El estudio conlleva la influencia de cómo es sentida actualmente y la manera en cómo ha sido sentida en el pasado. El nuevo campo de investigación que estudia la conexión entre las variaciones de las intensidades de los rayos cósmicos y los cambios climáticos en la Tierra se llama cosmoclimatología, y se basa en el estudio de concentraciones de isótopos cosmogénicos en el geoespacio y la atmósfera.
Estos efectos de los rayos cósmicos en el clima se suman a los efectos debidos a la variable radiación solar que corresponde a la inclinación del eje de la Tierra y a la variable excentricidad orbital conocidos como ciclos de Milankovitch.
Como sabemos por el fenómeno de decrecimiento de Forbush, a mayor actividad solar menor intensidad de los rayos cósmicos en el geoespacio y viceversa. En el Cuarto Reporte de Evaluación de PICC (en lo que ha sido publicado al momento) se estima en 0.22 vatios por metro cuadrado el calentamiento debido al incremento en la irradianza solar total.
Uno de los isótopos cosmogénicos que han sido estudiados en la cosmoclimatología en conexión con la biosfera (bacterias y algas en los océanos) con concentraciones estudiadas en las rocas sedimentarias es el carbono 13 que es un átomo pesado.
El doctor Henrik Svensmark, del Danish National Space Center, ha estudiado el carbono 13 y comenta que las bacterias y algas en los océanos crecen tomando dióxido de carbono existente en la biosfera, carbono 12 preferentemente.
Como resultado la concentración de carbono 13 se incrementa y es entonces utilizado por organismos marinos que desarrollan conchas a base de estos átomos. La variación del carbono 13 existente en el presente y el pasado registra, nos comenta el investigador, el crecimiento fotosintético en progreso en cada época en la que vivieron estos organismos marinos.
El doctor Svensmark halló en su investigación que los periodos de mayor fluctuación en la productividad del carbono 13 coinciden con periodos de tiempo con tasas de gran formación de estrellas y de climas fríos en la Tierra.
Y también encontró que en un período analizado de mil millones de años en el que se observó una lenta formación de estrellas en la Vía Láctea, la radiación cósmica fue menos intensa y el clima de la Tierra correspondió a periodos cálidos, la biosfera casi no cambió su productividad en el periodo analizado.
La explicación dada que vincula a los climas fríos en la Tierra con etapas de baja y alta productividad en la biosfera, alternadamente, aun siendo el hielo un ambiente “no amistoso” para la vida, es que los vientos son más fuertes en periodos fríos en el planeta, y estos vientos mezclan los nutrientes en las capas superficiales de los océanos, al grado de que la productividad en la biosfera aumenta en estos periodos fríos sobrepasando los niveles de productividad observados en los periodos cálidos.
Hay evidencia de que el encuentro del sistema solar con nubes espaciales gigantes en la Vía Láctea puede haber causado algunas de las extinciones masivas de vida ocurridas en la Tierra hace eones, también han sido vinculadas con la pérdida de una gran parte de la capa de ozono en la estratosfera.
El investigador Alex Pavlov de la Universidad de Colorado en Boulder y con apoyo del Instituto de Astrobiología de la NASA, ha estudiado la acumulación de polvo interestelar en una capa que puede formarse en la atmósfera que absorbe y dispersa radiación solar entrante y liberándola posteriormente sin que ésta llegue a la superficie de la Tierra, con modelos computacionales han replicado cambios climáticos asociados a este fenómeno.
La evidencia de la existencia de estas nubes de polvo interestelar en el geoespacio en el pasado se basa en concentraciones existentes en rocas sedimentarias de uranio 235, que no puede ser producido de modo natural en la Tierra o en el sistema solar, así las concentraciones de este isótopo observadas en las rocas sedimentarias de la Tierra es vinculado por estudios geológicos a las grandes explosiones de las estrellas conocidas como supernovas.
Estas explosiones de supernovas ocurren por ejemplo en periodos de gran formación de estrellas, ya que en ellas se produce el isótopo (de hecho lo que es estudiado es el radio uranio 235 / uranio 238 para determinar si hay o no mayores concentraciones que las usuales en un periodo dado). Se estima que un encuentro del sistema solar con una nube moderadamente densa puede durar 500 mil años, que es el tiempo que le tomaría al sistema solar en atravesar la nube.
La ocurrencia de las glaciaciones Sturtian y Varanger se da en un periodo de gran formación de estrellas, hace 750 y 590 millones de años, en estas glaciaciones se estima válida la hipótesis Tierra Bola de Nieve que sostiene que la Tierra estuvo cubierta casi en su totalidad por hielo. La evidencia de una conexión entre las glaciaciones y los periodos de gran formación de estrellas debe basarse en estudios geológicos de uranio 235, para determinar si hay mayores concentraciones en rocas sedimentarias en esas dos épocas.
La capa de ozono en la estratosfera nos protege de la radiación solar ultravioleta y de los rayos cósmicos (en los máximos solares se incrementa la radiación ultravioleta y en los mínimos solares se incrementa la intensidad de los rayos cósmicos).
Los rayos cósmicos pueden penetrar a la atmósfera y separar las moléculas de nitrógeno para formar óxidos de nitrógeno que actúan como catalizadores en la destrucción del ozono en la estratosfera.
La vinculación de los periodos de formación de estrellas con mayor abundancia de rayos cósmicos en el geoespacio y los periodos de climas fríos en la Tierra es explicada por la destrucción de parte de la capa de ozono en la estratosfera.
El calentamiento global antropogénico adicionalmente al aumento de temperatura global superficial causa una tendencia al enfriamiento de la siguiente capa térmica atmosférica, la estratosfera, y con ello propicia la destrucción de ozono (el enfriamiento de la estratosfera propicia la formación de nubes polares mesosféricas que propicia la destrucción de ozono, más la formación de estas nubes es más usual en el polo sur que en el polo norte).
Pero también los muones en los rayos cósmicos han sido estudiados en conexión con la formación y las características de la cubierta nubosa baja. Se ha reportado ya que por medio de un experimento en el Danish National Space Center bajo la dirección del doctor Svensmark que la producción de aerosoles en una “atmósfera muestra” con gases condensables como el ácido sulfúrico y el vapor de agua depende de la cantidad de ionización.
Los aerosoles son precursores en la formación de gotitas de nubes, así, se tiene una indicación de que los rayos cósmicos influencian el clima de la Tierra por la formación de nubes bajas que tienen un efecto neto de enfriamiento en el clima de la Tierra.
El experimento llevado a cabo, denominado Proyecto SKY, utilizó los muones naturales (electrones pesados), y la hipótesis verificada en este experimento de laboratorio es que los electrones liberados en el paso de los muones promueven (son catalizadores) la formación de cúmulos moleculares sobre los cuales se construyen núcleos de condensación para las nubes, el término SKY es el término en danés para nube.
Isótopos que han sido estudiados en conexión con la historia de la actividad solar, específicamente con el número de manchas solares del cual se tienen hoy reconstrucciones en los últimos 11 mil años son, el carbono 14 estudiado por métodos dendrocronológicos y el berilio 10 estudiado en núcleos de hielo de Groenlandia y del polo sur. Estos isótopos cosmogénicos se forman en la atmósfera terrestre por procesos vinculados a la colisión de los rayos cósmicos con los constituyentes de la atmósfera, y como sabemos, los rayos cósmicos en el geoespacio son modulados por la actividad solar en el proceso conocido como decrecimiento de Forbush (a mayor actividad solar menor penetración de los rayos cósmicos al geoespacio y viceversa, y a un campo geomagnético de mayor intensidad mayor protección del geoespacio brindada).
Otros periodos de mayor abundancia de rayos cósmicos en el geoespacio se vinculan al encuentro de la Tierra y del sistema solar con los brazos espirales de la Vía Láctea durante los cuales se incrementan los efectos de los rayos cósmicos en el geoespacio. Las cuatro glaciaciones en los últimos 500 millones de años se asocian con el paso por cuatro brazos espirales que son Perseus, Norma, Scutum-Crux y Sag-Car (http://www.spacecenter.dk/research/sun-climate/cosmoclimatology-a-new-theory-of-climate-change).
El investigador Svensmark agrega que se esperaría que el campo magnético de la Tierra se invierta al menos una vez, una vez el sistema solar esté dentro de una nube molecular moderadamente densa, y durante una inversión del campo magnético los rayos cósmicos con carga eléctrica pueden penetrar más fácilmente a la atmósfera.
En realidad la referencia a la vida como Hija de las Estrellas o a los seres humanos como el Homo Spatialis queda justificada una vez más, por los descubrimientos de esta nueva ciencia llamada cosmoclimatología.
Lecturas de referencia
Cosmoclimatology: a new theory of climate change, cortesía del Danish National Space Center,
http://www.spacecenter.dk/research/sun-climate/cosmoclimatology-a-new-theory-of-climate-change
The Milky Way shaped Life on Earth, noviembre 15 de 2006, cortesía de Solar Exploration, NASA,
http://sse.jpl.nasa.gov/news/display.cfm?News_ID=16895
NASA study suggests giant space clouds iced Earth, marzo 3 de 2005, cortesía de HQ-NASA,
http://www.nasa.gov/home/hqnews/2005/mar/HQ_05066_giant_clouds.html
Geomagnetism: Earth’s magnetic field, cortesía de NRCan (Natural Resources of Canada)
http://gsc.nrcan.gc.ca/geomag/field/index_e.php
Did the Snowball Earth had a slushball ocean? Octubre de 2002, cortesía de GISS-NASA,
http://www.giss.nasa.gov/research/briefs/sohl_01/
Atomic bullets bring life not death, cortesía de Astrobiology Magazine, traducción al español de Heber Rizzo “Balas atómicas portadoras de vida” cortesía de Astroseti, noviembre 18 de 2006, http://www.astrobio.net/news/article2148.html y
http://astrobiologia.astroseti.org/astrobio/articulo_4227_Balas_atomicas_portadoras_vida.htm
Cosmoclimatology: a new science emerges, H. Svensmark, A&G (Astronomy and Geophysics), vol 48, 1-19 a 1-24, febrero de 2007, http://www.blackwell-synergy.com/doi/pdf/10.1111/j.1468-4004.2007.48118.x
Fuente: Teorema Ambiental
