Si sacudiera hoy en día a la Tierra una tormenta solar de gran intensidad, podría acabar con nuestra tecnología y lanzarnos de nuevo a la edad oscura. Por suerte para nosotros, este tipo de eventos son muy raros. No obstante, hace cuatro mil millones de años un clima espacial extremo probablemente fuera la norma, y en lugar de traer consigo el apocalipsis, bien podría haber alentado el inicio de la vida.
A partir de observaciones con el telescopio de estrellas jóvenes similares al Sol, los investigadores han estimado que «super» erupciones solares bombardearon a la Tierra con partículas energéticas de manera diaria hace alrededor de 4 mil millones de años.
Un Sol joven y rebelde
En esta época, el sol brillaba con tan sólo unas tres cuartas partes de lo que lo hace hoy en día, pero su superficie se agitaba con erupciones gigantes por las que expulsaba enormes cantidades de material solar y radiación hacia el espacio. Estas potentes explosiones solares pudieron haber proporcionado la energía crucial necesaria para calentar la Tierra, a pesar de la tenuidad del sol. Las erupciones también pudieron haber proporcionado la energía necesaria para convertir a moléculas simples en moléculas complejas como el ARN y el ADN, que son dos compuestos necesarios para la vida.
«Por aquel entonces, la Tierra recibía sólo el 70 por ciento de la energía solar de hoy», comentó Vladimir Airapetian, autor principal del artículo publicado en Nature Geoscience y científico solar en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, Estados Unidos. «Eso significa que la Tierra debería haber sido una bola helada. No obstante, la evidencia geológica nos dice que era un orbe caliente con agua líquida. A esto le llamamos la Paradoja del Sol Joven y Débil. Nuestra nueva investigación demuestra que las tormentas solares podrían haber sido esenciales para el calentamiento de la Tierra».
El Sol es un astro tremendamente complejo, y ahora estamos empezando a comprender su funcionamiento. Recientemente publicamos las muchas maneras que se puede estudiar el astro, con imágenes del mismo tomadas a distintas amplitudes de onda. Puedes verlo aquí.
Gracias a la simulación del sol usando datos de estrellas recogidos por el telescopio espacial Kepler de la NASA como guía, Airapetian y sus compañeros encontraron que, si bien tenue, el sol fue probablemente más salvaje en su juventud. Las llamaradas solares, también llamadas eyecciones de masa coronal, probablemente surgieron con más frecuencia y con más ferocidad, produciendo tormentas 1.000 veces más potentes que las llamaradas más intensas registradas. Muchos ejemplos de estas «súper» explosiones son tan raras hoy en día que sólo las experimentamos alrededor de una vez cada 100 años, pero los datos de Kepler muestran cómo las estrellas jóvenes pueden producir hasta diez por día. Conforme nuestra atmósfera se veía bombardeada por súper-llamaradas solares, se iniciaron las reacciones químicas que produjeron gases de efecto invernadero que condujeron al calentamiento del clima y otras sustancias esenciales para la vida.
Impacto sobre la Tierra
Esas tormentas debieron tener un gran impacto sobre la Tierra, proponen los investigadores. Las tormentas comprimieron temporalmente la magnetosfera, que es la burbuja magnética protectora que rodea la Tierra, a una sexta parte de su altura normal. Aquel aplastamiento permitió la lluvia de partículas solares sobre la atmósfera. Esta avalancha de partículas ionizó y dividió las moléculas de nitrógeno presentes en el aire. Esas moléculas se volvieron a ensamblar en otras nuevas, como puede ser el cianuro de hidrógeno, a partir del cual se pueden producir bases de ADN y aminoácidos.
«Nuestros cálculos muestran que se habrían tenido que ver regularmente auroras hasta por lo menos Carolina del Sur [y hasta Tarifa, en España]», dice Airapetian. «Y a medida que las partículas del clima espacial descendieron por las líneas de campo magnético, habrían golpeado contra las moléculas de nitrógeno, abundantes en la atmósfera. Este cambio de la química de la atmósfera resultó haber marcado toda la diferencia para la vida en la Tierra».
La atmósfera de la Tierra primitiva era muy diferente de lo que es ahora: el nitrógeno molecular, es decir, dos átomos de nitrógeno unidos entre sí en una molécula, componía el 90 por ciento de la atmósfera, en comparación con sólo el 78 por ciento en la actualidad. A medida que las partículas energéticas cayeron sobre estas moléculas de nitrógeno, el impacto hizo que se dividieran en átomos de nitrógeno individuales. Éstos, a su vez, chocaron con dióxido de carbono, separando este último monóxido de carbono y oxígeno.
El nitrógeno libre y el oxígeno se combinaron en óxido nitroso, que es un gas de efecto invernadero con un potencial para el calentamiento atmosférico 300 veces superior al CO2 (dióxido de carbono). Los modelos de Airapetian sugieren que se podría haber creado el suficiente óxido nitroso como para calentar de manera espectacular el planeta. Otro producto resultante de la tormenta solar infinita fue el cianuro de hidrógeno (HCN), que podría haber fertilizado la superficie del planeta con el nitrógeno necesario como para formar los bloques primarios de construcción de la vida.
Así pues, las partículas solares cargadas habrían atravesado limpiamente la magnetosfera cerca de los polos de nuestro planeta, entrado en la atmósfera y chocado con nitrógeno, dióxido de carbono y metano. «Así que ahora lo que tienes son estas partículas interactuando con las moléculas de la atmósfera y creando nuevas moléculas; similar a una reacción en cadena», dijo Airapetian.
El siguiente vídeo es una explicación perfecta del efecto del sol sobre la magnetosfera.
La similitud en otros sitemas
Si bien parece que es de crucial importancia que exista suficiente energía para un planeta en desarrollo, en exceso también sería un problema, y en ese sentido un periodo constante de erupciones solares con su consiguiente lluvia de radiación de partículas puede ser muy perjudicial. Semejante avalancha de nubes magnéticas puede desbaratar la atmósfera de un planeta si la magnetosfera es demasiado débil. La comprensión de este tipo de equilibrios ayuda a los científicos a determinar qué tipo de estrellas y qué tipo de planetas podrían permitir la habitabilidad.
«Queremos reunir toda esta información, la cercanía de un planeta a la estrella, lo enérgica que es la estrella, cómo es de fuerte la magnetosfera del planeta con el fin de ayudar en la búsqueda de planetas habitables alrededor de estrellas cercanas a la nuestra y en toda la galaxia» dijo William Danchi, investigador principal del proyecto en el Centro Goddard y un coautor del artículo. «Este trabajo incluye científicos de muchos campos, los que estudian el sol, las estrellas, los planetas, la química y la biología. Trabajando juntos podemos crear una descripción robusta sobre cómo fueron los primeros días de nuestro planeta, y dónde podría existir la vida en otros lugares”.
No obstante, las erupciones solares no habrían únicamente a la Tierra. Efectos similares se habrían producido en Marte, añade Airapetian, lo que podría haber mejorado la habitabilidad del planeta rojo. De hecho, hoy en día se van encontrando más y más evidencias que apuntan a una posible presencia de la vida a lo largo de la historia del planeta. Puedes leer nuestra historia al respecto aquí.
De manera un tanto más escéptica, el astrobiólogo de la Universidad de Cornell Ramsés Ramírez, que escribió un artículo paralelo de perspectiva en la misma edición de la revista Nature Geoscience, apunta que “las interacciones crean las moléculas correctas, pero en el lugar equivocado”. Las moléculas habrían sido originadas en la atmósfera superior, no cerca de la superficie donde la mayor parte del calentamiento de efecto invernadero se lleva a cabo y donde la vida habría echado raíces. Si bien la idea es plausible, se necesita algún otro mecanismo para «traer las moléculas hacia abajo para que las puedan utilizar las criaturas», dice.
