Cuando una estrella masiva explota como supernova, no solo libera una cantidad extraordinaria de energía. Las explosiones de supernovas son responsables de crear algunos de los elementos pesados, incluido el hierro, que es expulsado al espacio por la explosión.
En la Tierra, hay dos acumulaciones del isótopo de hierro 60Fe en sedimentos del fondo marino que los científicos rastrean hasta hace unos 2 o 3 millones de años y hace unos 5 o 6 millones de años.
Las explosiones que crearon el hierro también dosificaron la Tierra con radiación cósmica.
En una nueva investigación enviada a The Astrophysical Journal Letters, los científicos examinan cuánta energía llegó a la Tierra a partir de estas explosiones y cómo esa radiación puede haber afectado a la vida en la Tierra.
El artículo se titula «La vida en la burbuja: cómo una supernova cercana dejó huellas efímeras en el espectro de rayos cósmicos e improntas indelebles en la vida», y está disponible en el servidor de preimpresión arXiv. La autora principal es Caitlyn Nojiri de la UC Santa Cruz.
«La vida en la Tierra está en constante evolución bajo la exposición continua a la radiación ionizante de origen terrestre y cósmico», escriben los autores. La radiación terrestre disminuye lentamente a lo largo de miles de millones de años. Pero no así la radiación cósmica. La cantidad de radiación cósmica a la que está expuesta la Tierra varía a medida que nuestro sistema solar se mueve a través de la galaxia.
«La actividad de supernovas cercanas tiene el potencial de aumentar los niveles de radiación en la superficie de la Tierra en varios órdenes de magnitud, lo que se espera que tenga un profundo impacto en la evolución de la vida», escriben.
Los autores explican que la acumulación de 2 millones de años proviene directamente de una explosión de supernova, y la acumulación más antigua es de cuando la Tierra pasó a través de una burbuja.
La burbuja que da título al estudio proviene de un tipo particular de estrellas llamadas estrellas OB. Las estrellas OB son estrellas masivas, calientes y de corta vida que suelen formarse en grupos. Estas estrellas emiten potentes vientos que crean «burbujas» de gas caliente en el medio interestelar.
Nuestro sistema solar se encuentra dentro de una de estas burbujas, llamada Burbuja Local, que tiene casi 1.000 años luz de ancho y se creó hace varios millones de años.
La Tierra entró en la Burbuja Local hace unos 5 o 6 millones de años, lo que explica la acumulación más antigua de 60Fe. Según los autores, la acumulación más joven de 60Fe de hace dos o tres millones de años proviene directamente de una supernova.
«Es probable que el pico de 60Fe de hace unos 2-3 millones de años se haya originado a partir de una supernova que se produjo en la asociación Upper Centaurus Lupus en Scorpius Centaurus (~140 pc) o en la asociación Tucana Horologium (~70 pc). Mientras que el pico de hace unos 5-6 millones de años probablemente se atribuya a la entrada del sistema solar en la burbuja», escriben los autores.
La Burbuja Local no es un lugar tranquilo. Se necesitaron múltiples supernovas para crearla. Los autores escriben que se necesitaron 15 explosiones de SN en los últimos 15 millones de años para crear la LB. «Sabemos por la reconstrucción de la historia de la LB que al menos nueve SN explotaron durante los últimos 6 millones de años», escriben.
Los investigadores tomaron todos los datos y calcularon la cantidad de radiación de múltiples SN en la LB. «No está claro cuáles serían los efectos biológicos de tales dosis de radiación», escriben, pero sí discuten algunas posibilidades.
La dosis de radiación puede haber sido lo suficientemente fuerte como para crear roturas de doble cadena en el ADN. Se trata de un daño grave que puede provocar cambios cromosómicos e incluso la muerte celular. Pero hay otros efectos en términos del desarrollo de la vida en la Tierra.
«Las roturas de doble cadena del ADN pueden provocar mutaciones y un salto en la diversificación de las especies», escriben los investigadores. Un artículo de 2024 mostró que «la tasa de diversificación de los virus en el lago Tanganyika africano se aceleró hace 2-3 millones de años». ¿Podría estar relacionado con la radiación de las SN?
«Sería interesante comprender mejor si esto se puede atribuir al aumento de la dosis de radiación cósmica que predecimos que tendrá lugar durante ese período», adelantan los autores.
La radiación de las SN no fue lo suficientemente potente como para provocar una extinción, pero podría haber sido lo suficientemente potente como para provocar más mutaciones, lo que podría conducir a una mayor diversificación de las especies.
La radiación siempre es parte del medio ambiente. Aumenta y disminuye a medida que se desarrollan los acontecimientos y a medida que la Tierra se mueve a través de la galaxia. De alguna manera, debe ser parte de la ecuación que creó la diversidad de la vida en nuestro planeta.
«Por lo tanto, es seguro que la radiación cósmica es un factor ambiental clave a la hora de evaluar la viabilidad y evolución de la vida en la Tierra, y la cuestión clave se refiere al umbral para que la radiación sea un desencadenante favorable o perjudicial a la hora de considerar la evolución de las especies», escriben los autores en su conclusión.
Desafortunadamente, no entendemos con claridad cómo afecta la radiación a la biología, qué umbrales podrían existir y cómo podrían cambiar con el tiempo. «El umbral exacto solo se puede establecer con una comprensión clara de los efectos biológicos de la radiación cósmica (especialmente los muones que dominan a nivel del suelo), que sigue siendo muy inexplorado», escriben Nojiri y sus coautores.
El estudio muestra que, ya sea que podamos verlo en la vida cotidiana o no, o incluso si somos conscientes de ello o no, nuestro entorno espacial ejerce una fuerza poderosa sobre la vida en la Tierra. La radiación de las supernovas podría haber influido en la tasa de mutación en momentos críticos durante la historia de la Tierra, ayudando a dar forma a la evolución.
Sin las explosiones de supernovas, la vida en la Tierra podría verse muy diferente. Muchas cosas tuvieron que salir bien para que estuviéramos aquí. Tal vez en el pasado distante, las explosiones de supernovas jugaron un papel en la cadena evolutiva que nos conduce hasta nosotros.
Con información de arXiv
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