La ciclicidad de las grandes extinciones en masa

Un reciente estudio afirmaba haber encontrado la evidencia de que las grandes extinciones masivas de la historia geológica del planeta se produjeron por algún ciclo cósmico o astronómico. Esta hipótesis en realidad no es nueva, ya que la idea de una ciclicidad de 26-27 millones de años (Ma) detrás de as extinciones es una idea que lleva décadas circulando por la comunidad científica. Pero lo cierto es que, a pesar de existir numerosos modelos que tratan de explicarla, lo cierto es que no hemos encontrado aún una explicación satisfactoria. Y de todos esos modelos, no son pocos los que han buscado la respuesta en el cielo. En una entrada anterior ya vimos cuáles fueron las cinco mayores extinciones masivas, pero estas no son las únicas que se han producido a lo largo de la historia del planeta, por lo que en esta entrada abordaremos el problema de esa ciclicidad explicando algunas de las teorías propuestas que buscan su origen en las estrellas. Acompañadme en esta investigación por los principales ciclos astronómicos que tienen influencia en el planeta para ver si pueden ser o no los causantes de esta ciclicidad en las extinciones.

Cretaceous extinction.jpg
Ilustracción artística del impacto del bólido que causó la extinción del Cretácico-Paleógeno (artista: Donald E. Davis, 1994)

Los ciclos cotidianos

Nuestra investigación la vamos a empezar con los tres ciclos astronómicos que conocemos a escala humana. Todos ellos tienen un gran impacto en la vida del planeta porque son los que regulan la cantidad de energía solar que llega a nosotros, el motor que ha permitido el desarrollo de la vida a lo largo de 4000 millones de años, ¿quizás también de producir su definitivo final? Los ciclos cotidianos, como he preferido llamarlos en esta entrada, ocurren a diario, mensualmente e incluso cada año o cada década y está producidos por dos factores: los movimientos orbitales de la Tierra y la Luna y las variaciones de la actividad solar.

Day & Night.jpg
El origen de la ciclicidad de las grandes extinciones en masa es un misterio aun sin resolver (fuente: wallpaper de bhmpics.com)

La Tierra, como todos los planetas que conocemos, tiene dos movimientos orbitales de gran importancia. El movimiento de rotación es el que experimenta un planeta al girar sobre su propio eje, que para el caso de la Tierra es en sentido antihorario (en contra de las agujas del reloj). Este movimiento es el causante de los días y las noches, pero también es el responsable de que siempre veamos “salir” a todos los astros por el este y ponerse por el oeste. La rotación parece un movimiento estable debido a que los días siempre parecen durar 24 horas, pero lo cierto es que esto no ha sido siempre así. Y es que, debido a que la rotación es un fenómeno físico influenciado por la presencia del resto de cuerpos celestes, a medida que la Luna se ha ido alejando de nuestro planeta se ha producido también una ralentización de la rotación que ha hecho que la duración de los días se vaya alargando poco. A esto hay que añadir que, tal y como hemos podido comprobar recientemente, los grandes terremotos pueden hacer “bailar” el eje terrestre y con ello hacer cambiar, aunque sea de forma imperceptible (de milésimas de segundo o incluso menos) la duración de los días terrestres.

estrellas en movimiento

El movimiento de traslación es el que experimenta todo cuerpo que orbita alrededor de su anfitrión. La Luna tiene un movimiento de 28 días que coincide con el de su rotación, lo que explica que siempre nos dé la misma cara, y es la causa principal de las mareas. En el caso de la Tierra, su órbita alrededor del Sol se cumple cada 365 días y 6 horas, que es nuestro año terrestre y la causa de que cada cuatro años tengamos que añadir un día extra (años bisiestos). Pero la órbita de los planetas no es circular sino elíptica, con el  Sol en uno de sus focos, por lo que a lo largo de un año no estamos siempre a la misma distancia del Sol. Y no, en contra de lo que pudiera parecer, esta diferencia no es la que causa las estaciones porque la Tierra está más cerca del Sol el día 3 de enero (perihelio) y más lejos del Sol el día 4 de julio (afelio). Esa afirmación solo nos serviría para el Hemisferio Sur.

Rotacion terrestre.jpg
Ilustración de la posición de la Tierra con respecto al Sol en las fechas de los solsticios y los equinocios (los astros no están a escala)

Para hablar del siguiente ciclo cotidiano debemos salir de la Tierra y viajar al propio Sol. Y es que la actividad solar tampoco es constante a lo largo del tiempo, variando según los llamados ciclos de manchas solares, que como su propio nombre indica están asociados con la aparición o desaparición periódica de los puntos oscuros (o manchas) que aparecen en la superficie del Sol cada cierto tiempo. Las manchas solares han sido observadas desde mucho antes de que existieran los telescopios, pero es ahora cuando sabemos que se trata de regiones de la superficie del Sol que presentan un fuerte campo magnético y una temperatura que está más de 1.000º C más baja que el resto de la estrella (4.300º C frente a los cerca de 6.000º C habituales). Esta diferencia de temperaturas es la que causa que las veamos oscuras, del mismo modo que veríamos una linterna puesta delante de un gran foco, pero en realidad una mancha solar del tamaño de la Tierra brillaría por sí sola más que la Luna llena.

Manchas.png
Izquierda: Imagen de una mancha solar vista en detalle (fuente: seeker.com). Derecha: Esquema de qué es una mancha solar (modificado a partir de cse.ssl.berkeley.edu)

La presencia de manchas solares en la superficie está relacionada con la actividad solar, y por tanto con la energía que llega a nuestro planeta. Pero aunque no lo creamos, más manchas no implica menos actividad sino al revés, ya que el fuerte campo magnético que tienen puede llegar a expulsar material al espacio que podría llegar a nosotros. Las manchas solares aparecen y desaparecen en ciclos de unos 11 años, que son los ciclos en los que varía la actividad solar, de manera que cuando estamos en un pico de máxima actividad, como el actual, las auroras pueden aparecer en regiones poco habituales y suelen ser más espectaculares, llegando a amenazar algunos de los satélites artificiales que tenemos orbitándonos.

Manchas solares.jpg
Variación del número de manchas solares identificadas en la superficie del Sol detectada por el Royal Observatory of Belgium el 4 de noviembre de 2016 desde el año 2004 (fuente: sidc.be / silso)

Ahora que hemos visto los ciclos cotidianos y ya sabemos en qué consisten debemos preguntarnos si son capaces o no de producir extinciones en el planeta, y de ser así, ¿podrían estar detrás de los ciclos de 26-27 Ma? Evidentemente a la segunda cuestión la respuesta es no. Los ciclos cotidianos acabamos de ver que se repiten cada día, cada mes, cada año o incluso cada década, por lo que estamos hablando de ciclos que se repiten demasiado a menudo para ser la causa de estas o de cualquier otro tipo de extinciones. Por ello tenemos que buscar nuevos ciclos astronómicos que tengan una periodicidad mayor, y por ello debemos abandonar lo que registramos habitualmente en nuestra vida y buscar eventos que duren mucho más. Nuestra investigación continúa.

Los ciclos de escala orbital

Milutin Milankovic fue un ingeniero civil de profesión, y astrónomo, matemático y geofísico en su tiempo libre, que a partir de la medición de la posición de las estrellas y de ciertos cálculos de la fuerza gravitacional de otros astros dedujo la existencia de tres parámetros orbitales con influencia en el planeta. Ahora a esos ciclos, ya demostrados de forma empírica, los llamados Ciclos de Milankovitch (de los que hablamos en detalle en esta entrada) y los vamos a ver a continuación por ser perfectos candidatos para explicar la ciclicidad de 26-27 Ma.

milankovitch-cycles
Esquema ilustrativo de los tres ciclos de Milankovitch: excentricidad, precesión y oblicuidad (fuente: universetoday.com)
Excentricidad.jpg
A partir del valor en la excentricidad de una figura geométrica se puede distinguir entre circunferencia (0), elipse (0-1), parábola (1) e hipérbola (<1). Imagen tomada de wikipedia.org

La excentricidad es, de una manera sencilla, el grado de acercamiento de una figura geométrica circular a la “perfección” de una circunferencia. Para el caso de la elipse, que es la figura que define la órbita de todos los planetas (tal y como nos demostró Kepler en 1609), tiene una excentricidad que siempre oscila entre 0 y 1, pero sin alcanzar esos valores. Para el caso de la Tierra, los valores de excentricidad varían entre 0’005 y 0’058 siguiendo un ciclo doble de 100 000 y 400 000 años (actualmente es de 0’017). Este parámetro es el menos influyente de los tres, si bien se ha estimado que la radiación recibida a lo largo de un año puede variar un 20-30% por culpa de la excentricidad.

Oblicuidad.jpg
La oblicuidad es la inclinación del eje terrestre con respecto a la perpendicular de la eclíptica (imagen modificada a partir de wikipedia.org)

La oblicuidad de una órbita es el ángulo que forma el eje de rotación del planeta (eje axial) con respecto al plano de la eclíptica (en el que se mueve alrededor del Sol). Este ángulo es el responsable de las estaciones, no el movimiento de traslación como anticipábamos antes, define la posición de los trópicos y oscila entre 24’5º y 22’5º en ciclos de 41 000 años (actualmente es 23’5º). Según Milankovic este parámetro favorecería el desarrollo de las glaciaciones cuando es mínima, ya que es entonces cuando el volumen de hielo fundido en la estación calurosa será menor, permitiendo que los glaciares crezcan año tras año.

Precesión.jpg
La precesión o nutación es el tercero de los movimientos orbitales de los planetas (fuente: wikipedia.org)

La precesión o nutación es el movimiento asociado con el cambio de dirección en el espacio que experimenta el eje instantáneo de rotación de un cuerpo, es decir, hacia adónde apunta. Es por tanto una especie de “movimiento de peonza” que para el caso de la Tierra cambia en ciclos de 21 000 años. El resultado de este movimiento es que cambie la fecha en la que se producen los solsticios y los equinoccios y por eso también se conoce como precesión de los equinocios. Actualmente el eje terrestre apunta en el Hemisferio Norte hacia Polaris (constelación de la Osa Menor), pero en el pasado la estrella polar fue Vega (constelación de Lira) o incluso Thubar (constelación de Draco).

Los ciclos de Milankovitch son muy importantes en geología porque influyen enormemente en la cantidad de radiación que llega al planeta y por tanto en todos los procesos físicos que ocurren en el planeta. De hecho estos ciclos se han considerado tradicionalmente como las causas de que se hayan producido glaciaciones periódicas en el Cuaternario (Cenozoico). Por tanto estos ciclos sí son capaces de producir extinciones, pero no la ciclicidad de 26-27 Ma, ya que como acabamos de ver estamos ante ciclos de decenas a cientos de miles de años, insuficientes para explicarla, por lo que no nos queda otra cosa que seguir con nuestra investigación. ¿Lograremos encontrar al causante?

Milankovitch variations.png
Patrón de variación para el último millón de años de los tres ciclos de Milankovitch, la insolación de verano para una latitud de 65º N y los ciclos glacial-interglacial (modificada de la Encyclopedia of Earth, 2011)

Los ciclos galácticos

Ni los ciclos cotidianos ni los ciclos orbitales pueden estar detrás de la ciclicidad de las extinciones, pero veremos si tenemos más suerte con los ciclos galácticos. La Luna orbita alrededor de la Tierra y esta a su vez alrededor del Sol, así que ¿el Sistema Solar también se mueve por la Vía Láctea? Evidentemente sí, y de hecho se pueden identificar dos movimientos en este caso.  El primero de ellos es lo que hemos denominado el año galáctico, que no es más que el tiempo que tardamos en dar una vuelta completa alrededor del centro de nuestra galaxia, y que está estimado en unos 225-250 Ma. Pero además de este movimiento existe otro que consiste en un movimiento oscilatorio que lleva al Sol, y con él todos los planetas del Sistema Solar, a atravesar el plano galáctico, la superficie en la que se encuentra la mayoría de estrellas de la Vía Láctea, en ciclos de 64 millones de años. En otras palabras, cada 32 Ma el Sistema Solar atraviesa dicho plano.

Como os habréis dado cuenta, en los ciclos galácticos hemos encontrado un movimiento que tiene una ciclicidad que se aproxima bastante a nuestro objetivo de 26-27 Ma, ¿pero de verdad atravesar el plano galáctico es la causa de las extinciones? Para dar respuesta a esta pregunta debemos primero explicar cómo es el Sistema Solar más allá de Neptuno, ya que es de aquí de donde supuestamente proceden los bólidos que colisionaron con nuestro planeta varias veces en el pasado. Porque más allá del último planeta del Sistema Solar tenemos una acumulación de objetos celestes de diversos tamaños que hemos denominado Cinturón de Kuiper, al que pertenecen Plutón y sus Lunas, pero es que más allá creemos que existe otra región mayor que es la Nube de Oort. Estas dos regiones son de gran importancia porque creemos que son de donde proceden los cometas que tanto conocemos, ya que según algunos autores cualquier perturbación externa puede significar que uno o varios de los cuerpos que lo forman sean enviados contra el Sol, y si por algún casual un planeta tiene la mala suerte de encontrarse en la nueva órbita, se producirá un impacto de mayor o menor importancia (según el tamaño del asteroide). Pero antes de llegar a la Tierra estos cuerpos tienen que superar la órbita de Júpiter, que por sus dimensiones actúa como un eficiente limpiador de asteroides, aunque como ya sabemos algunos logran superarlo y colisionar con nuestro planeta.

Nube Oort.jpg
Posición teórica del cinturón de Kuiper y la Nube de Oort (modificado a partir de ESA)

Con esta premisa es difícil no echar un ojo a los confines del Sistema Solar para buscar el origen de las extinciones masivas, al menos las que tienen como posible causa el impacto de un bólido. ¿Pero qué fuerzas pueden estar detrás de esas perturbaciones periódicas? Ahora volvemos con nuestra investigación para ver las hipótesis propuestas más interesantes, que no necesariamente las más probables.

Hipótesis astronómicas propuestas ¿Resuelto el misterio?

Aunque el estudio que ha dado pie a esta entrada fue publicado recientemente, lo cierto es que la idea de un origen astronómico en la ciclicidad de 26-27 Ma que algunos autores han visto en las extinciones masivas del planeta es una cuestión que lleva en pie desde hace décadas. De hecho las hipótesis que vamos a ver a continuación surgieron ya en los años ochenta, aunque si explican o no de forma satisfactoria esos ciclos es algo que cada uno deberá decidir con todo lo visto en esta entrada.

Milky Way.jpg
Imagen de la Vía Láctea vista desde la Tierra (fuente: space.com)

La primera hipótesis que vamos a ver es la oscilación a través del plano galáctico, que como ya hemos dicho tiene una periodicidad de aproximadamente 32 Ma. Según este modelo, cada vez que el Sistema Solar cruza el plano galáctico se producirían cambios que causarían alteraciones en “nuestro vecindario planetario ” que afectarían a la vida desarrollada en nuestro planeta. Algunos autores creen que en el plano hay una región con más materia oscura, otros sencillamente creen que al cruzarlo nos veríamos expuestos a una mayor radiación cósmica (un tipo de radiactividad natural), o simplemente se produciría una inestabilidad de la Nube Oort que nos enviaría una mayor cantidad de cometas y por tanto aumentarían las posibilidades de una colisión. Sea el motivo real detrás de las extinciones a partir de la oscilación del plano galáctico, lo cierto es que esta hipótesis tiene un importante inconveniente difícil de resolver, y es que la última extinción masiva ocurrió hace unos 12-17 Ma, pero actualmente estamos próximos al plano galáctico, por lo ambos factores están en desfase.

Oscilació del Sistema Solar.png
Ilustración de cómo el Sistema Solar oscila con respecto al plano galáctico en ciclos de 32 millones de años (fuente: daily.galaxy.com)

La segunda hipótesis ha tratar es la de la Estrella Némesis. En 1984 físicos de las universidades de Berkeley y Princeton propusieron la posibilidad de que el Sol formase parte en realidad de un sistema binario, y es que actualmente se conocen muchos de estos sistemas estelares con dos estrellas, alguno de hecho ya se sabe que tiene planetas (PSR B1620-26). En el caso que nos ocupa, la misteriosa compañera del Sol sería una estrella apagada o una enana marrón que no veríamos a simple vista y a la que se bautizó como Némesis, en honor a la diosa griega de la venganza. Según esta hipótesis cada 26-34 Ma ambas estrellas se acercarían y eso desestabilizaría la Nube de Oort, repitiendo lo que hemos visto para el caso del plano galáctico. La hipótesis de nuevo parece cuadrar bastante bien y en este caso se puede especular con los momentos de máxima aproximación y hacerlos coincidir en el tiempo con las extinciones, ya que no tenemos evidencia alguna de la existencia de esta estrella, pero según algunos astrónomos la exactitud en los ciclos de extinciones es reflejo precisamente de que no puede existir Némesis. Según ellos, a lo largo de tanto tiempo (recordemos que las primeras extinciones masivas importantes ocurrieron en el Paleozoico) sería imposible que el Sol y Némesis siguieran encontrándose puntualmente, ya que es inevitable que uno de los dos astros se encontrara con otros cuerpos que perturbasen sus órbitas, haciendo bailar la ciclicidad más de lo que lo hace en realidad. Además, de momento no hemos encontrado rastro alguno de la existencia de esta estrella, ¿pero y si en realidad de una estrella es un agujero negro? Estaríamos en la misma situación, ya que un agujero negro no deja de ser el remanente de una estrella masiva que eal morir implosionó, es decir, a efectos de lo que tratamos da igual que sea una enana marrón o un agujero negro, salvo por la inmensamente mayor fuerza gravitatoria del segundo.

Némesis.gif
Ilustración de la posible posición de Némesis, la estrella compañera del Sol, en caso de existir (fuente: Richard A. Muller; Universe; by Kaufmann & Freedman)

Uno de los mayores enigmas del Sistema Solar es el origen de algunas perturbaciones que han sido calculadas en las órbitas de algunos planetas, en especial los más exteriores. Como ya vimos en la entrada dedicada a Plutón antes de la llegada de la New Horizons, esas perturbaciones llevaron al descubrimiento de Neptuno primero (1821) y de Plutón después (1930), pero siguen sin resolverse del todo, lo que ha hecho que muchos especulen con la posibilidad de que más allá de Plutón exista el llamado Planeta X. Pero este planeta debería ser enorme y nuestros satélites son tan potentes que desde la Tierra hemos sido capaces incluso de ver todas las lunas de Plutón, algunas de escasas decenas de kilómetros de diámetro, lo que haría muy difícil que un planeta de tales dimensiones permaneciera invisible ante nuestros aparatos. Pero eso no ha impedido a algunos pseudocientíficos (recordemos la diferencia entre ciencia y pseudociencia) proponer la existencia de este planeta, al que incluso han llegado a ponerle nombre (Nibiru), afirmando que su órbita sería enormemente elíptica, como la que se muestra en la imagen de abajo. Pero como pseudocientíficos se olvidan de la realidad para proponer imposibles, y en este caso resulta que un planeta con esa órbita habría sido destruido inmediatamente en los primeros momentos del Sistema Solar, ya que habría sido del todo imposible que no hubiera colisionado con algún de los planetas cuyas órbitas atraviesa y que sí sabemos que existen.

Nibiru.jpg
Esquema de la hipotética órbita del Planeta X que ha sido propuesta por algunas personas (tomado de worldbestnews.net)

Conclusiones

Como hemos podido ver en esta entrada el misterio sobre la ciclicidad de las extinciones en masa es un misterio aún no resuelto. Son varias las hipótesis propuestas, pero cada una plantea nuevas incógnitas, algunas difícil de resolver satisfactoriamente. Por tanto, ¿realmente existe esa ciclicidad?, ¿todas las extinciones masivas del planeta tienen un mismo origen? Sin datos para responder a esas preguntas no nos queda otra cosa que seguir recopilando datos e información y seguir investigando este caso tan enigmático. Esperemos que algún día encontremos al culpable, si es que realmente solo hay uno.

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s