Mensajes de las estrellas: Cómo la radiación cósmica pudo afectar a la evolución

Representación artística de una explosión de supernova en la vecindad de una estrella. Crédito: ESO/L. Calçada.

Artículo en el que se basa este astrobito: Life in the Bubble: How a Nearby Supernova Left Ephemeral Footprints on the Cosmic-Ray Spectrum and Indelible Imprints on Life

Autoría: Caitlyn Nojiri, Noémie Globus, and Enrico Ramirez-Ruiz 

Institución del primer autor: Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz, CA 95064, USA.

Estado de la publicación: publicado en “The Astronomical Journal”, vol. 978, L18.

La Burbuja Local

La vida en la Tierra está desde su origen en constante evolución. Existen muchas teorías acerca de la influencia del espacio, sus condiciones extremas y de cuerpos externos a nuestro planeta que hayan podido interaccionar con ella para explicar el origen y desarrollo de la vida en la Tierra. En el artículo que traemos hoy, el equipo investigador involucrado explora esta posibilidad a través de la exposición de la Tierra a una burbuja o cavidad cósmica hace unos 6 millones de años producida por una explosión de supernova (Figura 1).

Figura 1: Mapa de la Burbuja Local. El Sistema Solar se sitúa cerca del centro de la burbuja. Las asociaciones de otros cuerpos o sistemas se encuentran resaltados y señalados sobre el mapa. Crédito: Adaptación de la Figura 1 del artículo original.

Esta burbuja o cavidad, de un tamaño de unos 1000 años luz de diámetro y conocida como Burbuja Local, se formó a lo largo de los últimos 15 millones de años bajo la influencia de los fuertes vientos producidos por hasta 15 explosiones de supernova. Durante el tiempo que el Sistema Solar pasó en la Burbuja Local, hasta nueve supernovas tuvieron lugar, expulsando material radiactivo y radiación intensa hacia la Tierra, que potencialmente pudieron afectar no solo a la vida y su desarrollo, sino también a la composición química de los elementos y materiales que encontramos en nuestro planeta.

Huellas de supernovas en la Tierra

La evidencia del impacto de estas explosiones de supernovas en nuestro planeta es clara. En la corteza terrestre encontramos elementos radiactivos que se forman solamente en este tipo de eventos. Estos isótopos han decaído con el tiempo, pasando a formar parte de sedimentos en los fondos marinos. A partir del análisis llevado a cabo por el equipo firmante de este artículo, se han identificado dos poblaciones del isótopo de hierro 60 con edades de 2.5 y 5-6 millones de años, cuyo origen coincide con dos supernovas ocurridas aproximadamente de forma contemporánea al origen de estos yacimientos, precisamente mientras el Sistema Solar atravesaba la Burbuja Local.

Figura 2: El panel de la izquierda muestra el espectro de rayos cósmicos total medido actualmente (línea negra de trazos) y diferentes contribuciones medidas por diferentes instrumentos (marcadores de diferentes colores y formas de acuerdo a la leyenda de la figura), con respecto al modelado para una de las supernovas a diferentes bajo diferentes modelos. El panel de la derecha muestra las dosis de radiación recibidas en la Tierra a diferentes altitudes para el modelo actual de emisión de rayos cósmicos (línea negra de trazos) con respecto al esperado con los modelos de las supernovas. Crédito: Adaptación de la Figura 3 del artículo original.

Además, basándose en la cantidad de hierro 60 depositado en la corteza terrestre, el equipo responsable del artículo fue capaz de modelar la emisión de radiación cósmica (partículas cargadas con energías relativistas, mayormente compuestos por protones y núcleos de helio), como se muestra en la Figura 2. Gracias a estos modelos fue posible determinar que estas supernovas pudieron ser capaces de emitir algunos de los rayos cósmicos de mayor energía del Universo. Sin embargo, entender la influencia que esta radiación que han podido tener sobre la vida y su desarrollo es una cuestión complicada a la que equipo investigador ha tratado de arrojar algo de luz.

Impacto en la vida en la Tierra

Conocer el impacto exacto de esta radiación en la vida terrestre es complicado. Sin embargo, sabemos de forma segura que altos niveles de radiación pueden provocar rupturas o cambios en el ADN de los seres vivos, acelerando o induciendo mutaciones genéticas que, de cualquier otro modo, podrían no haberse producido nunca. Un estudio mencionado por el equipo investigador hace referencia a una gran diversidad de virus en ciertas zonas de África, en concreto en el lago Tanganica, y cómo esta diversidad aumentó precisamente hace entre 2 y 3 millones de años, coincidiendo con la exposición de la Tierra a la radiación de una de estas supernovas. 

Aunque todavía es pronto para afirmar una relación causal directa entre ambos eventos, el estudio deja claro que la emisión de eventos de supernova tan potentes tiene un claro efecto en la cantidad de radiación que llega a la Tierra, como se puede ver en la Figura 2, con respecto a la actual, y el potencial impacto de ésta en la vida. Por lo tanto, futuros trabajos deberán investigar cómo esta radiación puede impulsar o beneficiar la aparición de mutaciones en la vida terrestre que favorezcan la diversidad de la vida o la evolución de determinadas especies en la Tierra, dejando por lo tanto huella en el Sistema Solar y en nuestro planeta.