Shoemaker Levy y Júpiter

En estos días la prensa recuerda con gran despliegue la llegada de la misión Apollo 11 a la Luna. Se cumplen 40 años de la realización de uno de los sueños más antiguos de la humanidad. Un pequeño paso para un hombre. Un gran salto para la humanidad según palabras de Neil Armstrong, comandante de la misión y primero en posar los piés en suelo lunar, es la frase que resume aquella epopeya de la que, de una manera u otra, todos los contemporáneos nos sentimos participantes.

Hace 15 años, cuando se celebraban los 25 años de la misión Apollo 11, ocurrió un hecho astronómico de singular importancia y que también llamó la atención de todo el mundo. El 16 de julio de 1994 el Cometa Shoemaker Levy 9, (SL9) o mejor dicho, sus destrozos, comenzaron a impactar en la superficie de Júpiter produciendo un espectáculo de singular belleza y, a mi entender, importantes consecuencias sociales.

Carolyn y Eugene Shoemaker descubrieron junto con David Levy un cometa el 24 de marzo de 1993 usando un pequeño telescopio de 40 cm de diámetro del Observatorio de Palomar en California. El cometa orbitaba en torno de Júpiter y estaba conformado por un tren de fragmentos. Un año antes se había aproximado tanto del planeta que las fuerzas de márea lo partieron. Los cálculos mostraron que un año más tarde todos los fragmentos irían a impactar sobre la superficie joviana.

Fotografía del Cometa Shoemaker-Levy 9 tomada por el Hubble Space telescope el 17 de mayo de 1994. Los 21 fragmentos se distribuían a lo largo de más de 1 millón de kilómetros.

Todos los telescopios apuntaron hacia Júpiter para capturar cada una de las colisiones. La estrella del momento fue el Telescopio Espacial Hubble, cuya óptica acababa de ser reacondicionada; mientras que la Internet hizo su estreno como el vehículo que permitió la distribución de las imágenes rapidamente por todo el mundo. Fue una fiesta de la astronomía que comenzó el 16 de julio, fecha en que cayó el fragmento A, hasta el 22, cuando cayó el último fragmento, rotulado de W.

Fotografía en luz ultravioleta de Júpiter tomada por el Telescopio Espacial Hubble el 21 de julio de 1994. Están identificados los distintos impactos observados.

La observación de los impactos permitió conocer mejor la atmósfera de Júpiter y la conformación del cometa. Pero mucho más allá de estas conclusiones científicas, colocó abiertamente ante la opinión pública el peligro de las colisiones de asteroides y cometas. Hasta ese momento la cuestión no era considerada de manera muy aprensiva, ni siquiera por la comunidad astronómica^†. De repente el SL9 nos despertó la curiosidad y el miedo, surgieron planes de inspección de los cielos, y en el ámbito popular libros y películas.

Sin embargo en los últimos 400 años, el SL9 es el único que hemos visto en vivo y en directo caer sobre un planeta. Júpiter funciona como un atractor de estos objetos. De alguna manera la distribución de planetas en el Sistema Solar crea un escudo para la Tierra: los planetas mayores (con mayor poder de atracción gravitatoria) están hacia afuera. La Tierra está en el medio de los planetas terrestres, y además la Luna, aunque menor que la Tierra, es capaz todavía de atraer una proporción no desdeñable de NEOs.

De alguna forma, este blog es un hijo del Shoemaker-Levy 9. Más allá de cualquier consideración científica o social, para mí aquel fue uno de los espectáculos más hermosos que me tocó ver^*.

† Incluso durante los días del SL9, recuerdo que un conocido astrónomo argentino dijo por TV que era más probable que un mono escriba el Quijote a que un cometa caiga en la Tierra. Independientemente de la corrección del cálculo de probabilidades, la frase demuestra la desidia de la comunidad hacia la cuestión.

* En la República Argentina, aquella semana hubo un acontecimiento que consiguió eclipsar a todos los demás: un atentado a una institución judía en la ciudad de Buenos Aires cegó la vida de 84 personas el 18 de julio de 1994. El atentado a la AMIA, cuyas repercusiones se arrastran hasta hoy, me hizo vivir como cronista amateur, una de las semanas más angustiantes de mi vida.

Vulcanismo y Extinción en masa

Como ya comentamos en otras entradas, la hipótesis de que las extinciones en masa fueron provocadas por la caida de gigantescos meteoritos se convirtió en las últimas dos décadas en ley probada. La ciencia, ya lo dijimos sin embargo, está siempre expuesta al mecanismo de prueba y sus conclusiones pueden en cualquier momento ser revistas.

En otra entrada comentamos un trabajo que niega la relación entre el cráter de Chicxulub y la extinción de los dinosuarios. Un nuevo artículo, publicado en la revista Science el viernes pasado, va en la misma dirección al encontrar nuevas evidencias de que una extinción en masa ocurrida hace 260 millones de años, al final del período Pérmico, habría sido provocada por una actividad volcánica inusual.

El trabajo, Volcanism, Mass Extinction, and Carbon Isotope Fluctuations in the Middle Permian of China, (Vulcanismo, Extinciones en Masa y fluctuaciones de isótopos del carbón en el Pérmico Medio de China) de Paul B. Wignall e colaboradores (Science, vol 324, pag 1179, 29/05/2009) fue realizado en base a registros estratigráficos obtenidos en China, en la provincia de Sichuan, Yunnan y Guizhou (donde el año pasado un sismo de singular fuerza mató a decenas de miles de personas) y basicamente comprueban la proximidad espacial y temporal de los dos fenómenos: una intensa actividad volcánica y la extinción de un gran número de especies. Para los autores la cercanía de ambos eventos es una prueba de la relación causa efecto.

La extinción del Pérmico (o también llamada extinción guadalupiense) fue una de las más severas. Las estimaciones actuales son de que apenas un 5% del total de especies sobrevivió, mientras que en las demás extinciones masivas, sólo fue diezmado un 50%. Aunque por años la única causa apuntada fue una larguísima actividad volcánica, en 2006 fue encontrado un gran cráter en la Tierra de Wilkes (Antártida) que apuntala la idea de que la caída de un enorme meteorito causó un disturbio sísmico severo. Sin embargo la extinción ocurrió durante un período muy prolongado, por lo que un evento explosivo no podría por sí sólo explicarla.

Más evidencias son necesarias, aunque todo indica que la Tierra se convirtió por millones de años en un lugar muy poco confortable para vivir. A pesar de ello, la vida continuó, tal vez porque, como dijo George Stewart, La Tierra Permanece.

La Hora Última

Caro lector, las limitaciones que yo mismo me impuse al escoger el tema de este blog estaban resultando cada vez mas frustrantes. Aunque el miedo a la caída de un asteróide es muy frecunte, otros miedos relacionados con la ciencia son tan o mas importantes. Mi intención cuando creé Tornino 0 era, en realidad, hablar de los miedos innecesarios, infundados, e perniciosos en que parece vivir una porción significativa de la población.

Por ese motivo abrí un blog (en realidad dos, porque tiene también la versión en portugués) llamado La Hora Última cuyo tema son las profecías de fin del mundo y su credibilidad a los ojos de un científico. El arte no será ajeno al blog, intentaré de alguna forma traer la mirada del poeta, del cineasta, del fotógrafo, para contrabalancear mi racionalismo, y si no les gusta mis silogismos, por lo menos tal vez les gusten mis preferencias artísticas.

En principio no voy a parar con Torino 0 (que está cumpliendo 1 año esta semana!), pero no dejen de acompañar La Hora Última, porque tal vez, no sea esta la última hora.

Quien mató a los dinosaurios?

Desde que en 1980 el físico y premio nobel Luis Álvarez y su hijo, el geólogo Walter Álvarez, especularon que los grandes saurios fueron exterminados por el cambio climático creado por un inmenso impacto de meteorito, la hipótesis fue ganando credibilidad al punto de que hoy en día se la considera una teoría comprobada. La hipótesis de los Álvarez recibió un apoyo inesperado en 1990 cuando fue localizado el cráter del meteorito que causó la extinción en masa, en la península de Yucatán (México) en la región conocida como Chicxulub. El arma homicida fue encontrada, el caso fue resuelto.

La memoria colectiva guarda hoy en día la certeza de que grandes meteoritos acaban con la vida en la Tierra; la literatura y el cine abordaron el tema de forma frecuente, la alarma popular creció. Si un evento de ese tipo ocurrió en el pasado, puede repetirse en el futuro. Algunos hasta piensan de que podría ocurrir de forma periódica. Y así es que creamos programas para escudriñar el cielo en busca de asteroides asesinos.

Sin embargo, no todos aceptan la hipótesis de los Álvarez. Entre ellos Gerta Keller de la Universidad de Princeton, en los EEUU. Y hoy apareció publicado un artículo suyo en la revista inglesa Journal of the Gelogical Society, que pone en jaque mate a la teoría catastrófica exógena. Básicamente, dice Gerta, Chicxulub no tiene nada que ver con la muerte de los dinosaurios. El trabajo en cuestión lleva el título: New evidence concerning the age and biotic effects of the Chicxulub impact in NE Mexico, (o Nuevas evidencias sobre la edad y los efectos bióticos del impacto de Chicxulub), sus autores son G. Keller, T. Adatte, A. Pardo Juez y J.G. López Oliva y fue publicado en el volumen 166,3, páginas 393 y subsiguientes de la revista Journal of the Geological Society.

La noticia está dando vueltas la Tierra y los medios de información le han dado algún destque (a pesar de las preocupaciones con la gripe porcina). Lamentablemente yo no leí el artículo de Gerta y sólo puedo comentar aquí lo que ha sido publicado en la revista electrónica de la Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (link al artículo de FAPESP).

Gerta y sus colaboradores realizaron análisis estratigráficas que les permitieron llegar a las siguientes conclusiones:

1. El estrato correspondiente a la extinción en masa de los dinosaurios es completamente diferente y 300.000 años posterior al del cráter de Chicxulub.
2. En el estrato correspondiente al cráter no hay evidencias de extinción en masa.

La conclusión número 1) nos dice solamente que el mayor sospechoso no sería quien acabó con los dinosaurios. Así que a buscar un nuevo serial killer.

Pero la segunda conclusión es mucho más impactante y podemos resumirla así: el asteroide que cayó en Chicxulub no produjo una catástrofe. Por el tamaño del cráter se estima hoy en día que el asteroide que cayó en Yucatán debería haber medido unos 10 km de diámetro y liberado unos 100 millones de Megatones (las bombas termonucleares más poderosas liberan unos 50 Megatones). Sin embargo toda esa energía depositada en un único punto sobre la superficie de la Tierra, no acabó con la existencia de ninguna especie dice Gerta en su informe.

Como dije antes, no leí el artículo aún (y no será fácil que lo haga porque la revista no posee una versión electrónica), pero si lo publicado por la prensa es una interpretación correcta del trabajo científico, y si este trabajo es confirmado, sus resulatdos son de gran importancia y demuestran que estamos lejos de comprender los mecanismos que son capaces de alterar de forma significativa el clima terrestre y su biosfera.

Nuestro Mediocre Sol II

Resumiendo el post anterior, nuestro Sol fue considerado en los últimos siglos, una estrella mediocre, común, sin características particulares. Sin embargo en los últimos años aparecieron evidencias que muestran que el Sol presenta propiedades sutilmente poco comunes, pero que podrían tener un fuerte impacto en la evolución de la vida, y principalmente, de la civilización. Guillermo González los resumió en un artículo escrito hace 10 años (Is the Sun Anomalous?, Astron. & Geophys., v40,5, p25-29, 1999) y aquí presentamos las principales conclusiones.

1. En un radio de 10 parsecs (32,6 años luz) el 88% de las estrellas tuvo una luminosidad original al momento de formación menor que la del Sol. Correspondientemente su masa también fue menor. En otras palabras, el Sol es una de las estrellas más masivas del grupo cercano de estrellas.
2. Muchas veces comentamos que el Sol tiene un ciclo de actividad de 11 años, alternando períodos de calma (como en este momento) con períodos de intensa producción de explosiones o fulguraciones y de eyecciones de masa coronal. Este ciclo se refleja en una variación del brillo solar. Las estrellas próximas a nuestro entorno muestran ciclos semejantes, sin embargo sus variaciones son mucho mayores. En otras palabras, el sol es más estable que sus compañeras cercanas.
3. El Sol parece mostrar una mayor abundancia de Oxígeno y Hierro y una carencia de Carbono, respecto de las estrellas con su misma distancia al centro de la Galáxia (las abundancias varían de acuerdo a la distancia al centro galáctico).
4. El Sol se mueve a una velocidad relativamente baja respecto de la Posición Local Standard de Reposo (o Local Standard of Rest en inglés). La velocidad del Sistema Solar es de 13,4 km/s, mientras que el promedio de 37 estrellas con edades entre 3.000 y 6.000 millones de años es de 42 km/s con una desviación estándard de 17 km/s. En otras palabras, el 66% de las 37 estrellas, tiene una velocidad entre 25 km/s y 69 km/s. Unicamente una estrella del conjunto de 37 tiene una velocidad menor que la del Sol.
   
5. El Sol se encuentra a unos 10 - 12 parsecs (32,6 - 39.1 años luz) de distancia del plano galáctico, lo que puede considerarse una coincidencia porque el Sol pasó la mayor parte de su tiempo a una distancia mayor (40 parsecs). La coincidencia es que hace relativamente poco tiempo que se ubicó tan próximo del plano de la Galáxia.
6. La velocidad del Sol respecto del Centro Galáctico es muy cercana a la de corrotación, o sea, la velocidad que tiene el brazo espiral de la Galáxia.
   

Que implicancias tienen estas características para nosotros? El hecho de tener más masa y brillo permite que los planetas con posibilidad del albergar vida (la zona habitable del Sistema Solar) se ubiquen a una distancia mayor, lo que evita que el llamado Acoplamiento de Marea ocurra en menos de 4.500 millones de años (edad de la Tierra). Además, una distancia mayor disminuye los problemas con la radiación ionizante que es emitida por el Sol principalmente en épocas de máxima actividad. Actividad que, por otra parte, no parece ser tan intensa como en otras estrellas próximas.

Una mayor abundancia de Hierro implica que la nube de la que se formó el Sol (y el resto del Sistema Solar) tenía más elementos pesados, que son los necesarios para formar planetas rocosos como la Tierra. El elemento más abundante en la Tierra es probablemente el Oxígeno, en forma molecular o en óxidos. El Carbono no es abundante, pero juega un rol muy importante en el Efecto Invernadero que regula la temperatura de la superficie de la Tierra. Una mayor cantidad de Carbono podría haber producido mayor CO₂ y con ello desatar un efecto descontrolado como sobre la superficie de Venus.

Por último la posición y velocidad del Sol respecto a la Vía Láctea. El hecho de girar a una velocidad próxima a la de los brazos espirales de la Galáxia, hace que los cruces sean poco frecuentes, lo que contribuye a que se aproxime poco de Supernovas (estrellas que explotan) y de nubes de gas que puedan pertubar la Nube de Oort produciendo lluvias de cometas que ponen en peligro la vida en la Tierra.

No vamos explorar aquí las derivaciones de estos trabajos para la existencia de Vida (o Inteligencia) más allá de la Tierra. De todas maneras poco sabemos de que se trata la Vida, así que resulta siempre muy especulativa cualquier conclusión. Más importante es ver como parece estar todo muy relacionado: de las características del Sol llegamos a la probabilidad de lluvias cometarias. Encontrar y comprender estos lazos correctamente es parte del trabajo del científico. La Ciencia es el Arte de encontrar las Conexiones.

Nuestro Mediocre Sol

En la década del 80, el recordado Carl Sagan, gustaba de suponer que miles de mundos deberían estar habitados por seres inteligentes porque: 1) el número de estrellas en el cielo es muy grande y 2) nuestro Sol es mediocre, o sea no tiene características particularmente destacadas. El Principio de Mediocridad, como a él le gustaba llamarlo, era un aliento a la búsqueda de Inteligencias Extraterrestres, programa más conocido por su sigla en inglés: Search for ExtraTerrestrial Inteligence (SETI).

La ciencia, sin embargo, requiere de demostraciones, cuanto más rigurosas, mejor. A veces, por falta de estudios suficientes, una hipótesis es aceptada temporalmente. Pero el tiempo llevará a mostrar si la misma es correcta o no. Poco a poco, como suele ocurrir en las investigaciones científicas, se fue acumulando un cuerpo de evidencias que tienden a demostrar que Sagan, esta vez, estaría errado, que nuestro Sol, no es tan mediocre y por lo tanto, no habría tantos millares de estrellas capaces de alumbrar vida en el Universo.

En un artículo de divulgación para la revista Astronomy & Geophysics, Guillermo González, publicó en 1999 un resumen del conocimiento que tenemos del Sol comparado con estrellas semejantes que se encuentran a corta distancia nuestra (G. González, Is the Sun Anomalous?, Astron. & Geophys., v40,5, p25-29, 1999). En primer lugar recordamos que el Sol es una estrella clasificada de enana, fría, tardía y vieja. Técnicamente esto se traduce en la sigla: G2V. En astronomía las estrellas son enanas cuando poseen el tamaño que deben poseer y gigantes cuando han engordado de más (aunque sólo aumenta su volumen, no su masa). Y respecto a su temperatura debe observarse que la clasificación estelar es, yendo de más caliente a más fría, la siguiente: O, B, A, F, G, K e M^†. Se puede ver entonces que el Sol ocupa un lugar más próximo a las estrellas frías. El número 2 es una subclasificación dentro de las estrellas de tipo G. Y el número romano V indica que es una enana. Se supone que el Universo está poblado mayormente por estrellas de tipo M, un poco menos de Ks, aún menos de Gs y así sucesivamente, formando un triángulo cuya base son las Ms y la punta son las Os. Estando el Sol cerca de la base, el número de estrellas semejantes debería ser muy grande.

El concepto de que el Sol es mediocre viene de épocas anteriores a Sagan. Después de que Copérnico sacó el centro del Universo de la Tierra para ponerlo dentro del Sol, las revoluciones científicas se sucedieron con una rapidez desconocida y llevaron a la comprensión de que el Cosmos es tan vasto que el Sol y su Tierra (ese pálido punto azul) son demasiado insignificantes para prestarles mucha atención.

Pero nuestro Sol no sería tan mediocre en la opinión de Guillermo González. Y el presente post sirve como introducción al tema que pensamos abordar en sucesivas entregas y que, en realidad, no trata de Relaciones Sol - Tierra solamente, sino engloba también la estabilidad del Sistema Solar y con ella de la evolución de la vida en la Tierra y de las amenazas a su existencia, objetivo central del Blog.

Keep tuned.

† La secuencia de la classificación espectral de las estrellas es muy caprichosa y su origen viene de la ignorancia de los primeros astrónomos. En el comienzo la lista estaba ordenada alfabéticamente! Para recordarla, los estudiantes angloparlantes crearon la frase: Oh! Be A Fine Girl, Kiss Me!

Nemesis: una compañera silenciosamente mortal

En febrero de 1984 David Raup y J. John Sepkoski Jr.presentaron el estudio Periodicity of extinctions in the geologic past en el que sustentan que cada 26 millones de años se produce en la Tierra una extinción masiva de especies. La idea no era original, ya que otros dos investigadores, Fisher y Arthur, habían previamente sugerido algo semejante. La novedad es que ellos utilizaron una base de datos más extensa de animales marinos (vertebrados, invertebrados y protozoarios) que les permitió analizar 250 millones de años de la historia reciente.

Si esta periodicidad queda demostrada, la implicación es que dificilmente sus causas serían puramente biológicas y el ambiente debería jugar un rol preponderante. El ambiente aquí se refiere al espacio exterior: Sol, estrellas, Galáxia. Y periodicidad es sinónimo de órbita celeste. Rapidamente surgieron dos trabajos que sugerían la existencia de una estrella compañera del Sol, su binaria, Némesis, la estrella de la muerte. Para los griegos Némesis era la diosa que castigaba a los arrogantes; Aristóteles la definió en la Ética a Nicómaco como la respuesta dolorosa para quien no merece la Fortuna. Hoy en día, némesis se convirtió en un concepto ético: representa al peor enemigo de uno mismo, aquel que es nuestro opuesto y, sin embargo, también nuestro semejante, por ejemplo Darth Vader/Anakin Skywalker y Luke Skywalker de la saga de Star Wars.

Hace 25 años, dos grupos de astrónomos hicieron las primeras hipótesis sobre las características de Némesis. En el mismo ejemplar de la revista Nature, del 19 de abril de 1984, Daniel P. Whitmire y Albert A. Jackson publicaron el trabajo Are periodic mass extinctions driven by a distant solar companion? (Nature 308, 713-715, doi:10.1038/308713a0). En su modelo Némesis se encuentra a una distancia máxima del Sol de 88.000 UA = 1,4 años luz con una órbita muy excéntrica que entra en la Nube de Oort cada 20.000 años produciendo lluvias cometarias con una periodicidad de 100.000 a 1.000.000 de años. La estrella tendría una masa de entre 0,0002 a 0,07 masas solares. Por su parte Marc Davis, Piet Hut y Richard A. Muller escribieron el artículo Extinction of species by periodic comet showers (Nature 308, 715 - 717, doi:10.1038/308715a0) en el que también concluyen que una enana marrón podría estar orbitando en torno del sol, con una órbita moderadamente excéntrica, y a cada pasaje próximo de la Nube de Oort, una lluvia de mil millones de cometas podría ser producida. Sin embargo ellos notan que no hay peligro de una de estas lluvias hasta dentro de 15 millones de años.

Desde hace 25 años, distintos grupos de astrónomos buscan sin éxito encontrar a la silenciosa estrella mortal. Siempre llamó la atención de que el Sol, una estrella ordinaria, no tuviese compañera, ya que más de la mitad de las estrellas son sistemas binarios. Este hecho alentó aún más la búsqueda por Némesis. que ultimamente se hace por medio de los grandes telescopios infrarrojos y los telescopios a bordo de satélites, más adecuados para la detección de pequeñas estrellas frías. Debemos ser honestos también y comentar que no todos los biólogos aceptan la periodicidad de las extinciones masivas, lo que quita fuerza a la hipótesis. Sin embargo no encontrarla, nunca nos dejará en paz. Al final de cuentas, no tendríamos como negar su existencia. Y Némesis continuará a ser como la diosa griega que puede venir un día a castigar nuestra arrogancia.

The bottom line: En el post sobre la Nube de Oort comentamos que unas 10.000 estrellas pasaron a una distancia tal que interactuaron con la Nube desde que el Sistema Solar fue creado (infromación obtenida en el artículo de Paul Weissman en la Encyclopedy of Astronomy and Astrophysics, Nature Pub. Group). Tomando en cuenta que la edad del Sistema es de 4.500 millones de años, a cada 450.000 años debería haber ocurrido una lluvia de cometas... Lo que resta importancia a la romántica hipótesis de Némesis.