Descubren una anomalía de posible origen interestelar en el fondo del océano Pacífico

Algo excepcional sucedió en la Tierra hace 10 millones de años. Nuestro análisis de las muestras de rocas del fondo del océano Pacífico ha encontrado un extraño aumento del isótopo radiactivo berilio-10 durante ese tiempo. Este hallazgo, publicado en Nature Communications, abre una nueva vía para que los geólogos fechen eventos pasados ​​​​recogidos en las profundidades de los océanos.

Sin embargo, la causa de la anomalía del berilio-10 sigue siendo desconocida. ¿Podrían deberse a cambios importantes en las corrientes oceánicas globales, una estrella moribunda o una colisión interestelar?

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Jorge Valverde Carlo Pietrobelli

Rocas extremadamente lentas en las profundidades del océano

Estoy buscando de polvo de estrellas en la Tierra. Hasta ahora, he estado buscándolo en la nieve de Antártida. Pero, esta vez me he centrado en las profundidades del océano.

La zona abisal del Océano Pacífico, a unos 5.000 metros de profundidad, nunca ha visto la luz. Sin embargo, hay algo creciendo allí.

Las costras de ferromanganeso (rocas metálicas submarinas) crecen a partir de minerales disueltos en el agua que se juntan lentamente y se solidifican en escalas de tiempo extremadamente largas, tan solo unos pocos milímetros en un millón de años. (Las estalactitas y estalagmitas en las cuevas crecen de manera similar, pero miles de veces más rápido).

Esto hace que las cortezas de ferromanganeso sean archivos ideales para capturar polvo de estrellas durante millones de años.

La edad de estas cortezas se puede determinar mediante datación radiométrica utilizando el isótopo radiactivo berilio-10. Este isótopo se produce continuamente en la atmósfera superior cuando los rayos cósmicos de alta energía chocan contra las moléculas de aire. Los ataques rompen los principales componentes de nuestro aire (nitrógeno y oxígeno) en fragmentos más pequeños.

Tanto el polvo de estrellas como el berilio-10 acaban llegando a los océanos de la Tierra, donde se incorporan a la creciente corteza de ferromanganeso.

Una de las costras de ferromanganeso más grandes se recuperó en 1976 en el Pacífico central. Almacenado durante décadas en el Instituto Federal de Geociencias y Recursos Naturales en Hannover, Alemania, una sección de 3,7 kg que se convirtió en el tema de mi estudio.

Al igual que los anillos de los árboles revelan la edad de un árbol, las costras de ferromanganeso registran su crecimiento en capas a lo largo de millones de años. El berilio-10 sufre una desintegración radiactiva muy lenta, lo que significa que se descompone gradualmente a lo largo de millones de años mientras se asienta en las rocas.

A medida que el berilio-10 se desintegra con el tiempo, su concentración disminuye en las capas de sedimentos más profundas y antiguas. Como el ritmo de desintegración es constante, podemos utilizar isótopos radiactivos como cronómetros naturales para discernir la edad y la historia de las rocas; esto se llama citas radioactivas.

Una anomalía desconcertante

Después de un extenso procesamiento químico, mis colegas y yo utilizamos espectrometría de masas con acelerador (una técnica analítica ultrasensible para isótopos radiactivos de vida más larga) para medir las concentraciones de berilio-10 en la corteza.

Esta vez, mi investigación me llevó de Canberra, Australia, a Dresde, en Alemania. Allí se encuentra el Centro Helmholtz Dresde-Rossendorf, que tiene instrumentos optimizados para mediciones de berilio-10.

Los resultados mostraron que la corteza había crecido solo 3,5 centímetros en los últimos 10 millones de años y tenía más de 20 millones de años. Sin embargo, antes de que pudiera volver a buscar polvo de estrellas, encontré una anomalía.

Inicialmente, según iba para atrás en el tiempo, la concentración de berilio-10 disminuyó como se esperaba, siguiendo su patrón de desintegración natural, hasta hace unos 10 millones de años. En ese momento, la disminución del material se detuvo por un intervalo de tiempo antes de reanudar su patrón normal hace unos 12 millones de años.

Esto fue desconcertante. La desintegración radiactiva sigue leyes estrictas, lo que significa que algo debe haber introducido más berilio-10 en la corteza en ese momento.

El escepticismo es crucial en la ciencia. Para descartar errores, repetí la preparación química y las mediciones varias veces, pero la anomalía persistió. El análisis de diferentes cortezas de lugares a casi 3.000 kilómetros de distancia arrojó el mismo resultado: una anomalía de berilio-10 hace unos 10 millones de años. Esto confirmó que la anomalía era un hecho real y no una irregularidad local.

¿Corrientes oceánicas o estrellas en explosión?

¿Qué pudo haber sucedido en la Tierra para causar esta anomalía hace 10 millones de años? No estamos seguros, pero hay algunas opciones.

El año pasado, un estudio internacional reveló que la corriente circumpolar antártica —el principal impulsor de la circulación oceánica mundial— se intensificó hace unos 12 millones de años, influyendo en los patrones de las corrientes oceánicas antárticas.

¿Podría esta anomalía del berilio-10 en el Pacífico marcar el comienzo de la circulación oceánica global moderna? Si las corrientes oceánicas fueran las responsables, el berilio-10 se distribuiría de manera desigual en la Tierra y algunas muestras incluso mostrarían una falta de berilio-10. Nuevas muestras de todos los océanos principales y de ambos hemisferios nos permitirían responder a esta pregunta.

Otra posibilidad surgió a principios del año pasado. Los astrofísicos demostraron que una colisión con una densa nube interestelar podría comprimir la heliosfera (el escudo protector del Sol contra la radiación cósmica) de regreso a la órbita de Mercurio. Sin esta barrera, la Tierra estaría expuesta a un mayor flujo de rayos cósmicos, lo que llevaría a una elevada tasa de producción global de berilio-10.

La explosión de una supernova cercana a la Tierra también podría causar un aumento del flujo de rayos cósmicos que conduciría a una anomalía del berilio-10. La investigación futura explorará estas posibilidades.

El descubrimiento de tal anomalía es un golpe de suerte inesperado para la datación geológica. Se utilizan varios archivos para investigar el clima, la habitabilidad y las condiciones ambientales de la Tierra en diferentes escalas de tiempo.

Para comparar núcleos de hielo con sedimentos, cortezas de ferromanganeso, espeleotemas (estalagmitas y estalactitas) y otros, sus escalas de tiempo deben ser sincrónicas. Marcadores de tiempo independientes, como el evento Miyake o el Laschamp, son de un valor incalculable para alinear registros de miles de años de antigüedad. Ahora, es posible que tengamos un marcador temporal correspondiente para millones de años.

Mientras tanto, mi búsqueda de polvo de estrellas continúa, pero ahora estoy atento a nuevas muestras de 10 millones de años para precisar aún más la anomalía del berilio-10. Manténganse al tanto.