Hace unos dos millones de años, la Tierra era un lugar muy diferente, con nuestros primeros ancestros humanos viviendo junto a tigres dientes de sable, mastodontes y roedores enormes. Y pudieron haber tenido frío: la Tierra había caído en una profunda congelación, con múltiples eras de hielo que iban y venían hasta hace unos 12000 años.

Los científicos teorizan que las eras de hielo ocurren por una serie de razones, incluyendo la inclinación y rotación del planeta, el desplazamiento de las placas tectónicas, las erupciones volcánicas y los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera. Pero, ¿y si cambios drásticos como estos no solo son resultado del entorno de la Tierra, sino también de la ubicación del sol en la galaxia?

En un nuevo artículo publicado en Nature Astronomy, investigadores liderados por la Universidad de Boston encuentran evidencia de que hace unos dos millones de años, el sistema solar encontró una nube interestelar tan densa que podría haber interferido con el viento solar. Creen que muestra que la ubicación del sol en el espacio podría dar forma a la historia de la Tierra más de lo que se pensaba anteriormente.

Todo nuestro sistema solar está envuelto en un escudo de plasma protector que emana del sol, conocido como la heliosfera. Está hecha de un flujo constante de partículas cargadas, llamado viento solar, que se extiende mucho más allá de Plutón, envolviendo los planetas en lo que NASA llama “una burbuja gigante”.

Nos protege de la radiación y los rayos galácticos que podrían alterar el ADN, y los científicos creen que es parte de la razón por la que la vida evolucionó en la Tierra como lo hizo. Según el último artículo, la nube fría comprimió la heliosfera de tal manera que brevemente colocó a la Tierra y a los otros planetas del sistema solar fuera de su influencia.

En esta visualización, tres canales de velocidad de 21 cm, cada uno de 0,786 km s-1 de ancho, están mapeados en rojo, azul y verde. El rojo representa 8 km s-1, el verde 8,7 km s-1 y el azul 9,5 km s-1, todo ello en el marco de la norma local de reposo (LSR). La escala es logarítmica de 2 a 40 K de temperatura de brillo. La técnica de visualización está diseñada para hacer que las nubes frías destaquen en color (verde y rojo para la componente izquierda y azul iridiscente para la componente derecha) aprovechando la estrechez de sus perfiles de velocidad en comparación con el gas de fondo más caliente mucho más alejado
En esta visualización, tres canales de velocidad de 21 cm, cada uno de 0,786 km s-1 de ancho, están mapeados en rojo, azul y verde. El rojo representa 8 km s-1, el verde 8,7 km s-1 y el azul 9,5 km s-1, todo ello en el marco de la norma local de reposo (LSR). La escala es logarítmica de 2 a 40 K de temperatura de brillo. La técnica de visualización está diseñada para hacer que las nubes frías destaquen en color (verde y rojo para la componente izquierda y azul iridiscente para la componente derecha) aprovechando la estrechez de sus perfiles de velocidad en comparación con el gas de fondo más caliente mucho más alejado. Crédito: M. Opher et al. / Nature Astronomy

Este artículo es el primero en mostrar cuantitativamente que hubo un encuentro entre el sol y algo fuera del sistema solar que habría afectado el clima de la Tierra, dice la física espacial de la Universidad de Boston Merav Opher, experta en la heliosfera y autora principal del artículo.

Sus modelos han moldeado literalmente nuestra comprensión científica de la heliosfera, y cómo la burbuja está estructurada por el viento solar que empuja contra el medio interestelar—el espacio en nuestra galaxia entre estrellas y más allá de la heliosfera. Su teoría es que la heliosfera tiene forma de croissant esponjoso, una idea que sacudió a la comunidad de física espacial. Ahora, está arrojando nueva luz sobre cómo la heliosfera, y dónde se mueve el sol a través del espacio, podrían afectar la química atmosférica de la Tierra.

Las estrellas se mueven, y ahora este artículo está mostrando no solo que se mueven, sino que encuentran cambios drásticos, dice Opher, profesora de astronomía en el Colegio de Artes y Ciencias de la Universidad de Boston y miembro del Centro de Física Espacial de la universidad. Trabajó en el estudio durante una beca de un año en el Instituto Radcliffe de Harvard.

Opher y sus colaboradores esencialmente miraron hacia atrás en el tiempo, usando modelos computacionales sofisticados para visualizar dónde estaba posicionado el sol hace dos millones de años—y, con él, la heliosfera y el resto del sistema solar. También mapearon la trayectoria del sistema de la Cinta Local de Nubes Frías, una cadena de grandes nubes densas y muy frías compuestas principalmente de átomos de hidrógeno. Sus simulaciones mostraron que una de las nubes cerca del final de esa cinta, llamada Lynx Local de Nubes Frías, podría haber colisionado con la heliosfera.

Si eso hubiera sucedido, dice Opher, la Tierra habría estado completamente expuesta al medio interestelar, donde el gas y el polvo se mezclan con los elementos atómicos restantes de estrellas explotadas, incluyendo hierro y plutonio. Normalmente, la heliosfera filtra la mayoría de estas partículas radiactivas. Pero sin protección, pueden llegar fácilmente a la Tierra. Según el artículo, esto se alinea con la evidencia geológica que muestra aumentos de 60Fe (hierro 60) y 244Pu (plutonio 244) isotopos en el océano, nieve antártica, y núcleos de hielo—y en la luna—del mismo período de tiempo. El tiempo también coincide con registros de temperatura que indican un período de enfriamiento.

Rara vez nuestro vecindario cósmico más allá del sistema solar afecta la vida en la Tierra, dice Avi Loeb, director del Instituto de Teoría y Computación de la Universidad de Harvard y coautor del artículo. Es emocionante descubrir que nuestro paso a través de nubes densas hace unos pocos millones de años podría haber expuesto a la Tierra a un flujo mucho mayor de rayos cósmicos y átomos de hidrógeno. Nuestros resultados abren una nueva ventana a la relación entre la evolución de la vida en la Tierra y nuestro vecindario cósmico.

La presión externa de la Lynx Local de Nubes Frías podría haber bloqueado continuamente la heliosfera durante un par de cientos de años hasta un millón de años, dice Opher—dependiendo del tamaño de la nube. Pero tan pronto como la Tierra estuvo lejos de la nube fría, la heliosfera envolvió todos los planetas, incluida la Tierra, dice. Y así es como es hoy.

Es imposible saber el efecto exacto que la nube fría tuvo en la Tierra—como si pudiera haber provocado una era de hielo. Pero hay un par de otras nubes frías en el medio interestelar que el sol probablemente ha encontrado en los miles de millones de años desde que nació, dice Opher. Y probablemente se topará con más en otro millón de años más o menos.

Opher y sus colaboradores ahora están trabajando para rastrear dónde estaba el sol hace siete millones de años, e incluso más atrás. Identificar la ubicación del sol millones de años en el pasado, así como el sistema de nubes frías, es posible con datos recopilados por la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, que está construyendo el mapa 3D más grande de la galaxia y proporcionando una vista sin precedentes de la velocidad a la que se mueven las estrellas.

Esta nube estaba realmente en nuestro pasado, y si cruzamos algo tan masivo, estuvimos expuestos al medio interestelar, dice Opher. El efecto de cruzar caminos con tanto hidrógeno y material radiactivo no está claro, por lo que Opher y su equipo en el Centro de Ciencias SHIELD (Viento Solar con Intercambio de Iones de Hidrógeno y Dinámica a Gran Escala) de la Universidad de Boston, financiado por la NASA, ahora están explorando el efecto que podría haber tenido en la radiación de la Tierra, así como en la atmósfera y el clima.

Esto es solo el comienzo, dice Opher. Ella espera que este artículo abra la puerta a una mayor exploración de cómo el sistema solar fue influenciado por fuerzas externas en el pasado profundo.

FUENTES

Boston University

Opher, M., Loeb, A. & Peek, J.E.G. A possible direct exposure of the Earth to the cold dense interstellar medium 2–3 Myr ago. Nat Astron (2024). doi.org/10.1038/s41550-024-02279-8

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