Trescientos kilogramos de hielo antártico, enviados desde un congelador en Bremerhaven a un laboratorio en Dresde, reducidos tras semanas de procesamiento químico a unos pocos cientos de miligramos de polvo. Luego, ese polvo se separó, átomo por átomo, hasta que sólo quedó un puñado de núcleos de hierro de los diez billones iniciales. Lo que los investigadores buscaban, enterrado en el hielo depositado hace entre 40.000 y 80.000 años, era la débil huella química de una estrella que explotó millones de años antes de que los primeros humanos modernos caminaran sobre la Tierra. Lo encontraron. Y lo que nos dice sobre la región del espacio que actualmente habita nuestro sistema solar es, francamente, bastante extraño.
El hallazgo, publicado esta semana en Physical Review Letters por un equipo internacional dirigido desde el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), confirma algo que los científicos habían sospechado durante mucho tiempo pero que no pudieron probar: que la tenue nube de gas y polvo por la que pasa actualmente nuestro sistema solar lleva en su interior el residuo químico de una antigua explosión estelar. La propia nube, llamada Nube Interestelar Local, aparentemente ha estado acumulando silenciosamente estos desechos radiactivos durante decenas de miles de años. De hecho, hemos estado nadando a través de las secuelas de una supernova.
Un isótopo radiactivo y su improbable viaje
El hierro-60 no es el tipo de elemento que se encuentra en la química cotidiana. Un isótopo radiactivo del hierro ordinario, se forma sólo en el corazón de estrellas masivas y es arrojado al espacio cuando esas estrellas detonan. Tiene una vida media de unos 2,6 millones de años, lo que significa que se desintegra relativamente rápido según los estándares cósmicos; cualquier hierro-60 que se formó junto a nuestro sistema solar hace cuatro mil quinientos millones de años ya no existe. Entonces, cuando los investigadores comenzaron a encontrar hierro-60 en archivos geológicos de la Tierra, específicamente en las cortezas y sedimentos de las profundidades marinas, la implicación fue incómoda: algo explotó cerca. La evidencia apuntaba a al menos dos eventos de supernova en los últimos diez millones de años, uno hace unos dos o tres millones de años y otro hace unos siete millones de años. Estas antiguas explosiones, detectadas químicamente en lugar de visualmente, habían dejado su huella en el fondo del océano.
Luego, hace unos años, surgió el primer indicio de algo más extraño. El hierro-60 apareció no sólo en sedimentos viejos sino también en nieve de la superficie antártica de menos de 20 años. Ninguna supernova reciente podría explicarlo. ¿De dónde venía?
“Nuestra idea era que la Nube Interestelar Local contiene hierro-60 y puede almacenarlo durante largos períodos de tiempo”, dice el Dr. Dominik Koll del Instituto de Física de Rayos de Iones del HZDR. “A medida que el Sistema Solar se mueve a través de la nube, la Tierra podría recoger este material. Sin embargo, no pudimos demostrarlo en ese momento”.
La Nube Interestelar Local es una de unas quince nubes cálidas y difusas que se desplazan a través de nuestra vecindad galáctica inmediata, cada una incrustada dentro de un vacío caliente mucho más grande llamado Burbuja Local, probablemente tallada por una sucesión de supernovas en la asociación Escorpio-Centauro que comenzó hace unos 10 a 15 millones de años. Nuestro sistema solar entró en la Nube Interestelar Local en algún momento de los últimos 40.000 a 124.000 años, dependiendo del modelo en el que confíes, y saldrá de ella aproximadamente en los próximos dos a seis mil años. Algo entre un vuelo y unas largas vacaciones en un camping.
Buscando 50.000 estadios de heno
Para probar si la nube era la fuente, el equipo necesitaba hielo precisamente del período correcto: lo suficientemente antiguo como para preceder o abarcar la entrada del sistema solar en la nube, pero no tan viejo como para que estuviera fuera de su alcance. El Instituto Alfred Wegener proporcionó muestras de la estación de perforación del proyecto EPICA en la Tierra de la Reina Maud, en la Antártida, que capturaron las condiciones atmosféricas de hace 40.000 a 81.000 años. Procesarlo fue una hazaña de paciencia. Trescientos kilogramos se convirtieron en un concentrado químico; Luego vino la espectrometría de masas con acelerador en una instalación en Dresde para verificar que no se había perdido material, utilizando berilio-10 y aluminio-26 como marcadores de integridad. Sólo entonces podría comenzar la medición crítica, en una máquina que no existe en ningún otro lugar del mundo.
La Instalación del Acelerador de Iones Pesados de la Universidad Nacional de Australia utiliza filtros eléctricos y magnéticos superpuestos para clasificar los átomos por masa, eliminando progresivamente todo lo que no sea hierro-60 hasta que sólo queden unos pocos átomos de una muestra inicial de diez billones. “Es como buscar una aguja en 50.000 estadios de fútbol llenos de heno hasta el techo”, afirma Annabel Rolofs, investigadora de la Universidad de Bonn. “La máquina encuentra la aguja en una hora”. Siete eventos de detector, frente a cero en una medición de fondo. Estadísticamente, eso es suficiente.
Lo que el equipo encontró fue una tasa de deposición de hierro-60 aproximadamente cinco veces menor en el hielo más antiguo que en la nieve antártica reciente o en los sedimentos del Océano Índico de los últimos 33.000 años. La señal era más débil cuando el sistema solar estaba fuera de la nube (o cerca de su borde), y más fuerte una vez que estaba completamente dentro. El patrón sugiere fuertemente que la nube está almacenando y liberando hierro-60. “Esto significa que las nubes que rodean el Sistema Solar están relacionadas con una explosión estelar”, afirma Koll. “Y por primera vez, esto nos da la oportunidad de investigar el origen de estas nubes”.
La variación en la señal también descarta algunas explicaciones contradictorias. Un desvanecimiento gradual del flujo de supernovas de dos a tres millones de años de antigüedad, por ejemplo, no podría explicar fácilmente un cambio tan rápido en sólo decenas de miles de años. La burbuja local no parece estar llena uniformemente de hierro-60. Algo en la propia nube, tal vez las variaciones de densidad dentro de ella, o el momento de la entrada del sistema solar, está impulsando lo que vemos. “Esto sugiere que antes estábamos en un medio con un menor contenido de hierro-60, o que la propia nube presenta fuertes variaciones de densidad”, afirma Koll.
La nube como archivo cósmico
Lo que abre el estudio es una nueva forma de leer nuestro entorno galáctico local. Si la nube almacena productos de supernova, los registros geológicos de la Tierra se convierten en su índice. Mediciones futuras en hielo aún más antiguo podrían rastrear el paso completo del sistema solar a través del Complejo de Nubes Interestelares Locales. El proyecto Beyond EPICA ya está perforando en busca de hielo con una antigüedad potencial de 800.000 años. Queda por ver si la señal de hierro-60 persiste a través de esas profundidades y captura cómo eran las cosas antes de que entremos en estas nubes.
También hay acertijos más profundos. La cantidad de hierro-60 depositada durante nuestro paso a través de la nube es aproximadamente diez veces menor que la que cayó durante el evento de supernova hace dos o tres millones de años. Si la nube es un fragmento de un remanente de supernova, como sugieren algunos modelos, quizás se esperaría una paridad más cercana. La discrepancia sugiere que gran parte de su polvo puede ser material interestelar viejo arrastrado por eyecciones de supernova en lugar de desechos recién sintetizados, o que la nube ya estaba presente y luego simplemente se sembró con hierro nuevo. “A través de muchos años de colaboración con colegas internacionales, hemos desarrollado un método extremadamente sensible que ahora nos permite detectar la huella clara de las explosiones cósmicas que ocurrieron hace millones de años en los archivos geológicos actuales”, dice el profesor Anton Wallner.
En los próximos miles de años, nuestro sistema solar saldrá de la Nube Interestelar Local, posiblemente hacia una región donde se fusionará con una estructura vecina llamada Nube G. La señal del hierro-60 debería cambiar cuando eso suceda. Si alguien está midiendo archivos geológicos, podrá marcar la transición de la misma manera que se marca un cruce fronterizo en un mapa. Una marca de tiempo química, depositada átomo a átomo en el profundo frío de la Antártida, que registra no dónde estamos sino dónde hemos estado.
https://doi.org/10.1103/nxjq-jwgp
Preguntas frecuentes
¿Es peligroso que la Tierra atraviese una nube llena de restos de supernova?
No en ningún sentido inmediato. El hierro-60 que llega a la Tierra llega en concentraciones minúsculas, medidas en átomos por centímetro cuadrado por año, demasiado escasas para representar algún riesgo biológico. El verdadero significado es lo que el isótopo revela como trazador: es una señal química de estrellas muertas hace mucho tiempo, lo que permite a los científicos reconstruir la estructura del entorno interestelar por el que se ha estado moviendo nuestro sistema solar.
¿Cómo prueba el hierro-60 en el hielo antártico algo sobre el espacio interestelar?
El hierro-60 sólo se produce en cantidades significativas dentro de estrellas masivas y durante explosiones de supernovas; No existe ninguna fuente natural significativa en la Tierra. Cuando los investigadores lo detectan en el hielo o en los sedimentos oceánicos, pueden descartar orígenes terrestres o solares utilizando proporciones de isótopos, específicamente la proporción de hierro-60 a manganeso-53. La variación en su tasa de deposición a lo largo de decenas de miles de años se relaciona directamente con los cambios en el entorno interestelar por el que pasaba el sistema solar en ese momento.
¿Cuánto tiempo seguirá la Tierra acumulando este polvo interestelar?
Se cree que el sistema solar está cerca del borde de la Nube Interestelar Local y saldrá de ella aproximadamente en los próximos 2.000 a 6.000 años. Después de eso, la afluencia de hierro-60 debería disminuir o cambiar de carácter dependiendo de la región del espacio a la que entremos a continuación. Algunos modelos sugieren una transición hacia una nube vecina llamada nube G, aunque hay evidencia de que es posible que las dos ya se estén mezclando en la ubicación actual del sistema solar.
¿El estudio del hielo más antiguo podría decirnos aún más sobre nuestra historia galáctica?
Ese es precisamente el objetivo del proyecto Beyond EPICA, que trabaja para recuperar núcleos de hielo con una antigüedad potencial de 800.000 años. Si las señales de hierro-60 sobreviven a esas profundidades con suficiente resolución, en principio podrían rastrear el viaje del sistema solar a través de todo el Complejo de Nubes Interestelares Locales, incluido el período anterior a nuestra entrada en cualquiera de estas nubes. Efectivamente nos daría un registro geológico de nuestra vecindad en la galaxia.
Nota rápida antes de seguir leyendo.
ScienceBlog.com no tiene muros de pago, ni contenido patrocinado, ni ningún objetivo más allá de hacer la ciencia correcta. Cada historia aquí está escrita para informar, no para impresionar a un anunciante o promover un punto de vista.
El buen periodismo científico requiere tiempo: leer los artículos, comprobar las afirmaciones, encontrar investigadores que puedan poner los hallazgos en contexto. Hacemos ese trabajo porque creemos que es importante.
Si encuentra útil este sitio, considere apoyarlo con una donación. Incluso unos pocos dólares al mes ayudan a mantener la cobertura independiente y gratuita para todos.