plantean alternativas y que ahora mismo son objeto del mismo escepticismo, cuando no sorna, que se encontraron Álvarez y compañía a principios de los ’80. Hablamos de científicos pata negra, no de los chalados habituales, ya me entiendes.

Dr Jason Phipps Morgan, profesor de Ciencias de la Tierra, U. Londres

El Dr. Jason P. Morgan de la Universidad de Londres, que ha tenido la santa paciencia de contestarme a todo lo que le quise preguntar sobre su hipótesis de los Verneshots. :-) Con mi agradecimiento.

Por ejemplo, hablamos del Dr. Jason Phipps Morgan (New London, Connecticut –EEUU–, 1959), profesor de Ciencias de la Tierra en la Royal Holloway de la Universidad de Londres. Anteriormente, enseñó Geofísica y Física Planetaria en el Instituto Scripps de Oceanografía en La Jolla, California; y fue también profesor en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y en la Universidad Cornell, la de Carl Sagan o Richard Feynman. Además, entre 1999 y 2004 dirigió el Departamento de Geodinámica Marina del GEOMAR de la Universidad de Kiel, Alemania. Vaya, que cualquiera diría que el doctor Jason Morgan sabe un par de cositas sobre esta vieja Tierra y cómo funciona.

Al Dr. Jason Morgan no le gustan estas hipótesis del meteorito. Ve en ellas muchos cabos sueltos y demasiadas casualidades. En particular, la extraña coincidencia entre tales impactos y unas erupciones volcánicas aún mayores a las que llamamos inundaciones basálticas o traps. Porque parece haber una sincronía clara entre varias súper-extinciones y estas inundaciones basálticas. La de los dinos –Cretáceo-Paleogeno– coincide con las traps del Decán, en la actual India, hace 68-65 millones de años. La del Triásico-Jurásico, con la erupción de la Provincia Magmática del Atlántico Central (CAMP) hace 200 millones de años.  Y el Gran Morir, o sea la extinción súper-masiva del Pérmico-Triásico, ocurre exactamente al mismo tiempo –hace 250 millones de años– que las monumentales Escaleras Siberianas, una de las mayores inundaciones basálticas de todos los tiempos.

Que una de estas erupciones terrestres monumentales coincida con un impacto extraterrestre gigantesco ya es casualidad, ya. Que lo haga más de una comienza a parecer sospechoso. El Dr. Morgan, basándose en los trabajos del propio Luis Álvarez, estima que la probabilidad de que pase una vez es de aproximadamente 1/8: una mala tirada de dados. Pero la probabilidad de que ocurra dos veces es del 1/59, lo que ya va llamando la atención. La de que suceda tres veces se reduce a 1/454. Y la de que se dé cuatro veces cae a una entre más de 3.500, que ni el mejor tahúr podría vencer. O de algún modo el universo conspira para hacer coincidir semejantes catástrofes sin relación aparente entre sí, o aquí hay algo que no cuadra.

Pese a ello, las hipótesis cósmicas siguen siendo fuertes porque hay indicios fuertes de lo que parecen ser impactos brutales de origen extraterrestre en esos mismos periodos. No sólo es la famosa anomalía del iridio, considerado un metal extraterrestre a esas concentraciones, en el estrato de transición entre Cretácico y Paleogeno. Es también la presencia de microesferulitos y cuarzo chocado, nanodiamantes, fullerenos C60 y C70 conteniendo concentraciones anómalas de gases nobles, campos de tectitas y demás fenómenos convencionalmente vinculados a violentos impactos procedentes del espacio exterior. Y luego están los cráteres: nítidamente, Chicxulub para la del Cretácico-Paleogeno y, menos nítidamente (porque en algunos casos se van de varios millones de años), Manicouagan para la del Triásico-Jurásico, Alamo o Woodleigh para la del Devónico Tardío y en el caso del Gran Morir del Pérmico-Triásico… pues no está claro, pero se sugiere el Cráter de la Tierra de Wilkes (Antártida) como un posible candidato. Para explicar esta extraña sincronía entre impactos extraterrestres y erupciones terrestres hay quien postula que un gran impacto puede inducir graves alteraciones geológicas tanto en sus alrededores como en las antípodas; lo bastante como para iniciar procesos volcánicos a gran escala.

Correlación de las principales extinciones con diversos fenómenos geológicos.

Correlación de las principales extinciones con diversos fenómenos geológicos. Puede observarse que la gran mayoría coinciden con grandes inundaciones basálticas (provincias ígneas, “escaleras”, “traps”.) Por el contrario, la sincronía con aparentes impactos extraterrestres no es tan evidente. Imagen: de Morgan, J Phipps; Reston, T.J.; Ranero, C.R. (15 de enero 2004): “Contemporaneous mass extinctions, continental flood basalts, and ‘impact signals’: are mantle plume-induced lithospheric gas explosions the causal link?”. Earth and Planetary Science Letters 217 (3–4): 263–284. DOI: 10.1016/S0012-821X(03)00602-2. (Clic para ampliar)

A todo esto le daba vueltas el Dr. Jason Morgan sin verlo nada claro hasta que se le ocurrió una idea: ¿y si los meteoritos en cuestión no procediesen del espacio exterior? Espera, espera: los meteoritos vienen del cosmos como todos sabemos, ¿no? ¿Qué tontería es esta?

Verneshot.

Una tontería con sentido: si hay una nítida sincronía entre varias extinciones importantes y estas erupciones basálticas; si además hay indicios fuertes de violentos impactos en los mismos periodos; pero la probabilidad de que ambas cosas coincidan en el tiempo es baja o muy baja… ¿qué tal si las erupciones provocasen los impactos? ¿Pero cómo sería eso posible?

Representación artística convencional de un Verneshot.

Representación artística convencional de un Verneshot, en el que un gigantesco fragmento de corteza terrestre sale propulsado en vuelo balístico para caer en algún otro punto de la Tierra de manera análoga a un gran meteorito. No obstante, el Dr. Morgan tiene algunas precisiones importantes que hacer al respecto, como veremos a continuación.

Pues mediante un mecanismo que el Dr. Jason Morgan ha bautizado como el Verneshot, o disparo de Verne, inspirándose en el cañón espacial que se inventó Julio Verne para su novela De la Tierra a la Luna. Básicamente sería un diatrema similar a las erupciones kimberlíticas que generan las minas de diamantes, pero a lo bestia. Muy a lo bestia.

¿Y esto de las erupciones kimberlíticas qué es? Básicamente, explosiones volcánicas súbitas originadas a entre dos y ocho kilómetros de profundidad que se expanden hacia arriba a velocidades supersónicas arrastrando todo el material que pillan por medio conforme el terreno circundante colapsa sobre sí mismo, produciendo como un cono o cucurucho de helado (o cañón de trabuco…) característico en el subsuelo. Las presiones que alcanzan son tan enormes que generan grandes cantidades de diamantes a partir del carbono implicado en el proceso. No otra cosa son las mayores minas diamantíferas del mundo: Yubileiny, Udáchnaya y Mir (Rusia); Argyle (Australia); Orapa (Botswana) y todas las demás.

Un Verneshot no es más que una erupción explosiva supersónica de estas, sólo que más profunda, grande y rápida. Y por tanto capaz de lanzar más material, más lejos. En un planeta como la Tierra, a miles de kilómetros de distancia. En uno más pequeño y con menos gravedad, como Marte, incluso podría entrar en órbita. El caso es que si parte de ese material sale despedido en forma de grandes bloques, o de fragmentos más pequeños pero concentrados en forma de chorros o algo parecido, allá donde atice va a provocar unos efectos muy similares a los de un meteorito de los gordos. Esta es una hipótesis elegante que explicaría la sincronía de los impactos aparentemente extraterrestres con las grandes erupciones basálticas, quizá capaces de ocasionar estos Verneshots.

Hay que decir que esta es, en estos momentos, una hipótesis absolutamente minoritaria. Después de su publicación en 2004, suscitó reacciones que van desde el tradicional “es una aproximación creativa a un problema real” del geólogo Paul Hoffman de Harvard hasta los más contundentes “no hay ni una sola prueba de ningún Verneshot” de Jan Smit (Universidad Libre de Amsterdam), pasando por la opinión del Dr. Philippe Claeys (Bruselas), sugiriendo que los indicios de impacto sólo son válidos para la extinción de los dinos y que en los demás casos “no necesitamos ninguna hipótesis mega-volcánica mística e indemostrable para resolver el problema.” Vamos, que la idea del Dr. Morgan cayó regular, por decirlo finamente.

Pero como aquí no nos asustamos de estas cosas, y además así es como avanza la ciencia, le he pedido directamente al Dr. Morgan que defienda su hipótesis para nosotros. Vamos, que ha sido tan amable de concederme una entrevista en exclusiva para la Pizarra de Yuri, y cuando digo amable, lo digo en serio, además de paciente. Más que nada porque le pillé en medio de la preparación de otro paper que se va a publicar próximamente donde sugiere que lo de Tunguska pudo ser un mini-Verneshot con presencia previa de luces de terremoto y, después, los efectos que le serían propios. Vamos allá:

Entrevista al Dr. Jason Phipps Morgan, proponente de los Verneshots.

Dr. Morgan, muchas gracias por su valioso tiempo. Cuéntenos: ¿qué es exactamente un Verneshot? ¿Dónde podemos encontrar uno?

No hay registro histórico de ningún Verneshot, pero tampoco de ninguna erupción de kimberlita. Un Verneshot es una erupción producida fundamentalmente por gases del carbono (CO2 + CO + menor cantidad de agua + gases del manto profundo asociados a las erupciones de kimberlita), básicamente sin magma líquido: sólo gas (y fragmentos rocosos, al igual que ocurre en las kimberlitas y otras erupciones explosivas generadas por vapor a menor profundidad.) La presión inicial de estos gases sería la propia de la exsolución del manto a 80 km de profundidad: unos 2,7 gigapascales. Es decir, una presión gaseosa 20 o 30 veces superior a la de los volcanes explosivos ocasionados por vapor, como Pinatubo, pero creo que similar a las presiones asociadas con las erupciones kimberlíticas.

Una erupción de kimberlita como las que formaron los grandes yacimientos diamantíferos que explotamos en la actualidad.

Una erupción de kimberlita como las que formaron los grandes yacimientos diamantíferos que explotamos en la actualidad. En estas erupciones, las presiones son lo bastante altas como para formar el diamante y los gases y el material salen propulsados a velocidades supersónicas hacia arriba. Después, las paredes colapsan y rellenan la chimenea, dejando sólo un cráter superficial visible. Un Verneshot no sería más que una erupción de kimberlita particularmente profunda y potente, con múltiples impactos secundarios a grandes distancias conforme el material retorna a la superficie y efectos severos sobre el clima global ocasionados por los gases expulsados. Imagen: © De Beers Diamond Trading Co.

Entonces, los Verneshots están estrechamente relacionados con las erupciones kimberlíticas, ¿correcto?

Sí, un Verneshot es básicamente una mega-kimberlita con tanto gas que no se conserva nada de magma kimberlítico. De hecho, en las kimberlitas, este “magma kimberlítico” característico ya es sólo una pequeña fracción del volumen de la chimenea.

Por cierto, ¿por qué tanto carbono?

Porque el CO2 forma una exsolución a la profundidad necesaria para crear una fase gaseosa estable en torno a los 2,7 gigapascales de presión (la presión “estática” a unos 80 km de profundidad.) El agua no produce una exsolución capaz de formar una fase de vapor análoga hasta alcanzar presiones mucho más bajas. Los materiales ricos en carbono se funden fácilmente bajo las condiciones del manto, así que en una pluma caliente que se eleva serán los primeros en fundirse (los que lo harán a más profundidad), creando magmas con una composición química del tipo de las kimberlitas o las carbonatitas. Conforme ese material fundido asciende por encima de los 80 km de profundidad, comienza a formar gases ricos en carbono.

¿Entiendo que la idea del Verneshot procede de la sorprendente coincidencia entre inundaciones basálticas continentales e impactos de meteoritos en el contexto de las grandes extinciones?

Eso es.

Y por ejemplo, podrían explicar también la capa de iridio en el estrato de la extinción del Cretácico-Paleogeno, ¿no?

Creo que sí. Los gases del manto profundo son ricos en azufre y crean fácilmente compuestos químicos con metales del grupo del platino como el iridio. En Isla Reunión hay depósitos de “gases de plumas del manto profundas” con las concentraciones de iridio más altas que se conocen en toda la Tierra. Esto podría representar una fracción volumétrica suficiente para formar una capa global de iridio como la de un impacto, dado que se emitiría más masa de gases del manto que la masa de un gran objeto extraterrestre, con una cantidad similar de iridio añadida a la superficie terrestre.

¿Qué más cosas explicarían?

La presencia de otras señales de “impacto” como una capa global de esferulitos y cuarzo chocado. El material propulsado al estallar el Verneshot inicial podría también generar impactos múltiples y cráteres de impacto. De hecho, una de las predicciones de mi hipótesis es que los grandes Verneshots deberían estar asociados con múltiples cráteres de impacto comparativamente pequeños.

¿Y qué no explicarían?

Cráteres del tamaño de Chicxulub al otro lado de la Tierra. La distancia máxima posible que puede recorrer el material proyectado por un Verneshot es de aproximadamente media Tierra.

La hipótesis de los Verneshots no disfruta de un consenso generalizado entre los expertos en Ciencias de la Tierra. Algunos opinan que es una aproximación interesante, otros la consideran un poco “en el límite”, o incluso innecesaria para explicar las observaciones. Hay un par de papers afirmando que esta coincidencia entre inundaciones basálticas continentales e impactos extraterrestres no es tan rara. También hay quien defiende que los impactos de grandes meteoritos podrían ocasionar las grandes inundaciones basálticas. ¿Cómo ve el debate en este momento?

Me parece que es muy difícil proponer un mecanismo físico viable mediante el que un impacto [extraterrestre] pueda generar una pluma del manto persistente. Creo que tampoco ha propuesto nadie un mecanismo viable por el que pueda ocasionar una inundación basáltica en manto cratónico frío. Por ejemplo, algunas personas como Adrian Jones apuntan que un gran impacto podría crear un cráter de 30 km de profundidad, y que este cráter haría que el material que hay debajo se fundiese para formar una inundación basáltica. Sin embargo, en continentes estables, retirar 30 km de terreno (o sea, excavar un cráter de 30 km) no hará que el material que hay debajo se funda. Estará demasiado frío para fundirse, incluso aunque esté a ~1 gigapascal menos de presión de lo que estaba antes de que el cráter apartase los 30 km de corteza continental que tenía encima.

O sea que incluso un cráter de 30 km de profundidad [que alivie súbitamente toda esa presión sobre el material que hay debajo] no puede generar una inundación basáltica como la de las Escaleras Siberianas. El único mecanismo que parece plausible para lograr esto es una pluma del manto actuando sobre un rift. De hecho, las inundaciones basálticas son conocidas por generarse mediante un proceso lento de fusión parcial, donde aproximadamente el 10 – 25% del material se forma en equilibrio lento con el manto y va liberándose poco a poco, no como un proceso de fusión por impacto en la que toda la roca se fundiría instantáneamente con una composición totalmente distinta a la de las inundaciones basálticas.

Así que mi proposición es la siguiente: SI hay indicios de impacto coincidiendo en el tiempo con las mayores inundaciones basálticas y las grandes extinciones, entonces tengo la confianza de que algo parecido a los Verneshots debe existir. Si por el contrario no hay correlación entre indicios de impacto y extinciones masivas EXCEPTO Chicxulub, entonces no hay necesidad de algo como los Verneshots. Pero también estaríamos admitiendo que fueron las inundaciones basálticas continentales, y no los impactos [extraterrestres], las que ocasionaron casi todas las grandes extinciones del pasado.

¿Diría que está usted “batallando” contra los proponentes de la hipótesis del impacto extraterrestre? ;-)

El Dr. Jason P. Morgan sobrevuela Siberia en un helicóptero.

El Dr. Jason P. Morgan sobrevuela Siberia en un helicóptero, con rumbo a Tunguska. Foto: Rick Beyer.

Sí. Pero las batallas científicas suelen ser muy lentas. Ahora mismo, mantengo sin duda alguna un punto de vista minoritario en este tema, dado que la ciencia revisada por pares es MUY conservadora. Hemos hecho más trabajos al respecto desde entonces, pero ha sido muy difícil publicarlos e imposible conseguir financiación. [Pronto vamos a publicar] un paper sobre las pruebas que hemos recogido en dos minúsculas expediciones a Tunguska en 2008 y 2009, pagadas de nuestro bolsillo, con un equipo de filmación.

De hecho, intentamos minimizar deliberadamente los aspectos más “sensacionales” de nuestra hipótesis (…) porque hemos observado que los “revisores por pares” no se sienten muy cómodos con esta idea “imposible.” ¿Y por qué es imposible? Simplemente porque hay un consenso científico que dice que lo es. Ya te digo, la revisión por pares es un proceso muy conformista.

Y de hecho, por eso la ciencia funciona tan bien como lo hace. Normalmente el consenso científico se sustenta en cotejar las hipótesis con las observaciones. Una vez establecido, un consenso es muy difícil de cambiar. La “hipótesis del impacto extraterrestre” causando las grandes extinciones se consideraba una locura hasta que Álvarez mostró los indicios de iridio que, en su opinión, no podían originarse en procesos de la corteza terrestre. (…) Ahora, la “hipótesis del impacto extraterrestre” es el conocimiento convencional, “claramente evidente” en muchos impactos de la Tierra y la Luna, e ideas como los Verneshot caen en la categoría de locuras. Pero ahí están esas extrañas coincidencias entre inundaciones basálticas continentales, “indicios de impacto” y extinciones masivas que la hipótesis estándar del impacto extraterrestre no pueden explicar.

Pues vamos a mojarnos todavía más. ;-) ¿Cómo ocurriría un Verneshot? ¿Dónde, cuándo?

Se desarrollaría en un lugar como Tunguska: un grueso cratón, al principio de un proceso de rifting continental. Hoy en día, sólo Siberia, África o Norteamérica (¿rift de Río Grande?) podrían reunir estas condiciones.

¿Habría “alerta temprana” de alguna clase, o sería más bien un caso de “¡últimas noticias: un gran trozo de la corteza terrestre está balístico ahora mismo!”? ¿O simplemente formaría parte de una lentísima inundación basáltica medida en tiempos geológicos?

No habría mucho preaviso. Quizá muchos pequeños terremotos a 80 km de profundidad asociados con el inicio de la ruptura de la litosfera. En numerosas erupciones volcánicas explosivas suelen producirse muchos terremotos pequeños antes del fallo catastrófico final. Estos terremotos y enjambres de terremotos son relativamente fáciles de detectar si hay una red local de sismómetros en el área. El problema con las erupciones volcánicas explosivas “normales” es que muchas veces se producen enjambres de terremotos sin que luego ocurra una erupción. En todo caso, si en un cratón apareciera súbitamente una zona con muchos terremotos de poca intensidad a profundidades en el rango de los 80 km, eso sería, para mí, una señal de que una erupción de kimberlita o un Verneshot podrían estar a punto de ocurrir.

Las rocas eyectadas serían más bien un “chorro” de fragmentos, no una única pieza. Estaríamos hablando de una masa rocosa de unos 80 km de altitud por 500 metros de diámetro en el caso de un gran Verneshot, o sea más o menos 16 km3 de material, esencialmente procedente del manto.

¿Pero ocurriría siempre en el contexto de una inundación basáltica?

Quizá no. Y los “mini-Verneshot” más pequeños como el que creo que ocurrió en Tunguska no parecen estar asociados con ningún indicio de inundaciones basálticas.

Mecanismo de acción que podría generar aparentes "indicios de impacto" terrestres mediante un Verneshot.

Mecanismo de acción propuesto por Morgan et al. que podría generar aparentes “indicios de impacto” terrestres mediante un Verneshot. (a) El CO2 se acumula y calienta bajo la litosfera cratónica por la acción de una pluma del manto ascendente. (b) El material de la pluma fluye lateralmente y hacia arriba hasta acumularse bajo la zona más delgada de la litosfera, fundiéndose para formar la primera inundación basáltica. Mientras tanto, la pluma sigue añadiendo CO2, incubando el Verneshot en la litosfera cratónica profunda y desplazando magmas preexistentes ricos en carbono hasta aproximadamente 80 km de profundidad: el umbral de 2,5 GPa para la exsolución del CO2 a partir del magma rico en carbono. Así sigue aumentando la presión bajo la litosfera cratónica. (c) El fallo catastrófico de la litosfera dispara el Verneshot. Los gases emitidos, ricos en azufre y carbono, pueden iniciar una extinción. Tras el Verneshot, la región alrededor de la chimenea así formada tiene una presión muy baja con respecto a la litosfera circundante; el colapso de abajo arriba de este agujero casi vertical puede progagarse hacia la superficie a velocidades hipersónicas. Este “frente de colapso” hipersónico sería capaz de crear y propulsar minerales chocados en forma de grandes chorros de material. Tomado de: Morgan, J Phipps; Reston, T.J.; Ranero, C.R. (15 de enero 2004): “Contemporaneous mass extinctions, continental flood basalts, and ‘impact signals’: are mantle plume-induced lithospheric gas explosions the causal link?”. Earth and Planetary Science Letters 217 (3–4): 263–284. DOI: 10.1016/S0012-821X(03)00602-2. (Clic para ampliar)

Así que podemos tener “mini-Verneshots…”

Sí, en mi opinión el suceso de Tunguska de 1908 pudo ser un mini-Verneshot que ocurrió en el mismo lugar que el Verneshot original (y, de hecho, reutilizó la chimenea original, que sería ahora una especie de “válvula de seguridad” o “conducto débil” en la litosfera siberiana.)

¿Y “súper-Verneshots”?  ;-)

Esto es difícil de imaginar. Estimé que un Verneshot de escala análoga a Chicxulub liberaría una energía mecánica de 5 x 1020 julios, equivalente a un terremoto de magnitud 11, unas 20 veces más que el mayor terremoto histórico conocido. Pero, para ponerlo en perspectiva, si la energía sísmica decae a razón de 1/distancia2, “se sentiría” sólo como el terremoto de Chile de 2010 a 4,5 veces la distancia del epicentro. Seguiría siendo un suceso de alcance local. Lo mismo con la onda de choque. La explosión principal del Krakatoa, con una energía aproximada de 1018 julios, se oyó a distancias de 5.000 km y causó problemas auditivos graves a marinos que se encontraban a 60 km. Un gran Verneshot con una liberación de energía de 5 x 1020 julios sería 500 veces más fuerte que la explosión del Krakatoa, creando una onda de choque que literalmente se oiría en todo el mundo. (La intensidad de la onda de choque decae sólo a razón de 1/distancia porque viaja como una onda por la capa inferior de la atmósfera, así que a una distancia de 60 x 500 = 30.000 km tendría un efecto similar al que la onda de choque del Krakatoa produjo a 60 km.)

¿Qué aspecto tendría un Verneshot “grande” mientras está sucediendo?

Como una gran explosión volcánica, quizá con un chorro de fragmentos elevándose de tierra en una gran nube de gas caliente propulsada a lo alto de la atmósfera, donde inmediatamente empezaría a formar nubes de polvo y cristales de hielo.

Puede que el lugar de la explosión siguiera emitiendo gases durante un tiempo, pero la pluma principal seguramente desaparecería tras la erupción inicial. Podría producirse una serie de erupciones, la primera creando el canal a través de la litosfera y las siguientes reutilizándolo conforme las regiones más profundas se relajen tras la emisión inicial de CO2 con la primera detonación.

¿Sería un fenómeno súbito, digamos como una explosión nuclear con un “súper-hongo”, o algo más progresivo?

Creo que la primera detonación sería la mayor: la que formaría la chimenea del Verneshot desde los aproximadamente 80 km de profundidad hasta la superficie. Pero podría haber detonaciones posteriores con expulsiones de gas a más presión que ninguna erupción volcánica explosiva conocida, dado que la presión del gas es entre 10 y 40 veces superior (al originarse a profundidades de 80 km en vez de los 2 a 8 habituales.) El gas se habría expandido entre 10 y 40 veces más al alcanzar la superficie. Sí, definitivamente imagino que la primera erupción sería como una explosión nuclear, excepto que el gas saldría despedido verticalmente mientras se expande en todas direcciones. Una columna ardiente de 60 a 100 km de altitud sería un auténtico pilar de fuego…

Y si pudiésemos sobrevolarlo a continuación, ¿qué veríamos?

Un agujero muy hondo. La chimenea volcánica colapsaría de inmediato, en cuanto saliese el gas, pero quedaría un gran agujero que se llenaría rápidamente de agua y después se erosionaría y rellenaría a lo largo de cientos de miles de años (como parece haber pasado con las chimeneas kimberlíticas y otros diatremas explosivos.)

¿Resultaría aniquilada el área circundante? ¿O, dado que el material y la energía viajan sobre todo hacia arriba, sólo sufrirían un terremoto “convencional”? ¿Alguna estimación de daños?

Sería exactamente igual que si hubiese habido un gran impacto [extraterrestre], o un terremoto mayor que ninguno de los que constan en la historia humana (presenté una comparación en el paper de 2004.) La energía alrededor del Verneshot decaería aproximadamente a razón inversa de la distancia durante los primeros 80-100 km, y a razón inversa del cuadrado de la distancia a partir de ahí. Pero la zona del Verneshot en sí misma, descontando el área afectada por la onda de choque inicial, no resultaría destruida a escala regional.

¿Hasta dónde podrían llegar los fragmentos propulsados por el Verneshot antes de caer a tierra otra vez? ¿Tiene alguna estimación sobre velocidad, apogeo de la trayectoria balística y energía de impacto? ¿Estamos hablando de rocas de cientos de metros cayendo aquí y allá o más bien de una “granizada” de objetos más pequeños?

Un cálculo rápido sugiere que podría llegar a ser posible que el material eyectado acabase en cualquier punto de la Tierra, aunque esto sería mucho más probable en un planeta de menor gravedad como Marte. En la práctica, cabe esperar una eyección de menor energía, con distancias de vuelo en el rango de los miles de kilómetros (no 20.000 km.) Pero los fragmentos chocados de menor tamaño y los microesferulitos fundidos y mezclados con el gas que saldrían despedidos a la atmósfera superior podrían recorrer el mundo entero antes de posarse, así que estos “indicios de impacto” tendrían una distribución global.

Si las partículas son pequeñas, la atmósfera las frenará muy deprisa. Por el contrario, una nube o “perdigonazo” tendrá un efecto similar al de un único objeto de gran tamaño al impactar contra el suelo. Creo que tenderá a haber uno o varios “chorros” de material que recorrerán las mayores distancias. Si un “chorro” “perfora” un orificio temporal en la atmósfera, favorecerá que más material circule por ahí. Pero las partículas a menor velocidad no llegarán tan lejos y podrían producir algo como “sendas” de tectitas a lo largo de la dirección del chorro.

Así que sí, una “granizada” a lo largo de la ruta de cada chorro, con la posibilidad de bloques concentrados que viajen juntos desde la detonación hasta la reentrada en las regiones más densas de la atmósfera y el impacto final contra el suelo. No veo ningún motivo por el que se tuviera que formar un único cráter a consecuencia de un Verneshot, porque incluso un “chorro” bien enfocado tendería a ser más disperso que el típico meteorito. Sería más sencillo tener muchos cráteres de menor tamaño asociados con un único Verneshot, con un diámetro de unos pocos kilómetros y el potencial de conservarse en el registro geológico si se formara en regiones marinas donde se esté produciendo sedimentación. He leído algún informe anecdótico sobre pequeños cráteres en el Mar del Norte que podrían coincidir en el tiempo con la extinción del Cretácico-Paleogeno.

Me lo estoy imaginando como una especie de gigantesca “palmera” de fuegos artificiales…

Podría ser.

La colosal erupción explosiva del Monte Pinatubo (Filipinas, 1991, VEI-8.)

La colosal erupción explosiva del Monte Pinatubo (Filipinas, 1991, VEI-6) es minúscula en comparación con otras que han ocurrido a lo largo de la historia de la Tierra, y sería casi ridícula en comparación con un Verneshot. Imagen: Wikimedia Commons.

¿Qué clase de daños producirían estas “granizadas” al caer? ¿Hablamos de ciudades arrasadas por estos “perdigonazos” o más bien de una “lluvia de piedras”?

Dependería de lo concentradas que llegasen. Si se limita a “llover piedras” no sería tan grave en términos de daños en tierra. Pero masas de material más concentradas golpearían el suelo como un meteorito de tamaño similar… y a velocidades similares. Probablemente estas piedras estarían también “al rojo vivo” o parcialmente fundidas.

Bien, entiendo que un Verneshot podría ocasionar o ser parte de una extinción masiva. ¿Podría explicarnos sus efectos globales “inmediatos”?

Los gases añadidos repentinamente a la atmósfera superior –gases sulfúricos, dióxido de carbono y vapor de agua hasta la estratosfera– provocarían efectos climáticos severos hasta que la química atmosférica restableciese el equilibrio. En los primeros años, los gases ricos en azufre impedirían que parte de la luz solar llegara a la superficie y la atmósfera interior, dando lugar a un súbito pulso de enfriamiento global y lluvia ácida. Esto conduciría a algo mucho más drástico que las “noches blancas” asociadas con el suceso de Tunguska de 1908 o los meses de puestas de sol espectaculares asociadas a la erupción del Krakatoa. Probablemente le costaría años disiparse… varios años seguidos muy fríos hasta que estos gases sulfúricos lloviesen de vuelta a la superficie.

Pero después, el CO2 añadido a la atmósfera ocasionaría un periodo de intenso calentamiento global de uno o varios milenios de duración, con el riesgo adicional de que se produjera una fuerte estratificación y anoxia oceánica superficial global muy peligrosa para la vida, hasta que los niveles de CO2 atmosféricos vuelvan a la “normalidad” para ese periodo.

¿Un solo Verneshot o varios consecutivos?

No hay ningún motivo por el que una inundación basáltica continental no pueda vincularse con varios Verneshots, separados unos 100.000 años entre sí.

Arriésguese: ;-) Sugiérame un par de sitios en Europa o América donde podría ocurrir un Verneshot.

En Europa, me pregunto si los “famosos” cráteres de Ries y Steinheim al Sur de Alemania son en realidad un Verneshot que ocurrió hace unos 15 millones de años. Pero ahora mismo el vulcanismo de la pluma Eifel se encuentra en el rift de las fosas tectónicas del Rin, así que cabría esperar un vulcanismo menos explosivo, si bien con alguna posibilidad de impactos locales en Europa; Europa del Norte en particular.

En Norteamérica, apostaría por algún lugar próximo a la intersección entre el rift de Río Grande, el cratón de Wyoming y Yellowstone.

Hmmm… se me ha venido a la cabeza la zona entre el cratón del Atlántico Norte y el rift de la margen oriental de Groenlandia…

Podría ser, pero en la época de las inundaciones basálticas de Groenlandia, no ahora. :-)

¿Tengo entendido que han encontrado ustedes “indicios de Verneshot” bajo las traps del Decán, o incluso en el área de Tunguska?

Lo curioso de las traps del Decán es que hay “indicios de impacto” dentro de los estratos inferiores. [No debajo.] Esto implica que la inundación basáltica ya estaba sucediendo cuando se produjo el “impacto.” Tunguska presenta evidencias de un impacto mayor ocurrido allí hace unos 250 millones de años, contemporáneo con la formación de las Escaleras Siberianas.

 (Al finalizar esta entrevista, el Dr. Jason Morgan me suministró ese nuevo paper sobre sus observaciones en Tunguska aceptado para próxima publicación en Earth and Planetary Science Letters. Por si te interesa, la referencia es: Paola Vannucchi; Jason P Morgan; Damiano Della Lunga; Chris Andronicos; William J Morgan (2014): “Direct evidence of ancient shock metamorphism at the site of the 1908 Tunguska event.”)

Bibliografía:

61 Comentarios Trackback / Pingback (1)
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (19 votos, media: 4,95 de 5)
Loading...Loading...
Be Sociable, Share!

Video de la charla “¿Hay alguien ahí?”, Murcia, 12/09/2014

 

Inevitablemente, hay algún “error del directo” (y de los nervios…). Estos son los que he detectado:

  • 00:05:10: La primera, en la frente. Por supuesto, los tardígrados no son ácaros. Están remotamente emparentados, pero no lo son. No sé de dónde me lo saqué.
  • 00:23:00: Esto, más que un error, es un matiz: el pulpo tiene un cerebro, pero más de las dos terceras partes de sus neuronas están en el sistema nervioso de sus tentáculos.
  • 00:35:30: Hice corto. :-P Más que multiplicar por 400.000, hay que multiplicar por entre 500.000 y 1.000.000.
  • 00:37:25: Obviamente, para la estimación máxima, multiplicadlo por 10, no por 20. ;-)
  • 00:50:30: La extinción súper-masiva del Pérmico-Triásico se cargó al 83% de todos los géneros.
  • 01:00:00: El “Pájaro Carpintero” no era tan alto como la Torre Eiffel. Pero sí más voluminoso, y con más metal. :-P
  • 01:15:15: Lo digo luego, pero para que quede claro: Leonardo vivió hace unos 500 años, no 400 (1452-1519.)

Si encuentras alguno más, dímelo y lo añado. ;-)

56 Comentarios Trackbacks / Pingbacks (3)
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (26 votos, media: 5,00 de 5)
Loading...Loading...
Be Sociable, Share!

En busca del vacío y la nada

Un viaje por el espacio interplanetario, el espacio interestelar, el espacio intergaláctico y más allá.

Las capas de la atmósfera, con algunos de sus objetos característicos, y la densidad del aire acorde a la altitud.

Las capas de la atmósfera, con algunos de sus objetos característicos, y la densidad del aire acorde a la altitud (en kilogramos por metro cúbico.) Puede observarse cómo la densidad del aire tiende a cero muy rápidamente conforme nos elevamos. Pero sólo “tiende a cero”, no “cae a cero.” Datos: Densidad del aire según los modelos empíricos Atmósfera Estándar Internacional / NRMLSISE-00. Imágenes: Wikimedia Commons / La Pizarra de Yuri. (Clic para ampliar)

“Nada” y “vacío” son dos de esas palabras que solemos utilizar muy a la ligera. Abrimos un cajón, o más probablemente la cartera, decimos “aquí no hay nada” o “esto está vacío” y nos quedamos tan panchos. Supongo que no necesitaré explayarme sobre la enorme cantidad de cosas que hay incluso en una cartera a fin de mes: desde las omnipresentes bacterias hasta el aún más omnipresente polvo, pasando por ácaros, restos microscópicos de casi todo y el mismo aire. Y digo yo: ¿existe la verdadera nada, o el verdadero vacío, en este universo?

Para buscar la respuesta, recurriremos de nuevo a nuestra hipotética nave espacial Abbás ibn Firnás. No por nada, es por llegar antes de morirnos y eso. Por si no leíste esa entrada, te la resumiré diciendo que la Abbás ibn Firnás es una nave de ciencia-ficción que me saqué de la manga porque va muy bien para explicar unos cuantos conceptos relacionados con las distancias cósmicas. Se podría definir como un vehículo alto-sublumínico relativista con aceleración constante. Me la inventé así porque no viola ninguna ley de la Física (en particular, la Relatividad de Einstein) y por tanto nos permite mantenernos dentro de las cosas que son posibles. Naturalmente, que sean posibles no significa que puedan hacerse en el estado actual de la ciencia y la técnica. Por desgracia, la Abbás ibn Firnás ni existe ni puede existir en manos humanas hoy por hoy y durante una larga temporada. Es al menos tan imposible como lo era una nave Voyager o una conexión a Internet para Leonardo da Vinci. Que, dicho sea de paso, vivió hace menos de quinientos años.

Así pues, nos imaginaremos que estamos en el año 2514 y tenemos la Abbás ibn Firnás aparcada en zona azul de la órbita baja. Así que nos vamos a pillar la Soyuz de la línea 3 para ir a por ella (sí, los neo-sármatas siguen haciendo la condenada Soyuz en la Fábrica de Samara.) :-P ¡Allá vamos! Conforme nuestro cohete se eleva al lugar donde el cielo ya no es azul pero a cambio está lleno de estrellas, la presión y la densidad del aire que nos envuelve comienzan a reducirse. Por ejemplo, al superar los diez mil metros, la altitud típica de los reactores de pasajeros (y las aves que vuelan más alto), la densidad cae a la tercera parte y la presión, a la cuarta. (Hay que decir que la presión y la densidad exactas del aire dependen de un montón de factores, entre los que se cuentan la temperatura, la humedad y hasta la radiación solar; para simplificar, usaremos aquí la tabla orientativa de la Atmósfera Estándar Internacional que utilizan organismos como la OACI; y a partir de los 86 km de altitud, el modelo NRMLSISE-00 usado en astronáutica.)

Sigamos. A veinte mil metros, una altitud propia de aviones de combate de altas prestaciones, la presión ya es sólo 1/18 de la que disfrutamos en la superficie y la densidad, 1/14. A partir de ahí, el aire se va volviendo tan tenue que a los aviones (que dependen de los principios de la aerodinámica para mantener la sustentación) les va costando mucho volar. Una variante modificada del interceptor soviético MiG-31, llamada Ye-266M, batió el récord absoluto de altitud para un avión tripulado capaz de despegar y aterrizar por sus propios medios el 31 de agosto de 1977: 37.650 metros, lo que vienen siendo 123.520 pies o el nivel de vuelo 1235 para nosotros los aerotrastornados. ;-) Ahí arriba ya se ven las estrellas en pleno día, la presión atmosférica es apenas 1/260 de la superficial, la densidad no llega a 1/225 y las alas ya no pueden volar (de hecho, parte del camino fue balístico, con una trayectoria inicial casi vertical al triple de la velocidad del sonido… ¡tuvo que molar!) ;-)

El mundo visto desde lo alto de la línea Kármán a bordo de un cohete Soyuz.

El mundo visto desde lo alto de la línea Kármán a bordo de un cohete Soyuz, el 3 de abril de 2014. Parece que estemos ya en “el vacío”, ¿eh? Bueno, pues en ese momento el aire, aunque muy tenue (densidad inferior a 5,6×10−7 kg/m3), aún sería capaz de dañar el cohete y la carga; la cofia aerodinámica que la protege no se separará hasta unos segundos después. Imagen: ESA / Arianespace / Roskosmos. (Clic para ampliar)

Los globos pueden llegar todavía más alto, elevándose igualmente por sus propios medios. El récord para uno tripulado está en 34.688 metros, tres kilómetros menos que el Ye-266M. Pero entre los que no van tripulados, como algunos de los que se usan en meteorología, no son raras altitudes mucho mayores. Un modelo experimental japonés de nombre BU60-1, fabricado en polietileno de 3,6 micras de espesor, batió su propio récord el 23 de mayo de 2002: 53 kilómetros. Ahí la presión atmosférica es tan solo una dosmilésima parte de la que nos encontraríamos en tierra, la densidad del aire es 1/1750 y, a primera vista, nos parecería que estamos ya en el vacío. Pero qué va. Cuando nuestro cohete Soyuz alcanza esas altitudes, poco más de dos minutos después del lanzamiento, va a unos 6.700 km/h y sigue necesitando la cofia aerodinámica; de lo contrario, a semejante velocidad, incluso ese aire tan tenue desestabilizaría el cohete y abrasaría la nave espacial hasta destruirnos.

Tradicionalmente decimos que el punto donde el cielo se convierte en espacio y los aviadores en astronautas es la línea Kármán, a 100 kilómetros de altitud. Cuando llegamos a la línea Kármán la densidad y la presión del aire son ya muy bajas: en torno a una tresmillonésima parte de las que tenemos en superficie. Al margen de los cohetes, sólo algunos vehículos experimentales como el X-15 o el SpaceShipOne estadounidenses la superaron, y por los pelos. Pero para los cohetes, como nuestro Soyuz, eso es tan solo el principio del viaje: vamos todavía con la segunda fase encendida a toda mecha y nos queda un buen tramito hasta la órbita. En ese momento, doscientos segundos después del lanzamiento, ascendemos ya a 8.400 km/h y la cofia va tornándose inútil; se desprende unos veinte o treinta segundos después, al superar los 10.000 km/h y los 120 km de altitud. El aire es ahora tan ligero que ni el rozamiento ni su presión sobre las estructuras de la nave representan ya ningún peligro. Podría decirse que acabamos de abandonar la atmósfera terrestre. ¿O no?

Video con los 7 primeros minutos de vuelo de un cohete Soyuz-STB con una carga de satélites de telecomunicaciones desde Kourou, el 25 de junio de 2013. En él encontramos varios detalles interesantes: observa los datos de altitud (A) y velocidad (V) que aparecen a partir del momento  1:25, porque dan miedo. ;-) La altitud está expresada en kilómetros y la velocidad, en kilómetros por segundo (1 km/s = 3.600 km/h.) También puede verse cómo la cofia aerodinámica se separa a unos 120 km de altitud (4:30 del video, minuto 3:55 del lanzamiento.) Ese es el momento en que el aire es tan tenue que ya no puede desestabilizar al cohete ni dañar la carga, pese a que la velocidad ya supera los 10.000 km/h (2,8 km/s.) Video: Arianespace.

Atmósferas planetarias e interplanetarias.

En realidad, no, no hemos abandonado la atmósfera terrestre. Lo que hemos abandonado es la parte más densa de la sopa de nitrógeno y oxígeno que nos vio nacer. Más o menos, lo que viene siendo la troposfera (donde residimos habitualmente), la estratosfera (adonde a veces llegamos en avión), la mesosfera y un pelín de la termosfera. Pero las atmósferas planetarias siguen considerándose tales mientras haya moléculas fijadas por la gravedad del planeta (o luna) en cuestión; en el caso de la Tierra, eso se extiende hasta el final de la exosfera, a unos 10.000 kilómetros de la superficie.

Nosotros, en este primer tramo, vamos más cerca. Hemos dicho que dejamos la Abbás ibn Firnás aparcada en la zona azul de la órbita baja, y las órbitas bajas de la Tierra se extienden aproximadamente entre 160 y 2.000 km de altitud. La actual Estación Espacial Internacional, por ejemplo, se encuentra a unos 415 kilómetros, en plena termosfera. Por suerte, el gorrilla nos consiguió un buen hueco a poco más de 200. Nueve minutos después del lanzamiento, la tercera y última etapa del cohete inserta nuestra nave Soyuz en órbita a unos 25.000 km/h. Acto seguido, tras unas maniobras de aproximación, nos ensamblamos con la Abbás ibn Firnás. ¡Ya estamos listos para comenzar nuestra búsqueda del vacío y la nada!

Los 500 millones de años luz de universo a nuestro alrededor.

Los 500 millones de años luz de universo a nuestro alrededor (tú y yo estamos en el centro.) Puede observarse cómo las galaxias tienden a agruparse en supercúmulos (“superclusters”, indicados en azul claro) dejando “vacíos” en medio (“voids”, en rojo.) Sin embargo, estos vacíos tampoco están realmente vacíos del todo. Imagen: Powell, R. (atlasoftheuniverse.com) vía Wikimedia Commons. (Clic para ampliar)

Y… ¿dónde buscamos? Bueno, pues si los alrededores de los planetas están llenos de gases, polvos y demás basurillas, lo lógico sería alejarse. ¿Cuánto? Pues… mucho, ¿no? Todo lo que podamos. Así que nos preparamos un buen batido –nada de cubatas, que ahora los de la Dirección Global de Tráfico son muy capaces de mandarte a las colonias penales de Makemake si te pillan pilotando bebido– y nos sentamos a los mandos. Por elegir un rumbo, y ya que andamos detrás de la nada, apuntaremos al Vacío Gigante, que suena… como bastante vacío, ¿no? ;-) Mientras vamos poniendo en marcha la Abbás ibn Firnás, permíteme que te cuente eso de los vacíos gigantescos, porque tiene su aquél.

Las grandes murallas, los grandes filamentos y los grandes vacíos.

En la estructura a gran escala del universo, la materia no está esparcida por ahí sin orden ni concierto. Es por la gravedad, tan débil, pero tan persistente. La gravedad hace que la materia tienda a agruparse dando lugar a –vamos a decirlo así– formas. Las formas más colosales de toda la puñetera realidad.

Una de las más conocidas –y pequeñas, a la escala que estamos hablando– son las galaxias. En ellas, cientos de miles de millones de estrellas, sistemas solares y demás, separadas por notables distancias, alcanzan un cierto equilibrio gravitatorio que las mantiene orbitando en torno a uno o varios centros de masas, dando lugar a las diferentes morfologías galácticas: espirales con o sin barra (como nuestra Vía Láctea, una espiral barrada), elípticas, lenticulares, irregulares, peculiares, etcétera. Algunas pueden adoptar formas verdaderamente extraordinarias, como las Galaxias Antena o las anulares. Los humanos solemos clasificarlas en la Secuencia de Hubble (o fuera de ella) y sus variantes. La mayor parte de galaxias tienen entre unos cientos y algunos millones de años-luz de diámetro. La más pequeña (y densa) que conocemos es M60-UCD1 y la más grande, un monstruo llamado IC 1101 de Virgo, con sus 5,5 millones de años-luz de diámetro. Para que te hagas una idea, de aquí a la galaxia de Andrómeda “sólo” hay 2,5 millones de años-luz. Nuestra Vía Láctea, con unos 100.000, es de las normalitas.

Pero las galaxias tampoco flotan por ahí sin más. De nuevo, la gravedad las hace interactuar entre sí para dar lugar a otras formas cada vez mayores: grupos, cúmulos y supercúmulos. Por ejemplo, nuestra Vía Láctea forma parte del Grupo Local, con diez millones de años-luz, que a su vez se encuentra en el Supercúmulo de Virgo. (Si quieres saber más sobre estas cosas, léete Esta es tu dirección, en este mismo blog.) El Supercúmulo de Virgo es ya una cosita de un tamaño respetable: según como lo midas, tiene entre cien y doscientos millones de años-luz de diámetro. A este nivel, los tamaños comienzan a aturdir. Perdemos la perspectiva. Para orientarnos un poco, te diré que con las naves espaciales más veloces que hemos construido hasta ahora (70,22 kilómetros por segundo de velocidad pico), necesitaríamos entre treinta y sesenta veces la edad del universo presente para atravesarlo. Y eso yendo en línea recta, sin tener en cuenta órbitas y demás molestias viarias cósmicas. A su vez, el Supercúmulo de Virgo parece ser sólo un lóbulo de una cosa aún mayor llamada Laniakea, que orbita en torno al Gran Atractor. El Supercúmulo de Laniakea tiene unos 520 millones de años-luz de diámetro y, usando las mismas naves, necesitarías unas 150 veces la edad del universo para cruzarlo de punta a punta.

Telaraña cósmica.

Distribución filamentosa de la materia en un “corte” de universo con forma de cubo, que permite distinguir los vacíos que se forman por enmedio. A esto se le llama la “telaraña cósmica.” Imagen: NASA, ESA y E. Hallman (Universidad de Colorado en Boulder.) (Clic para ampliar.)

¿Te crees que esto es grande? Ná. Una miajita. La gravedad será la fuerza más débil de todas, por muchísimo, pero tiene un alcance infinito y continúa actuando mucho más allá de estos gigantescos supercúmulos. Así, sigue estableciendo formas o estructuras todavía mayores: los filamentos y las grandes murallas. Se trata de larguísimos hilos (los “filamentos”) y cintas u hojas (las “murallas”) compuestos por supercúmulos galácticos y unas nubes de gas absurdamente grandes que se llaman los goterones Lyman-alpha.

La estructura más monumental de todo el universo conocido es una de estas hojas: la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal, descubierta en 2013. Pasa de los 10.000 millones de años-luz de longitud (más del 10% del diámetro del universo observable) y tiene 7.200 millones de ancho… pero sólo 900 millones de espesor. Esto es curioso; en las inmensas escalas, empezando por las propias galaxias y terminando con estos filamentos casi inconcebibles, a la gravedad le gusta crear formas tirando a planas. Si pudiésemos visualizar la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal a escalas humanas, tendría las dimensiones del típico libro en formato DIN A4 con apenas un dedo de espesor. Hay muchas más. En realidad, con lo que sabemos en estos momentos, buena parte de la materia del universo se encuentra en estos filamentos y murallas, en lo que ha venido a llamarse la telaraña cósmica.

Lo que tiene un efecto secundario bastante obvio: si la mayoría de la materia se concentra en tales estructuras, eso significa que el espacio entre las mismas está esencialmente… hueco. Un poco como un queso Gruyere, o más bien como una espumilla. Así que, igual que existen estas grandes estructuras, existen los grandes vacíos: inmensas regiones del cosmos donde no hay casi nada. El más cercano es el Vacío Local, justo al lado de… bien, nuestro Grupo Local. Se le estiman unos 230 x 150 millones de años-luz. Pero estos vacíos no están totalmente huecos. Hay galaxias y tal, sólo que con una densidad muchísimo menor de la habitual. El más grande de todos los confirmados es el poco imaginativamente conocido como el Vacío Gigante. Situado en la constelación de los Perros Cazadores, junto a la Osa Mayor, se encuentra a unos 1.500 millones de años-luz de distancia y tiene en torno a 1.000 o 1.300 millones de años-luz de diámetro. Eso, lo convierte, por sí mismo, en otra de estas superestructuras cósmicas. Una superestructura de casi nada.

En busca de la nada.

Así que apuntamos el morro de la Abbás ibn Firnás en la dirección general del Vacío Gigante (o donde esperamos que esté dentro de 1.500 millones de años, o cualquier otro espacio en blanco que calculemos que vaya a sustituirlo después de todo ese tiempo.) Y le damos mecha a los motores. Un momento… ¿realmente pretendo llevarte a un viaje de 1.500 millones de años? ¿Se me va la olla o qué?

Bien, esa sería la gracia de una de estas hipotéticas naves alto-sublumínicas con aceleración constante. Para recorrer auténticos abismos cósmicos en un tiempo de viaje humano no es preciso violar el límite de la velocidad de la luz ni ninguna fantasía de esas. ;-) Es por el rollo este tan curioso de la dilatación temporal que se deriva de la Relatividad. Sólo necesitamos acelerar a 1 g, o sea el tirón gravitatorio típico de la Tierra –para ir cómodos y no sufrir problemas médicos– hasta mitad camino. Y luego, decelerar a otra ge hasta nuestro destino. Si sacamos las cuentas relativistas, alcanzaremos una velocidad muy próxima a la de la luz a 750 millones de años-luz de aquí, una de esas fracciones que se expresan como un cero coma seguido de una ristra de nueves. Pero sin tocarla, que es lo que prohíbe la Relatividad. Mientras no intentemos tocar la velocidad de la luz, nos mantenemos dentro de lo que permite este universo, por mucho que ahora mismo una tecnología así nos resulte tan imposible como… eso, una nave Soyuz para Leonardo da Vinci. :-P

"Tiempo de viaje a bordo" en una nave espacial alto-sublumínica de aceleración constante (en este caso, 1g), que acelera hasta la mitad del camino y decelera durante la otra mitad, debido a la dilatación temporal relativista.

“Tiempo de viaje a bordo” en una nave espacial alto-sublumínica de aceleración constante (en este caso, 1g), que acelera hasta la mitad del camino y decelera durante la otra mitad, debido a la dilatación temporal relativista. Obsérvese que la escala de distancia es logarítmica de base 10, mientras que la de tiempo son años vulgares y corrientes. ;-) Este tipo de naves está actualmente por completo fuera del alcance de nuestra tecnología, pero ninguna ley física fundamental prohíbe su existencia. Gráfica: La Pizarra de Yuri.

Al acercarnos tanto a la velocidad de la luz, el efecto de dilatación temporal es muy acusado. Por tanto, ese viaje de 1.500 millones de años-luz se salda en poco más de 41 años de tiempo de a bordo (para quienes quedaron atrás, por supuesto, pasarán los 1.500 millones de años completos, y pico.) Vale, es una temporadita, pero perfectamente realizable en el transcurso de una vida humana corriente. Otra cosa curiosa es que, debido a las potencias que plagan las ecuaciones matemáticas que rigen todo este tinglado, esta forma de viajar es más temporalmente eficiente (a bordo) cuanto más lejos vayamos. Si por ejemplo nos conformásemos con ir al Vacío Local, a unos 75 millones de años-luz (una veinteava parte de la distancia al Vacío Gigante), tardaríamos 35 años de tiempo de a bordo (apenas un 15% menos.) Pero si nos lanzásemos al mismísimo borde del universo observable presente (más o menos 46.000 millones de años-luz, una distancia treintaypico veces superior), el tiempo de a bordo apenas aumentaría a 47,5 años: escasamente un 16% más.

Conforme la Abbás ibn Firnás comienza a acelerar alejándose de la Tierra, observamos que los escudos exteriores comienzan a calentarse. Están rozando contra algo, algo invisible, pero que sigue ahí. En primer lugar lo hacen contra los últimos restos de la atmósfera terrestre, que como ya dijimos se extienden hasta los límites de la exosfera, a unos 10.000 km de la superficie. Pero incluso cuando ya la hemos abandonado totalmente, continuamos teniendo rozamiento. ¿Cómo es eso posible, si ya estamos en el espacio interplanetario, en el vacío del espacio exterior?

Bueno, pues es posible porque… este vacío no está vacío. :-P Aunque la densidad de materia sea muy baja, el medio interplanetario está lleno de polvo, rayos cósmicos, gases y plasma del viento solar. Vamos, que avanzamos a través de otra sopa, muy tenue pero perfectamente real, compuesta por protones, electrones, fotones, núcleos atómicos, átomos enteros, moléculas e incluso granos de polvo completos. Eso, suponiendo que no nos topemos con una piedra algo más gorda de las que abundan por el sistema solar. De hecho, uno de los problemas tecnológicos a resolver para poder construir una nave como la Abbás ibn Firnás es, precisamente, encontrar una manera de que las colisiones a muy alta velocidad contra estas partículas y demás no la aniquilen al instante. Si el mosquito que se estampa contra tu parabrisas lo hiciera ya no a velocidades próximas a las de la luz, sino tan solo a la décima parte (unos 2,5 miligramos a 30.000 km/s), el impacto sumaría aproximadamente 1,13 gigajulios de energía. Es decir, como un cuarto de tonelada de TNT. Imagínate el efecto.

Del mismo modo, un minúsculo grano de polvo cósmico (0,0000000001 gramos) al 95% de la velocidad de la luz lleva tanta energía como una bala pesada de ametralladora del calibre .50 BMG: 19.800 julios. Pero al 95% de la velocidad de la luz no hacemos nada, nuestra nave relativista es una caca que sólo gana un 70% de tiempo de a bordo. O sea que para ir a 100 míseros años-luz de aquí, pasan 30 a bordo. Un rollo. Si queremos hacer esta chulada de viajar a decenas de miles de millones de años-luz en una vida humana tenemos que ir muchísimo más deprisa, enormemente más cerca de la velocidad de la luz. Rozándola. Y a esas velocidades de cero coma seguido de muchos nueves de c, incluso el impacto de un átomo de hidrógeno puede tener la energía de la bala de ametralladora en cuestión. O, según el número de nueves después de la coma, la de una maldita bomba atómica. Teniendo en cuenta que el medio interplanetario puede contener fácilmente cinco millones de partículas o más por metro cúbico –a veces, mucho más–, y que una nave rozando la velocidad de la luz recorre poco menos de trescientos millones de metros por segundo, eso significa que nuestra Abbás ibn Firnás avanza sometida a una ráfaga constante y brutal de impactos que ríete tú del cañón del A-10.

Bien, pues larguémonos del medio interplanetario. ¿Y cómo se hace eso? Sencillo: alejándonos de los planetas, o sea del sistema solar. Es decir, debemos abandonar la heliosfera. Para eso tenemos que superar la heliopausa, la región donde el medio interestelar detiene al viento solar. Lo que pasa es que, claro, entonces nos encontramos con este medio interestelar. Y resulta que no es tan distinto del medio interplanetario: más gas, más polvo y más rayos cósmicos, sólo que con una densidad menor: cualquier cosa entre 400 y un billón de átomos por metro cúbico, según donde nos encontremos. A efectos prácticos, estamos en las mismas: ni nos encontramos en un vacío verdadero, ni mucho menos en algo que pueda llamarse la nada. Como mucho, podríamos afirmar que estamos técnicamente en el vacío, incluso en un vacío ultra-alto. Pero hablando en sentido estricto, ni por casualidad.

Distribución de gases ionizados en parte de nuestra galaxia, registrada por el Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) Northern Sky Survey.

Distribución de gases ionizados en parte de nuestra galaxia, registrada por el Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) Northern Sky Survey. Imagen: © Haffner, L. M. et al, (2003), Astrophysical Journal Supplement, 149, 405. El Wisconsin H-Alpha Mapper está financiado por la US National Science Foundation. (Clic para ampliar)

Nada, nada, sigamos adelante. Conforme nos alejamos de la Vía Láctea y sus estrellas, nubes de gas y demás, pasamos suavemente al medio intergaláctico y el medio intra-cúmulos. Aquí ya queda muy poquito polvo y cosas de esas, pero sigue habiendo átomos de hidrógeno a razón de uno por metro cúbico más o menos, junto a potentes campos electromagnéticos. Este hidrógeno puede llegar a estar muy caliente, a miles e incluso millones de grados (y por eso se encuentra en estado plasmático fuertemente ionizado), pero como es tan, tan tenue la temperatura efectiva que te encontrarías si abandonases la Abbas ibn Firnás sería únicamente la correspondiente a la radiación de fondo cósmico: 2,73 grados por encima del cero absoluto. Es decir, poco más de 270ºC bajo cero.

Eh… y entonces, ¿por qué ese gas tan tenue se mantiene tan caliente? Pues porque está en movimiento. Tiene que haberse movido y seguir moviéndose muy rápido para escapar de las galaxias, los supercúmulos y todos esos bicharracos gigantescos con sus monumentales tirones gravitatorios. Y dicho un poco a lo burdo, la temperatura termodinámica mide eso: cuánto se mueven las partículas que constituyen un medio. Como ahí en el casi-vacío no hay nada que las pare (y a veces ocurren fenómenos que las aceleran), pues decimos que se mantienen a alta temperatura. Eso sí, como tú te salgas de la nave, te vas a congelar de tal modo que el nitrógeno líquido te parecerá café calentito. Otra curiosidad del medio intergaláctico es que la mayoría de la materia bariónica de este universo –la “normal”, la que nos forma a ti y a mí– está ahí. Ni en las estrellas, ni en los planetas, ni en las grandes nebulosas, ni nada: entre el 40% y el 50% de la materia bariónica existe en forma de este plasma de hidrógeno ultra-tenue que rula por el espacio intergaláctico, y el resto se reparte entre todo lo demás.

Y esto es lo que hay. Incluso en lo más profundo de esos grandes vacíos, siempre nos vamos a encontrar un poquito de algo; típicamente, este plasma de hidrógeno fuertemente ionizado. En cuanto a la nada, la palabra nada no se usa en ciencia. No equivale al número cero ni ninguna otra cosa por el estilo. De hecho, no tiene un significado científico riguroso: es más filosófica que otra cosa. Si me pusieras entre la espada y la pared, con la espada en la garganta, te la definiría con cierta sonoridad científica como un estado carente de espaciotiempo y temperatura, y por tanto de entropía. Por supuesto, tal estado ni existe ni es posible en este universo. Si me apretaras la espada un poco más, hasta el instante ese en que empieza a salir una gotita de sangre por la parte de la yugular, añadiría que la nada se podría describir como el no-universo, o el estado de la realidad si no se hubiera producido el Big Bang. Pero nada de esto es exactamente riguroso. La nada es… eso, nada, en el sentido de algo que no existe. :-P

¡Pues sí que estamos buenos! Resulta que queríamos hablar del vacío y la nada, y ni existe el vacío, ni existe la nada. No en sentido estricto, al menos. Incluso si hallásemos una región del espacio en estado fundamental, sin ninguna partícula de ninguna clase, lo que llamamos el vacío cuántico… seguiríamos encontrando, como mínimo, campos electromagnéticos que lo atraviesan, fluctuaciones cuánticas como consecuencia del principio de incertidumbre, o lo que quiera que origine la energía del vacío para dar lugar a fenómenos como el efecto Casimir. En fin: que la nada no es, el vacío es un tecnicismo y este es un universo maravilloso que cada día nos sorprende más.

Bibliografía:

72 Comentarios
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (25 votos, media: 4,76 de 5)
Loading...Loading...
Be Sociable, Share!

En Murcia, viernes 12 de septiembre, 19:00h

Bueno, pues para empezar el curso con buen pie, daremos una charlita con los amigos de Asociación de Divulgación Científica de la Región de Murcia. ;-) Así que:

Viernes, 12 de septiembre, 19:00h

¿Hay alguien ahí?

(Sobre las posibilidades de vida extraterrestre)

En el Bar Kennedy, Callejón Burruezo, 3 (zona Nueve Pisos), Murcia. (Ver mapa)

Y luego, como siempre, intentaremos salir a dar una vuelta para hablar de lo que nos apetezca.

Charla de Yuri en Murcia, viernes 12 de septiembre de 2014 a las 19:00h: "¿Hay alguien ahí? (Sobre las posibilidades de vida extraterrestre)"

Charla de Yuri en Murcia, viernes 12 de septiembre de 2014 a las 19:00h: “¿Hay alguien ahí? (Sobre las posibilidades de vida extraterrestre)” ;-)

 

18 Comentarios
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (7 votos, media: 4,86 de 5)
Loading...Loading...
Be Sociable, Share!

Brotes de rayos gamma

Las explosiones más energéticas del universo conocido ocurren a diario pero siguen siendo, en gran medida, un misterio.

Brote de rayos gamma GRB 080319B

El brote de rayos gamma GRB 080319B provocó el suceso más luminoso del universo conocido hasta la actualidad (en el espectro óptico) sobre las 06:12 UTC del 19 de marzo de 2008. Su “afterglow” (ver texto) pudo verse por la Constelación de Boötes con el ojo desnudo durante unos 30 segundos (magnitud aparente: 5,8) desde… 7.500 millones de años luz (z = 0,937). Con toda seguridad habrá habido otros muchos antes, pero fue la primera vez que supimos lo que estábamos viendo. Así, es también el suceso más remoto observado jamás por un ojo humano sin ayuda alguna, siendo consciente de tal hecho. Normalmente, el objeto más lejano que puede verse sin instrumentos es la Galaxia del Triángulo, a 2.900 millones de años-luz. Imágenes captadas por el Telescopio de Rayos X (izda.) y el Telescopio Óptico-Ultravioleta (dcha.) del Observatorio Espacial Swift (NASA/GSFC). (Clic para ampliar)

Imagínate una explosión. Una gorda. Gordísima. ¿Como la bomba Zar (~2,1 x 1017 J) o la erupción del Krakatoa (~8 x 1017 J)? No, no, qué va. Eso son petardillos. ¿Quizá como el impacto que se cargó a los dinosaurios (~5 x 1023 J)? Ni de lejos. Mucho más. Bueno, pues… ¿qué tal una supernova (~1 foe, o 1044 J)? ¡Ahora empezamos a entendernos! Por ahí empiezan a andar los brotes de rayos gamma (GRB), que vienen a ser como esto de los brotes verdes, pero aún más a lo bestia. Algunos, como GRB 080916C, detectado en la constelación de Carina el 16 de septiembre de 2008, llegan a los 8,8 x 1047 J; lo que los convierte en los fenómenos más energéticos del universo presente, en competencia directa (y seguramente vinculados con) algunas hipernovas.

El descubrimiento de los brotes de rayos gamma fue casual, derivado de los miedos de la Guerra Fría. Los Estados Unidos temieron que la Unión Soviética pudiera realizar pruebas atómicas en el espacio tras la firma del Tratado de prohibición parcial de ensayos nucleares de 1963, así que lanzaron unos satélites para saber si tal cosa sucedía. Estos fueron los satélites Vela (del español velador, término con el que se conoce popularmente en Nuevo México a los vigilantes nocturnos), con detectores para captar las potentes emisiones de rayos X, gamma y neutrones que caracterizan a las explosiones atómicas. Pero, un momento: ¿qué es esto de los rayos gamma?

De los espectros de la luz y sus colores.

Ya te conté en este blog lo que es la radiactividad. También hemos tocado alguna vez, aunque más por encima, lo del espectro electromagnético. Verás: hay un montón de fenómenos en este universo que son capaces de emitir fotones, en forma de ondas electromagnéticas, a frecuencias muy distintas. La forma más conocida de radiación electromagnética es la que pueden ver nuestros ojos: la luz. Otra que también conocemos todos es la radio. Y seguro que también te suenan los rayos X, que se usan para hacer radiografías.

El espectro electromagnético.

El espectro electromagnético.

Todos estos fenómenos son exactamente lo mismo: radiación electromagnética, a distintas frecuencias de onda. Por ejemplo, la radio funciona a frecuencias más bajas que la luz, mientras que los rayos X lo hacen a frecuencias más altas. Nuestros ojos no son más que receptores de esta radiación electromagnética, pero sólo pueden captarla en ese estrecho rango de frecuencias entre (más o menos) 390 y 700 nanómetros (nm) al que llamamos “luz.” Y los colores son las distintas frecuencias de este rango que podemos ver. Por ejemplo, si la luz que llega a nuestros ojos lo hace en la parte baja de estas frecuencias, en torno a los 700 nm, la vemos de color rojo. Si, por el contrario, está en la parte alta, vemos el color añil (420 – 450 nm) o incluso el violeta (380 – 420 nm). Entre medias están, por ejemplo, el amarillo (570 – 590 nm), el verde (495 – 570 nm) o el azul (450 – 495 nm). Así es como nuestros ojos ven el mundo que nos rodea, a todo color.

¿Y qué pasa cuando la frecuencia de esta radiación está por encima o por debajo de ese rango que podemos ver? Bueno, pues que… ya no podemos verla. :-P Nuestros ojos no dan para más. Pero eso no significa que no esté ahí, o que no podamos construir aparatos para captarla. Por ejemplo, un receptor de radio (o de televisión, o de telefonía móvil, o del Wi-Fi de Internet…) no es sino una especie de “ojo” que los humanos sabemos fabricar para “ver” esta “luz invisible” cuando su frecuencia es inferior a cien micrómetros, y podemos usarla para transmitir cosas como el Sálvame, las solicitudes de aterrizaje al controlador de tráfico aéreo o nuestros mensajes del WhatsApp. El radar también funciona en este rango de frecuencias inferiores a las de la luz visible. O los microondas.

Se da la circunstancia de que la frecuencia de estas ondas electromagnéticas está directamente relacionada con su energía. Cuanto más alta la energía, más alta la frecuencia, y viceversa. A frecuencias muy altas, por encima de la luz visible, los fotones vienen tan bravos que son capaces de ionizar la materia con la que se encuentran. Decimos entonces que esa radiación electromagnética se ha convertido en una forma de radiación ionizante, y esto son ya las cosas que hace la radiactividad. A energías y frecuencias muy altas, más allá de los rayos X, la llamamos radiación gamma, o rayos gamma. O sea, que los rayos gamma son como la luz, o las ondas de radio, sólo que a las energías y frecuencias más altas de todo el espectro electromagnético. En este caso, los aparatos adecuados para “verlos” son los contadores Geiger u otros dispositivos por el estilo.

La anomalía Vela.

Hay diversos fenómenos capaces de producir rayos gamma, tanto naturales como artificiales. Entre ellos se cuentan, por supuesto, la detonación de armas nucleares, que los generan en cantidades enormes. Por esta razón, esos satélites Vela de los amerikantsy que te contaba al principio llevaban dispositivos para detectarlos y así saber si alguien se había saltado el tratado con una prueba atómica en el espacio.

Y a las 14:19 UTC del 2 de julio de 1967, efectivamente, los satélites Vela 3 y Vela 4 detectaron una emisión masiva de rayos gamma. Sólo había un pequeño problema. Esta emisión no se parecía en nada a la de un arma nuclear, que suele consistir en uno o dos brevísimos pulsos con menos de una millonésima de segundo de duración y una milésima de separación. (En la práctica, con la tecnología de la época, incapaz de distinguir los dos rapidísimos pulsos de un arma termonuclear, un solo flash inicial seguido de un progresivo “fundido a negro.”) Pero lo que detectaron Vela 3 y 4  era algo totalmente distinto: dos pulsos, el primero de un cuarto de segundo largo y el siguiente de dos o tres segundos, separados por un segundo completo entre sí. Esto:

GRB 670702

Emisión captada por el satélite Vela 4 el 2 de julio de 1967 a las 14:19 UTC, que después se convertiría en el primer brote de rayos gamma conocido, con el identificador GRB 670702. Obsérvese la larga duración del segundo pulso y la separación entre ambos, incompatible con ningún diseño posible de arma nuclear. Imagen: Klebesadel, Strong, Olson, ApJ (1973) vía Sandra Savaglio (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching) en First Gamma-Ray Bursts, Workshop CosmoFirstObjects, LAM, Marsella, mayo de 2011. (Clic para ampliar)

Y esto no se corresponde con ningún diseño conocido o teorizado de un arma nuclear (o termonuclear.) No es posible, simplemente no funcionan así. Esto era un fenómeno totalmente nuevo y distinto; lo que viene siendo un descubrimiento. Pero, lamentablemente, los satélites Vela 3 y 4 eran demasiado primitivos para determinar el origen de la emisión. Sus científicos al cargo intuyeron acertadamente que se trataba de alguna clase de enigma astrofísico… y, como no tenía relevancia militar y además el programa era secreto, lo archivaron. No se publicó hasta 1973. Ahora lo conocemos como el brote de rayos gamma GRB 670702 (GRB, por gamma ray burst y 67/07/02 por 2 de julio de 1967), y fue el primero que conoció la humanidad.

La (casi) inconcebible explosión.

Firma de 12 brotes de rayos gamma.

“Firma” de doce brotes de rayos gamma distintos, captada por el instrumento BATSE del Compton Gamma Ray Observatory (NASA). Como puede observarse, no hay dos iguales. Imagen: Wikimedia Commons. (Clic para ampliar)

Al principio, se pensó que estos brotes de rayos gamma eran fenómenos que ocurrían en nuestra propia galaxia, y por tanto no eran tan energéticos (o sea, creíamos que eran como una lámpara que brillaba más cerca, y por tanto no brillaba tan fuerte.) Sin embargo, el 8 de mayo de 1997, el satélite ítalo-holandés BeppoSAX detectó uno llamado GRB 970508, y pudieron determinar que había sucedido a seis mil millones de años-luz de la Tierra, es decir, una barbaridad: unos sesenta mil trillones de kilómetros. Eso es un seis seguido de veintidós ceros. Con la nave espacial más veloz que hemos construido hasta el momento, necesitarías unas ocho mil trescientas veces la edad del universo para llegar hasta allí. Yendo en línea recta y ligerito.

Desde entonces, se ha establecido que todos los brotes de rayos gamma detectados hasta la actualidad proceden de fuera de la Vía Láctea, y muy lejos. El más cercano de todos, GRB 980425, fue captado en una galaxia situada a 125 millones de años-luz. O sea, unas cincuenta veces más lejos que M31 Andrómeda, bien fuera de nuestro Supercúmulo Local (ver Esta es tu dirección, en este mismo blog.) Por el extremo contrario, el más distante –GRB 090429B– procede del universo primitivo, a 13.140 millones de años-luz (z = 9,4), lo que lo convierte en uno de los sucesos más remotos y antiguos que hemos observado. En principio nada impide que pueda formarse uno en nuestra propia galaxia, pero hasta ahora vienen todos de muy, muy lejos. Se ha postulado que un brote de rayos gamma próximo podría provocar una extinción masiva en la Tierra, pero eso probablemente no ha ocurrido en todo el tiempo que llevamos aquí (pese a que existen algunas dudas sobre el agente que disparó las extinciones masivas del Ordovícico-Silúrico, hace unos 440 millones de años.)

Resultó que son un fenómeno bastante común: estamos detectando uno cada día, de promedio, todos ellos a distancias inmensas. Como te digo, el más cercano de todos fue GRB 980425, a 125 millones de años-luz. Pero no presentan ninguna periodicidad específica y no hay dos iguales; cada brote de rayos gamma tiene una firma característica. Sin embargo, sí que los hay de dos tipos: los cortos y los largos. Los cortos duran menos de dos segundos y presentan un afterglow (postluminiscencia, a menudo visible en el espectro óptico) muy breve. Los largos son los que duran más de dos segundos, y algunos mucho más. Unos cuantos superan los 10.000 segundos, y se les llama ultralargos. Y luego hay otros –por ejemplo, GRB 110328A– que pueden durar dos días y seguir detectándose en la banda de rayos X durante meses, a los que se les llama en inglés tidal disruption events, lo que se podría traducir como sucesos de ruptura por marea.

Distribución típica de la duración de los brotes de rayos gamma (GRB)

Distribución de la duración de una muestra típica de brotes de rayos gamma. Imagen: NASA.

Durante mucho tiempo, los astrofísicos se dedicaron a buscar objetos que pudieran producir estos brotes de rayos gamma, sin encontrar ninguno en particular. Esto sugería que se originan en estrellas o galaxias muy lejanas, de las que el cielo está lleno. Satélites científicos como el soviético Granat, el estadounidense HETE-2, Swift, Fermi o el Compton Gamma Ray Observatory, junto a elementos de la red internacional ISON, entre otros, permitieron estudiarlos con mayor profundidad. Buscaban, fundamentalmente, a los progenitores; esto es, qué clase de fenómeno es capaz de producir semejantes salvajadas de energía en un tiempo tan breve.

Origen de los brotes de rayos gamma.

Origen de los brotes de rayos gamma proyectados sobre el mapa celeste. Puede observarse que tienen una distribución isotrópica, es decir, que proceden de todas las partes del universo (y no, por ejemplo, sólo del plano de nuestra galaxia.) Imagen: Instrumento BATSE / CGRO / NASA vía Wikimedia Commons.

A finales del siglo pasado y principios de este fue quedando generalmente aceptado que al menos algunos brotes largos se originan en ciertas hipernovas, una cosa parecida a las supernovas, pero todavía más a lo bruto. ¿Y qué son estas supernovas, o hipernovas?

De la muerte de las estrellas.

Todas las estrellas, como nuestro Sol, son básicamente grandes aglomeraciones de hidrógeno (el elemento más común del universo, con mucha diferencia, procedente de la nucleosíntesis primordial) que tienden a colapsar sobre sí mismas por la acción de la gravedad. Conforme “caen sobre sí mismas”, hay un punto donde la presión, y con ella la temperatura, son tan altas que el hidrógeno comienza a fusionar en una reacción termonuclear que produce, mayormente, helio y grandes cantidades de energía. Entonces la estrella naciente se agita como en un parto un poco cabrón hasta encontrar un punto de equilibrio entre la gravedad que sigue haciéndola colapsar y toda esa energía que tiende a disgregarla. La mayoría acaban estabilizándose en algún punto de la secuencia principal. Así nace una estrella. Durante su vida, produce también el resto de elementos que conocemos, mediante el proceso de nucleosíntesis estelar. De la nucleosíntesis primordial y estelar salen todos los átomos que nos constituyen, todo lo que somos.

Al igual que tú y que yo, las estrellas no viven para siempre. Conforme van consumiendo su hidrógeno, comienzan a morir. Pero mueren de distintas maneras, dependiendo más que nada de su tamaño. Las más pequeñas, duraderas y corrientes (más del 76,5% de las que hay en el cielo) son enanas rojas (hasta un 40% de la masa de nuestro Sol.) Las enanas rojas van fusionando su hidrógeno muy lentamente, tanto que continúan todas ahí y seguirán durante muchísimo tiempo. Estimamos que muy poquito a poco irán transformándose en enanas azules, blancas y finalmente negras. O sea, que morirán apagándose pacíficamente. Para cuando se apaguen las últimas, este universo habrá dejado ya de producir estrellas nuevas, habrá abandonado la era estelerífera y se adentrará profundamente en la era degenerada, camino de la de los agujeros negros, la era oscura y la muerte térmica. O cualquiera otra de las formas curiosas como desapareceremos. Todas estas cantidades de tiempo se miden en potencias muy altas de diez; lo que comúnmente llamamos eternidad (aunque técnicamente no lo sea ;-) ).

UY Scuti comparada con el Sol

La hipergigante roja variable UY Scuti, a unos 9.500 años-luz, en comparación con nuestro sol. Aunque es la mayor estrella conocida por diámetro y volumen, no es la que tiene más masa; a día de hoy, este honor le corresponde a R136a1, en la Nebulosa de la Tarántula, Gran Nube de Magallanes, a aprox. 165.000 años-luz. Imagen: Wikimedia Commons. (Clic para ampliar)

Luego tenemos, por ejemplo, las enanas naranjas y las amarillas, como nuestro Sol. Estas son más bravitas y aunque viven mucho menos (unos 10.000 millones de años), se niegan a morir sin dar algo de guerra. Cuando una enana amarilla agota el hidrógeno de su núcleo, comienza a expandirse hasta convertirse en una gigante roja durante algún tiempo (este será el momento en que el Sol abrasará definitivamente la Tierra), hasta sufrir un primer estertor bastante violento llamado el flash del helio, porque es el momento en el que empieza a fusionar… eso, helio, mediante el proceso triple-alfa, produciendo carbono. Durante estos fenómenos, la estrella pierde buena parte de su masa original en forma de espectaculares nebulosas planetarias. Al final termina convertida también en una enana blanca, como les ocurría a las enanas rojas del párrafo anterior, y va apagándose poco a poco hasta quedar igualmente reducida a una enana negra por los siglos de los siglos.

Sin embargo, en este universo hay estrellas mucho mayores, como las supergigantes e hipergigantes. Por convención, las supergigantes tienen como mínimo ocho veces más masa que nuestro Sol y las hipergigantes pueden pasar de cien masas solares. Se suponía que hay un límite máximo de 120 a 150 masas solares por encima del cual las estrellas no pueden darse en este periodo de la historia del universo. Sin embargo, ahora sabemos que existen cosas como R136a1, una Wolf-Rayet a la que le estimamos unas 265 masas solares Así que en estos momentos no tenemos muy claro dónde está ese límite máximo, si es que lo hay; creen que esta clase de monstruos son el resultado de la unión de varias estrellas más pequeñas. Por cierto que, hablando de tamaño, estas estrellas con tanta masa no son necesariamente las más grandes en volumen, y de hecho no lo son. Las estrellas más voluminosas, “más grandes” que conocemos son otras distintas, como UY del Escudo o NML del Cisne, que “sólo” tienen unas decenas de masas solares, pero su radio es en torno a 1.700 veces mayor. Si nuestro Sol fuese así, llegaría hasta cerca de Saturno y tanto nosotros como Mercurio, Venus, Marte y Júpiter estaríamos dentro. O, mejor dicho, no estaríamos.

Estas gigantonas viven muy poquito tiempo, apenas unos millones de años, pero no les gusta morirse por las buenas. Tienen la molesta costumbre de irse con unas despedidas francamente violentas a las que llamamos supernovas y, cuando el petardazo es descomunal, hipernovas. Como te decía al principio, expresar la potencia de estas explosiones a escalas humanas es difícil: una supernova normalita es entre 500 y 1.000 cuatrillones de veces más energética que la bomba termonuclear más poderosa que hicimos jamás. Vamos a intentarlo. Imagínate todos los granos de arena de todas las playas de la Tierra. Supón que cada grano de arena es una bomba del Zar. Hazlas estallar todas a la vez. Y ahora multiplícalo por entre 500.000 y un millón. Esa es la energía de una sola supernova común. Cuando explotan, brillan más que toda la galaxia por unos instantes. Y si hablamos de una hipernova, vuélvelo a multiplicar por cien. Además, no se conforman con eso, las jodías. Después, se convierten en una estrella de neutrones o incluso un agujero negro (y no, Stephen Hawking no dijo que los agujeros negros no existan, al menos para los que nos gusta leer las frases completas antes de abrir la boca.)

Jet relativista de la galaxia M87.

El jet relativista que emite la galaxia M87 (el “manchurrón brillante” arriba a la izqda.) captado en luz visible por el telescopio espacial Hubble en julio del año 2000. Estos jets están compuestos por electrones y otras partículas viajando a velocidades próximas a las de la luz, y como puede verse en este caso, pueden ser mucho mayores que la propia galaxia. Este se origina en un agujero negro supermasivo situado en el centro de la galaxia, rodeado por un disco de gas súpercaliente que le entrega constantemente masa para “tragarse.” Los brotes de rayos gamma podrían ser un fenómeno de naturaleza análoga. Imagen: Hubble Heritage Team / NASA. (Clic para ampliar)

Los astrófísicos siguen estudiando los mecanismos exactos que causan estas explosiones fabulosas, pero en general, se sabe que hay al menos dos causas distintas: el embalamiento térmico por ignición rápida del carbono y el colapso gravitatorio del núcleo estelar. Y se ha podido establecer una correlación entre algunas de estas supernovas –o hipernovas– que estallan por colapso gravitatorio y algunos brotes de rayos gamma largos, como GRB 980425 o GRB 030329. Así, los brotes de rayos gamma podrían ser los jets relativistas que se originarían al formarse la estrella de neutrones o el agujero negro, cuando coincide que apuntan directos hacia la Tierra. Esto de los jets relativistas es otra barbaridad cósmica, monstruosas emisiones de materia en estado plasmático a casi la velocidad de la luz que pueden tener cientos de miles de años-luz de longitud. Ya hablaremos de ellos en otro momento.

Según la explicación convencional, que le tomo prestada a la Universidad de Stanford, un brote de rayos gamma funcionaría más o menos así: bien porque una estrella gigantesca agoniza en forma de hipernova, o por la unión de dos objetos muy densos y compactos (como dos estrellas de neutrones), surge un agujero negro. El primer caso produciría los brotes largos y el segundo, los cortos. Los gases que quedan alrededor constituyen un disco de acreción que, al interactuar con el agujero negro, generan por sus “polos” un par de estos jets relativistas de partículas elementales propulsadas a velocidades muy próximas a las de la luz, más rayos gamma de baja energía.

En estos jets ni la presión, ni la temperatura ni la densidad son uniformes, lo que genera ondas de choque internas cuando sus partes más rápidas chocan con las más lentas. Conforme el jet se aleja del agujero negro recién formado, hace también impacto contra el medio interestelar, creando unas nuevas ondas de choque: las “externas.” Estas ondas de choque aceleran las partículas aún más. Pero, al mismo tiempo, las partículas interactúan con los campos magnéticos circundantes, que durante un fenómeno así son muy potentes. Esto hace que pierdan parte de su energía emitiendo fotones mediante radiación sincrotrónica y efecto Compton inverso.

El saldo entre la energía ganada como consecuencia de las ondas de choque y la perdida mediante radiación sincrotrónica determina la energía máxima de los fotones emitidos. Los de más alta energía constituyen el brutal pico de rayos gamma que componen el brote. Los de menor energía darían lugar a la postluminiscencia (“afterglow”) que se observa después del brote. Es decir, como en este esquema:

Generación de un brote de rayos gamma.

Generación de un brote de rayos gamma. Imagen original: NASA Goddard Space Flight Center. (Clic para ampliar)

El resultado sería algo muy parecido a lo que se ve en este video producido por el Centro Goddard de la NASA:

Sin embargo, el 27 de abril de 2013, detectamos otro muy potente: GRB 130427A, por ahí por la constelación de Leo, a unos 3.600 millones de años-luz de distancia. Su larga duración y su brillo extremo permitieron que nuestros instrumentos más modernos lo registrasen con todo detalle. Y, como decía mi abuelo, se llevó por delante un buen porción de todas estas hipótesis. En esencia, las características de GRB 130427A son incompatibles con la idea de que la postluminiscencia (“afterglow”) tenga su origen en un fenómeno de radiación sincrotrónica. Con lo cual, al menos esa parte del modelo, y puede que el modelo entero, se nos va a tomar por donde tú ya sabes.

Eta Carinae

Eta Carinae tal como la vio el Telescopio Espacial Hubble, con sus inmensas nubes de materia proyectada que forman la Nebulosa del Homúnculo. En realidad es un sistema binario, pero la estrella que nos puede obsequiar con un brote de rayos gamma próximo es el punto brillante en el centro de la nebulosa. Situada en nuestra propia galaxia, a unos 7.500 años luz, y extremadamente masiva e inestable, podría explotar en forma de hipernova en cualquier momento. :-P Imagen: Nathan Smith (Universidad de California en Berkeley) / NASA. (Clic para ampliar)

¿Te cuento la verdad sencilla? La verdad sencilla es que todavía no lo tenemos claro. Incluso antes de que este GRB 130427A nos diese la sorpresa, no teníamos ningún modelo que explicase todos los brotes de rayos gamma observados. Hay indicios, pistas, correlaciones, opiniones, conjeturas, hipótesis bien fundadas, pero eso es todo. Y en cuanto a los sucesos de ruptura por marea (tidal disruption events), los llamamos así porque nos parece que ocurren cuando un agujero negro supermasivo desgarra y se traga una estrella. Pero sólo nos lo parece. Son fenómenos tan lejanos que nuestros instrumentos actuales todavía no pueden ver bien lo que ocurre antes y después, y mucho menos dentro. Es un poco como intentar deducir el diseño y funcionamiento de un rifle estudiando el sonido de unos disparos remotos.

En general, sabemos que los brotes de rayos gamma están ahí porque son tan energéticos que lo difícil sería no detectarlos. Sí, a mí también me da muchísima rabia no poder contarte cómo funcionan con todo detalle y certeza. ;-) Pero es que precisamente la ciencia, a diferencia del dogma, va de esto: cuando no sabemos algo, lo decimos y seguimos estudiando hasta descubrirlo. Pues, como dijo el matemático David Hilbert: “Debemos saber. Sabremos.”

***

PD1. Según nuestra comprensión actual, la candidata más próxima a obsequiarnos con un brote de rayos gamma (suponiendo que su haz relativista apunte hacia la Tierra) es la gigantesca Eta Carinae, a apenas 7.500 años-luz de aquí, en nuestra propia galaxia. Con más de cien masas solares, esta variable luminosa azul explotará en forma de supernova o hipernova en algún momento del próximo millón de años; el instante exacto es impredecible con nuestro conocimiento presente. De hecho, ya nos envió un recadito en 1841 bajo la forma de una falsa supernova, dando lugar a la Nebulosa del Homúnculo. Hasta sería posible, aunque no se cree probable, que haya estallado ya y el premio gordo venga de camino. :-P Pero hasta donde sabemos, algo así sólo habría ocurrido una vez en toda la historia de la vida, y aunque pudo formar parte de los procesos que dispararon una extinción masiva, no lo hizo por sí solo.

PD2. En cuanto a “supernovas normales” (quiero decir, sin un brote de rayos gamma asociado), la candidata más próxima es IK Pegasi B, a 150 años-luz de aquí, pero es chiquitaja y no se darán las condiciones necesarias para que explote hasta dentro de muchos millones de años. Una más gorda podría ser Betelgeuse, a seiscientos y pico años-luz, pero tampoco es probable que nos vaya a hacer mucho mal. De hecho, parece ser que en torno al año 1.200 (sí, en plena Edad Media) nos arreó una desde la misma distancia y ni nos enteramos. En el hielo antártico hay indicios de otros tres impactos supernóvicos durante los siglos X-XI. Y en los árboles japoneses, señales de un posible brote de rayos gamma corto y próximo que habría ocurrido en torno al año 775, coincidiendo con un cierto “crucifijo rojo” que apareció en los cielos británicos según la Crónica Anglosajona. Aquí seguimos, como si tal cosa. ;-)

PD3. No, por desgracia, lo de la galaxia M31 Andrómeda del pasado 27 de mayo a las 21:24 UTC no fue un brote de rayos gamma. Una pena; imagínate todo lo que habríamos podido aprender de un GRB tan próximo. :-P Pero bueno, a cambio te dejo un bonito video de la NASA, con una simulación por superordenador de cómo dos estrellas de neutrones se desintegran entre sí para formar un agujero negro, lo que es una de las posibles fuentes de brotes de rayos gamma cortos: ;-)

Bibliografía:

Ah, y si te apetece un poco de hardcore del güeno sobre fuentes cósmicas de rayos gamma y otras cosillas por el estilo, pásate por esta parte del blog de la mula Francis. ;-)

48 Comentarios Trackbacks / Pingbacks (3)
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (27 votos, media: 4,96 de 5)
Loading...Loading...
Be Sociable, Share!

BIG’95: El gran tsunami del Mediterráneo español

Hola, ola. :-|

Maremoto de Lisboa del 1 de noviembre de 1755.

El maremoto del 1 de noviembre de 1755 llega a la ciudad de Lisboa, ya gravemente dañada e incendiada por el terremoto precedente. Grabado: G. Hartwig, “Volcanoes and earthquakes”, Longmans, Green & Co., 1887. (En la colección de la Universidad de Wisconsin – Madison)

Tsunami de 2004 en Banda Aceh, Indonesia.

Banda Aceh, Indonesia, después del tsunami de 2004. Indonesia sufrió unos 175.000 muertos sin que el nivel del mar subiera más de diez metros en la práctica totalidad del país. La gran cantidad de población costera viviendo en casitas bajas de poca resistencia situadas en llanuras contribuyó significativamente a la catástrofe. Imagen: Wikimedia Commons. (Clic para ampliar)

Cuando oímos hablar de tsunamis, solemos pensar en Asia, y muy especialmente en el país que nos dio la palabra: Japón. Ciertamente, los maremotos que se dan en algunas costas asiáticas son terribles, debido a una mezcla de factores geológicos, geográficos y superpoblación (y, últimamente, añadiría yo que por ciertas centrales nucleares cuyas defensas contra los mismos resultaron ser ridículas.) Pero no son los únicos. Se da la circunstancia de que la Península Ibérica es otra de las regiones con riesgo maremotriz. Engaña, porque por estos lares no son tan frecuentes y tampoco suelen ser tan intensos. Pero el riesgo existe.

No otra cosa fue el gran terremoto y tsunami de Lisboa del día de Todos los Santos de 1755, que ya te comenté en este blog. Se le suele llamar “de Lisboa” y “de Todos los Santos” porque prácticamente aniquiló la capital portuguesa, matando (entre muchas otras personas) a una montaña de gente que se encontraba en las iglesias celebrando esa festividad, o buscó refugio en ellas. Se calcula que hubo unos 40.000 – 60.000 muertos, sobre una población en la época de 275.000 habitantes. Semejante tragedia alentó notables dudas sobre la divinidad, sus atributos, su bondad y su poder protector, alejando a muchos pensadores influyentes de la teodicea de Leibniz, contribuyendo significativamente a la difusión del racionalismo ilustrado y, de paso, creando la sismología moderna. Fue tan gordo que hubo un antes y un después de la catástrofe “de Lisboa” en la cultura occidental.

Pero yo lo entrecomillo porque no fue sólo Lisboa. El maremoto, originado en la falla Azores-Gibraltar, golpeó con fuerza desde Irlanda al Senegal. Al Sur de la Península Ibérica, causó devastación y mortandad entre el Algarve portugués y la provincia de Cádiz, con olas a las que se les han estimado hasta quince metros de altura. Se llevó por medio Ayamonte, matando a unas mil personas, más un número indeterminado de pequeñas comunidades costeras. Por su parte, el terremoto, estimado en una magnitud de 8,5, causó daños importantes en lugares tan lejanos como Valladolid o Ciudad Real. Algunas fuentes afirman que las víctimas totales rondaron las 90.000.

Animación del tsunami del Atlántico de 1755, según el modelo computacional RIFT.
Puede observarse cómo en media hora ya estaba barriendo todo el Golfo de Cádiz.
Estudio realizado por la NOAA / NWS / Pacific Tsunami Warning Center.

Terremoto y tsunami de Mesina de 1908.

El terremoto y tsunami de Italia del 28 de diciembre de 1908 mató a 123.000 personas y destruyó las ciudades de Mesina y Reggio Calabria en su práctica totalidad. Foto: Wikimedia Commons. (Clic para ampliar)

El Mar Mediterráneo tampoco es inmune a los tsunamis, sobre todo en su parte central y oriental, con fuerte actividad sísmica. El historiador griego Heródoto de Helicarnaso ya nos cuenta que, en el año 479 aEC, durante un asedio a la ciudad de Potidea, los atacantes persas que aprovechaban un repentino y sorprendente descenso del nivel del mar para atravesar el istmo fueron sorprendidos por una gran ola como nunca se había visto antes y perecieron ahogados. Aunque Heródoto era un liante, habitualmente considerado al mismo tiempo el padre de la historia y el padre de la mentira, esto describe el comportamiento de ciertos tsunamis bastante bien y puede que el relato se sustente en un hecho real. Heródoto achacó este maremoto a la ira de Poseidón.

El primero que estableció un vínculo directo entre terremoto y maremoto fue otro historiador griego, Tucídides, cuando nos cuenta de uno sucedido en el Golfo Malíaco durante el verano del año 426 aEC. Al parecer, se llevó por medio a todas las poblaciones costeras. Desde entonces, ha habido muchos más. Quizá el más conocido de todos sea el que ocurrió a primera hora de la mañana del 21 de julio de 365 EC. Un fuerte terremoto submarino con epicentro cerca de Creta arrasó Libia y Egipto, y notablemente las ciudades de Apolonia y Alejandría, matando a mucha gente. Aparecieron barcos tres kilómetros tierra adentro. El fenómeno se repitió menos de un milenio después, en el año 1303. Mucho más recientemente, durante la madrugada del 28 de diciembre de 1908, el terremoto y tsunami de Mesina, al Sur de Italia, se llevó por delante a entre cien y doscientas mil personas.

¿Y en el Mediterráneo Occidental, o sea, más o menos las costas españolas y parte del extranjero? Bien, la actividad sísmica en el Mediterráneo Occidental no es tan intensa, pero también suceden. El más reciente así digno de mención fue el 21 de mayo de 2003, a consecuencia del terremoto de Bumerdés, Argelia. Este seísmo les hizo dos mil y pico muertos en tierra a nuestros queridos proveedores de gas natural, pero también inició un pequeño maremoto que, aunque sin causar otras víctimas, provocó bastantes daños en los puertos baleares. Destrozó numerosos pantalanes y hundió más de cien barcos pequeños, recordándonos así su poder.

Pese a ello, hay quien asegura que en el Mediterráneo Occidental no pueden producirse grandes tsunamis (y aquí). Otros, en cambio, dicen que eso no está claro. De hecho, probablemente ya ocurrió al menos una vez, que sepamos. En términos humanos, fue hace mucho tiempo: unos 11.500 años, allá por el Epipaleolítico. Pero en términos geológicos, eso es nada, hace un momentín. Pudo barrer las costas de Castellón, el Sur de Tarragona y las Islas Baleares con olas de hasta unos nueve metros, puede que algo más. Hoy en día lo llamamos el tsunami del BIG’95.

Deslizamiento de tierras BIG'95 y áreas primarias de impacto del tsunami (año 11.500 BP)

Ubicación aproximada del deslizamiento de tierras BIG’95 (Epipaleolítico, año 11.500 BP) y, si se hubiera producido hoy en día, de las áreas primarias de impacto del tsunami que generó. En aquella época la costa estaba más mar adentro y, por tanto, golpeó en regiones actualmente sumergidas. Mejor versión y explicación en la fuente original: Iglesias, O.; Lastras, G. et al. (2012): The BIG’95 submarine landslide-generated tsunami: a numerical simulation. The Journal of Geology, vol. 120, nº 1 (enero 2012.) ISSN: 0022-1376. Mapa: © Google Maps. (Clic para ampliar)

BIG’95.

Frente a las costas de Castellón y Tarragona se extiende una plataforma continental llamada la plataforma del Ebro, al estar básicamente constituida por sedimentos que aportaron este río y sus antecesores al menos desde el Aquitaniense (Mioceno inferior, hace aproximadamente 23 millones de años.) Es muy suave; en algunos puntos, por ejemplo frente a la ciudad de Castellón, hay que alejarse de la orilla más de sesenta kilómetros para que supere los cien metros de profundidad, con lo que gran parte de ella debió estar emergida durante el Último Máximo Glacial. Hace 11.500 años, la línea costera debía estar todavía unos 40-50 metros más baja que ahora, y por tanto 15-20 km mar adentro con respecto a su posición actual.

Sin embargo, esta suave plataforma termina abruptamente. En la zona que nos ocupa, por las Islas Columbretes, la profundidad aumenta deprisa hacia los dos mil metros: la llamada Depresión de Valencia. [Aquí tienes un fichero KMZ del Instituto de Ciencias del Mar (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) para ver toda esta zona con detalle en Google Earth.] Se comprende fácilmente que los bordes de una suave ladera sedimentaria seguida por un desnivel de casi dos kilómetros están pidiendo a gritos un deslizamiento de tierras. Y esto fue lo que ocurrió, hace ahora once milenios y medio: 26 kilómetros cúbicos de sedimentos se desprendieron del borde de la plataforma del Ebro por la parte de las Columbretes para precipitarse hacia la Depresión de Valencia. No fue, ni con mucho, uno de los deslizamientos más grandes que se conocen. Nada que ver con los de Storegga (3.500 km3), en el Mar del Noruega, tres milenios y medio después, cuyo gigantesco tsunami separó definitivamente Gran Bretaña de la Europa Continental. Incluso mucho menos que el de 1929 frente a Terranova (Canadá), con sus 200 km3.

No obstante, debido al acusado desnivel, BIG’95 descendió rapidito, llegando a superar en algún punto los 150 km/h (> 40 m/s.) El conjunto del deslizamiento recorrió más de 110 km depresión abajo en menos de 73 minutos, cubriendo 2.200 km2 de fondo marino. Una masa de más de 50.000 millones de toneladas desplomándose a velocidades que rondan los cien kilómetros por hora (entre 70 y 150) tiene una cantidad notable de energía, y puede transferírsela al medio circundante. En este caso, el agua del mar.

Probablemente, el tsunami se formó durante los primeros minutos del colapso. Lo hizo en dos frentes, uno más rápido que avanzaba hacia las Islas Baleares y otro más lento que retrocedía hacia la costa de Castellón. El frente rápido golpeó la costa Noreste de Ibiza en primer lugar, 18 minutos después, con una ola inicial de hasta ocho metros que llegó sin previo aviso. La siguió una retirada del mar y al menos otra de unos siete que llegó pocos minutos después, y luego otras más pequeñas. Para entonces, el tsunami ya golpeaba Mallorca (en el minuto 27) aunque con olas de menor altura, entre 2 y 4 metros. Sin embargo, un fenómeno de resonancia en el sector de la Bahía de Palma pudo elevar la ola inicial hasta los diez metros por la parte de Santa Ponça. Por suerte, parece ser que las Baleares carecían de población humana en aquellos tiempos.

Animación de la llegada de un tsunami

Cuando un maremoto llega a aguas someras, la amplitud y velocidad de las olas se reducen, pero a cambio su altura aumenta. Imagen: R. Lachaume vía Wikimedia Commons.

Lamentablemente en el minuto 54 el frente lento, más energético, alcanzó la costa peninsular frente a lo que hoy en día sería casi todo Castellón y el Sur de Tarragona, más o menos. Y ahí, con toda probabilidad, había gente. No tanta como hoy en día, desde luego, y menos si pensamos en la temporada alta del turismo. Pero sí personas como los magdalenienses que ocupaban la cueva Matutano, situada en las proximidades. Esos eran homo sapiens, gente de los nuestros y todo ese rollo. Puede que familias, clanes o tribus de pescadores epipaleolíticos. Las costas y su pesca siempre han atraído a la humanidad.

Primero, se fue el mar. A continuación, regresó. El intenso efecto de asomeramiento producido por la propia plataforma del Ebro elevó las olas, puede que hasta los nueve metros. Quizá esto te parezca poco, acostumbrados como ya estamos a oír de tsunamis de cuarenta metros en el Japón, pero créeme, tú no quieres estar en el camino de un maremoto de nueve metros. Nueve metros son tres plantas de un edificio. La mayoría de las víctimas que causan los grandes tsunamis se dan en zonas donde el agua llega con menos de diez metros de altura; los puntos donde realmente superan los treinta son raros, “el máximo.” Durante el maremoto del Océano Índico de 2004, la inmensa mayor parte de los 175.000 muertos que ocasionó en Indonesia estaban en lugares donde la elevación del mar no superó los diez metros y a menudo ni siquiera los cinco. El de 2011 alcanzó la central nuclear de Fukushima con una altura máxima de 14-15 metros y ya sabes la que armó. En la práctica, medio metro basta para arrastrarte. El agua engaña mucho. Cuando llega con semejante fuerza, incluso inundaciones aparentemente pequeñas tienen un poder pavoroso. Y una vez te ha arrastrado, vete a saber dónde acabas, y cómo. De dos a tres metros ahogarán a todo el que no logre subirse a algo o sepa nadar muy bien (y tenga su día de suerte.)

El maremoto de 2004 llega a Banda Aceh, Indonesia.
Obsérvese que no es realmente muy alto, pero sólo en ese sector causó más de 31.000 muertes.

Área a menos de 9 msnm en el sector Burriana - Alcocéber

Cubierta en azul, el área que actualmente se encuentra a menos de 9 metros sobre el nivel del mar en el sector Burriana – Alcocéber. No obstante, cuando el tsunami alcanzó la antigua costa, varios kilómetros mar adentro, tuvo que inundar un área bastante superior debido a la suave inclinación de la plataforma continental del Ebro. Imagen: Google Maps / flood.firetree.net (Clic para ampliar)

El caso es que el tsunami de hace 11.500 años barrió esta costa hoy desaparecida unos kilómetros frente a lo que ahora son Burriana, Almazora, el Grao de Castellón, Benicasim, Oropesa del Mar, Torreblanca, Alcocéber, Peñíscola, Benicarló, Vinaroz, Alcanar, San Carlos de la Rápita y posiblemente hasta el Delta del Ebro (cuya formación es muy posterior, incluso posterior a la época romana.) Es imposible saber cuánta gente vivía ahí en aquellos tiempos. Si hubiese sido en nuestra época, especialmente durante la temporada turística, puede uno imaginarse lo que ocurriría.

Y… ¿puede volver a ocurrir hoy en día? Pues lo cierto es que no se sabe muy bien. Los mismos investigadores que han estudiado el BIG’95 creen que el punto donde se produjo es ahora estable a menos que hubiera un terremoto de bastante envergadura. Reconozco que un servidor se puso algo nerviosito con los terremotos vinculados al Proyecto Castor de Florentino que se produjeron durante el otoño pasado, justamente en esa zona. La presencia de la central nuclear de Vandellós algo más al Norte tampoco resultaba muy tranquilizadora. No obstante, con respecto a esto último, el Consejo de Seguridad Nuclear asegura que desde 2007 ésta dispone de “un nuevo sistema de refrigeración esencial” situado a más de 23 metros sobre el nivel del mar. Además, a raíz de lo de Fukushima, están realizando inversiones para incrementar la seguridad frente a estos fenómenos.

Sin embargo, como yo tengo mi puntito paranoico, nada, poca cosa, lo de los terremotos en una zona que ya pudo provocar un tsunami importante seguía teniéndome mosca. Así que he decidido ponerme en contacto con uno de los autores de la investigación: Galderic Lastras, profesor titular de Geología Marina de la Universidad de Barcelona. El doctor Lastras, por cierto muy gentilmente, me serena: haría falta uno bastante más intenso y cercano al talud continental que los de 2013 para iniciar, por sí solo, un deslizamiento de tierras de este calibre. No obstante, tales deslizamientos ocurren a veces porque sí; es decir, porque la ladera es o se vuelve inestable y simplemente colapsa. Pero por otra parte, el periodo de retorno (el tiempo medio que tarda en volver a ocurrir) es, obviamente, muy largo: este de hace 11.500 años fue el último que ocurrió en el sector. Decía antes que 11.500 años es un tiempo muy breve en términos geológicos, pero muy largo en términos humanos. Las probabilidades de que vuelva a ocurrir durante nuestro tiempo de vida, o el de nuestros hijos y nietos, son francamente bajas. No es imposible, por supuesto. Pero la probabilidad es muy pequeña.

No obstante, quise saber también si estamos muy en bragas o no en el caso de que esta probabilidad tan pequeña llegara a hacerse efectiva. Como ya te digo que yo soy apenas nada paranoico, molesté a Elena Tel (del Instituto Español de Oceanografía), Emilio Carreño (director de la Red Sísmica del Instituto Geográfico Nacional) y Gregorio Pascual (jefe del área de desastres naturales de la Dirección General de Protección Civil), todos los cuales tuvieron la santa paciencia de seguirme la corriente con gran amabilidad.

Vinieron a explicarme que, a pesar de los recortes, se está desarrollando un sistema de alerta contra maremotos en las costas españolas, en su mayor parte utilizando equipos ya existentes y cooperación internacional. Pero que, por su propia naturaleza, alertar de fenómenos cuya llegada se mide en decenas de minutos es complicado. Que ni esto es el Océano Pacífico, donde pueden transcurrir horas desde que se produce el terremoto hasta que llega el maremoto, ni nosotros somos los japoneses, que llevan décadas perfeccionando sus sistemas de la más alta tecnología hasta ser capaces de alertar a la población en cuestión de minutos. Y que en el caso de los tsunamis causados por deslizamientos de tierras, sin un claro terremoto que los genere, puede pasar un buen rato antes de que las boyas marítimas comiencen a indicar que ocurre algo raro. Es la detección del terremoto y sus características lo que nos permite deducir que viene la ola. Los deslizamientos de tierras se pueden captar, pero resultan mucho más ambiguos.

Sobreviviendo al maremoto.

Tilly Smith

Tilly Smith (izda.), de 10 años de edad, había prestado atención a su profe en clase. Así sabía que cuando el mar se va, es para volver con muy mal genio. Gracias a eso y a su entereza, salvó la vida de numerosas personas en una playa de Phuket (Tailandia) cuando llegó el maremoto de 2004, al dar la alerta que nadie más supo dar. Foto: © The Nation, Tailandia.

Me insisten en que la educación es importante. Durante el maremoto del Índico de 2004, una jovencita británica de diez años llamada Tilly Smith salvó a decenas de personas en una playa de Tailandia al recordar lo que les había contado en clase su profesor Andrew Kearney sobre lo que podía pasar cuando el mar se va. Tilly vio que el mar se iba y se lo explicó a sus padres. Su madre no la creía, pero su padre percibió tanta firmeza en sus palabras que avisó a otros bañistas y al personal del hotel donde se alojaban, activando así una evacuación improvisada. Cuando el mar regresó con todo su poder, fue una de las pocas playas del sector donde no hubo ni un solo muerto.

En realidad, la manera más eficaz de salvarse de un maremoto es relativamente sencilla: al primer indicio, corre. No te quedes a mirar. No pases de todo. No comentes la jugada. No intentes recoger tus posesiones ni ir a buscar el coche ni nada por el estilo. Alerta a los demás, intenta ayudar a quienes no puedan valerse por sí mismos y corre como si te fuera la vida en ello, porque te va. Aléjate del agua hacia el lugar más alto posible: montes, lomas, las plantas superiores de edificios resistentes. Si no hay otra cosa, incluso las copas de árboles grandes, difíciles de desarraigar. Lo que puedas. Una diferencia de pocos metros de altura representa la diferencia entre la vida y la muerte. Y si no hay absolutamente nada sólido a lo que subirse, simplemente corre tierra adentro. El maremoto perderá fuerza conforme avance hacia el interior. Si te pilla, intenta agarrarte a algo que flote. Hay gente que ha sobrevivido así.

¿Y cuáles son esos indicios de que viene un maremoto? Pues el primero de todos es un terremoto percibido en una zona costera. Si estás cerca de la orilla (incluyendo la de los ríos y canalizaciones próximos al mar) y notas un terremoto, ponte en alerta. A lo mejor no pasa nada, la mayoría de veces no pasará nada, pero tú presta atención. Por desgracia, este indicio no es de fiar: a menudo el terremoto se produce lejos, muy mar adentro, y no se percibe en tierra. Entonces sólo te queda lo mismo que alertó a Tilly Smith: que el mar se retire, como si de repente la marea hubiese bajado mucho. Lamentablemente, esto tampoco ocurre siempre, sino sólo cuando llega el vano de la ola en primer lugar. Otras veces, la cresta viene por delante. Entonces, la cosa se complica. Los tsunamis de verdad no son como las olas esas de hacer surf que salen en las pelis. Es más como una inundación rápida que crece y crece y crece sin parar. Si lo ves venir, ya lo tienes encima.

En este caso, bien, tenemos un problema. Cuentas con muy poco tiempo. Correr ya no vale porque, así seas Usain Bolt, el agua es más rápida que tú. Lo primero, intenta agarrarte con fuerza a algo que flote, lo que sea. No permitas que te atrape dentro de un vehículo: los vehículos vuelcan enseguida y te ahogas, además de que las carreteras y caminos se colapsan en un plis. Ni tampoco en un edificio bajo (como un bungaló, caseta, chiringuito, chalecito, nave o demás): si te quedas ahí dentro, el agua simplemente seguirá subiendo hasta llegar al techo y ahogarte. Sal como puedas. Si puedes encaramarte a algo alto, cualquier cosa, pues arriba. Una vez te veas en el agua, no intentes pelear contra ella. No puedes ganar: el mar es infinitamente más fuerte que tú y sólo lograrás agotarte enseguida. Déjate llevar, intentando mantener la cabeza fuera del agua (obvio) y evitar los golpes contra otros objetos que pueda estar arrastrando. No sueltes tu salvavidas, por precario que sea. Si no te engancha nada, lo más probable es que la ola al retroceder se te lleve mar adentro. Calma, hay personas que han sido rescatadas después de varios días en el mar, aferradas a su trozo de madera. Es normal tener miedo, mucho miedo, pero no permitas que te venza el pánico. Si se nos apodera el pánico cometeremos estupideces, y si cometemos estupideces en una situación así, se acabó la partida. Jaque mate.

Cartel de información para tsunamis en Puerto Rico

Cartel de información para tsunamis en el bosque estatal de Guánica, Puerto Rico. Las instrucciones básicas son sencillas: corre todo lo que puedas, lo más alto que puedas, y si no puede ser, lo más lejos de la orilla que puedas. Foto: G. Gallice vía Wikimedia Commons.

Otra causa de mortandad es que el maremoto puede comportarse de manera distinta en diferentes lugares de la costa. Hay gente que lo ve subir poco en otro punto de la orilla y se piensa que está segura. Tú, ni caso: a correr hacia lo alto. El comportamiento de un tsunami depende de numerosos factores muy complejos, y a lo mejor en la otra punta de la playa sube sólo unos centímetros, pero donde estás tú te mete cinco metros. Así que ojito.

Jamás hay que olvidar que un maremoto puede componerse de múltiples olas y durar varias horas. La primera ola tampoco tiene por qué ser la peor de todas, y de hecho muchas veces no lo es. Hay gente que ha muerto porque creía que, al haber escapado de la primera, estaba a salvo de la segunda y sucesivas. Tampoco faltan las personas que perecieron al acudir o regresar al área devastada tras el primer impacto, para prestar auxilio o en busca de familiares, amigos, mascotas o bienes; al hacerlo, se encontraron de bruces con el segundo golpe o los siguientes. La zona afectada por un tsunami no es segura hasta que las autoridades científicas pertinentes no digan que es segura; y aún así, con cuidadín.

Lisboa reloaded.

En general, los especialistas con los que he consultado consideran mucho más plausible (y temible) una repetición del tsunami de Lisboa que del ocasionado por el deslizamiento BIG’95. La repetición del BIG’95 es sumamente improbable; no ha vuelto a haber otro en estos últimos once milenios y medio. Pero algo como lo del día de Todos los Santos de 1755 no sería tan raro. Fuertes terremotos en la falla de Azores-Gibraltar, con maremotos que alcanzaron las costas circundantes, ha habido unos cuantos más.

Para acabar de arreglarlo, en 1755 la zona de la Bahía de Cádiz estaba relativamente poco poblada y menos urbanizada. Ahora es todo lo contrario, con el Polo Químico de Huelva –prácticamente a nivel del mar– como guinda del pastel. La base naval de Rota, donde a menudo atracan buques a propulsión nuclear, tampoco es moco de pavo. Teniendo en cuenta que un submarino de la clase Los Angeles tiene un calado de 9,5 metros cuando está en superficie y el tsunami en esa zona podría andar por los 12 – 15, no sería nada extraño que lo sacara del puerto y lo plantase, pongamos, en medio del Arroyo del Salado. En este plan. Aunque el reactor estuviera asegurado y no hubiese sufrido daños, ya puedes imaginarte las carreras hasta cerciorarse, en un momento en el que harían falta recursos por todas partes.

Con submarino o sin él, el desastre sería mayúsculo en todo el sector. Uno de los problemas de estas catástrofes es que son a la vez improbables, impredecibles y veloces. Esto no es Japón, donde está claro que vas a tener un maremoto gordo de vez en cuando (aunque aparentemente los directivos de TEPCO no se habían enterado, o querido enterar…) En España, son tan improbables como para que asignar grandes recursos a prevenirlas se perciba como un despilfarro, sobre todo en una época donde hace falta tanto en tantas partes. Al mismo tiempo, su impredecibilidad y rapidez hacen que, cuando se producen, o lo tienes ya todo listo en el sitio o apenas da tiempo para nada y nos las comemos con patatas. Y luego todo el mundo chilla que cómo es que no se habían tomado medidas y tal.


Bibliografía:

  • Bernet, S.; Canals, M.; Alonso, B.; Loubrieu, B.; Cochonat, P.: The BIG-95 and CALMAR 97 shipboard parties, 1999. Recent slope failures and mass-movements in the NW Mediterranean Sea. En: Ollier, G.; Cochonat, P.; Mendes, L. (Eds.), Seafloor Characterization/Mapping Including Swath Bathymetry, Side-Scan Sonar And Geophysical Surveys. Third Eurpean Marine Science and Technology Conference. Session Report. EU, Lisboa, págs. 111-126.
  • Lastras, G.; Canals, M.; Hughes-Clarke; J. E.; Moreno, A.; De Batist, M.; Masson, D. G; Cochonat, P. (2002): Seafloor imagery from the BIG’95 debris flow, Western Mediterranean. Geology, 30, (10), 871-874. DOI: 10.1130 / 0091-7613 (2002)030<0871 : SIFTBD>2.0.CO;2.
  • Urgeles, R.; Lastras, G.; Canals, M.; Willmott, V.; Moreno, A.; Casas, D.; Baraza, J.; Bernè, S. (2003): The Big’95 debris flow and adjacent unfailed sediments in the NW Mediterranean Sea: Geotechnical-sedimentological properties and dating. Advances in Natural and Technological Hazards Research, vol. 19 (2003), págs. 479-487.
  • Canals, M.; Lastras, G., Urgeles, R; De Batist, M.; Calafata, A. M.; Casamora, J.L. (2004): Characterisation of the recent BIG’95 debris flow deposit on the Ebro margin, Western Mediterranean Sea, after a variety of seismic reflection data. Marine Geology, vol. 213, nos. 1–4, 15 de diciembre de 2004, págs. 235–255.
  • Atwater, B. F. et al: Surviving a Tsunami — Lessons from Chile, Hawaii, and Japan. United States Geological Survey, circular 1187, versión 1.1, 1999-2005.
  • Lastras, G.; Vittorio, F.; Canals, M.; Elverhøi, A. (2005): Conceptual and numerical modeling of the BIG’95 debris flow, Western Mediterranean Sea. Journal of Sedimentary Research, 2005, v. 75, 784–797. DOI: 10.2110 / jsr.2005.063.
  • Iglesias, O.; Lastras, G.; Canals, M.; Olabarrieta, M.; González Rodríguez, E. M.; Aniel-Quiroga, Í.; Otero, L.; Durán, R.; Amblàs, D.; Casamor, J. L.; Tahchi, E.; Tinti, S.; De Mol, B. (2012): The BIG’95 submarine landslide-generated tsunami: a numerical simulation. The Journal of Geology, vol. 120, nº 1 (enero 2012.) ISSN: 0022-1376.
65 Comentarios Trackbacks / Pingbacks (2)
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (24 votos, media: 5,00 de 5)
Loading...Loading...
Be Sociable, Share!

« Entradas anteriores Página siguiente » Página siguiente »