¿Sabías de la existencia de la radiación cósmica? En el espacio existe una radiación provocada por las partículas que provienen de diversas fuentes, entre ellas el Sol y la Galaxia. Estas partículas son básicamente núcleos de átomos de elementos químicos sin sus electrones, a estos núcleos se les llama iones. Por ejemplo, los protones son partículas que llegan a la Tierra y son los núcleos de Hidrógeno sin su electrón; a saber, un átomo de Hidrógeno está compuesto de un electrón y un protón, también; por ejemplo, el elemento Helio está compuesto de dos protones y dos neutrones en el núcleo y dos electrones girando alrededor del núcleo. Estas partículas viajan por el espacio y tienen velocidades bajas hasta velocidades relativistas; es decir, cercanas a la velocidad de la luz en el vacío. Estas partículas viajan en todas direcciones y en todo el espacio, pero a veces llegan a la Tierra. A estas partículas se les llama rayos cósmicos primarios, y son lo que llamamos radiación (cósmica), porque es similar a aquella que se usa en los rayos X cuando nos hacemos una radiografía o también a la radiación gamma que se usa para desinfectar productos como alimentos deshidratados, materiales desechables de uso médico y quirúrgico, entre otras aplicaciones [1].
¿Qué pasa cuando llegan estas partículas a la Tierra?
Pues bien, esas partículas cuando se acercan a la Tierra son interceptadas por el campo magnético de la Tierra, que las desvía hacia los polos, produciendo las auroras boreales; sin embargo, algunas veces esas partículas logran infiltrarse a regiones más hacia el ecuador y más o menos a una altura de 40 a 45 Km de altura, pueden chocar con alguna molécula, ya sea de Nitrógeno, Oxígeno [2], o alguna otra molécula y dividirla, entregándole la energía que llevaba. Estas, a su vez, chocan con otras y las pueden dividir, y así sucesivamente, creando lo que se conoce como cascada de partículas, que es un tipo de radiación porque también consiste de núcleos ionizados, pero que es tan baja su magnitud que no hace daño a la vida. En pocas palabras, el campo magnético de la Tierra y la atmósfera nos protegen de esa radiación cósmica.
¿De dónde proviene esta radiación cósmica?
Esa radiación o partículas relativistas pueden provenir del Sol o de la Galaxia (Ver figura 2 [3]). Por ejemplo, el viento solar está compuesto de protones y núcleos de partículas alfa (Helio sin sus electrones), y durante las tormentas solares, como las eyecciones de masa de la corona solar y las fulguraciones (liberación intensa de radiación electromagnética) esas partículas son aceleradas hacia el medio interplanetario y viajan en todas direcciones [4]. ¡A la atmósfera llegan cerca de mil partículas por metro cuadrado cada segundo!
Por otra parte están los rayos cósmicos galácticos que son producidos en la galaxia. Las partículas producidas ahí son aceleradas por diversos medios que siguen en estudio, como lo son campos magnéticos, frentes de choque de supernovas y en algunos casos por eventos energéticos como los pulsares, así como estrellas supermasivas o agujeros negros. Aquí en la Tierra la cantidad que llega es una partícula por metro cuadrado por segundo; es decir, son muy pocas las que interactúan con la Tierra. Existen otros tipos de rayos cósmicos mucho más energéticos (ver Figura 1) que son mucho más raros y no se sabe si son de origen extragaláctico. Estos aparecen una vez por kilómetro cuadrado por año.
¿Nos hacen daño estos rayos cósmicos aquí en la Tierra?
Al ser partículas cargadas, la radiación cósmica es desviada por los campos magnéticos, y la Tierra posee uno. Sin embargo, las partículas pueden desviarse hacia los polos y entrar en contacto con la atmósfera terrestre, en donde pierden energía al interaccionar con los átomos y moléculas que se encuentra a su paso. Esto genera un chubasco o cascada de partículas de menor energía cada vez, de tal manera que es mucho más dañina la radiación de los rayos X o gammas de los diversos dispositivos usados en la Tierra. En pocas palabras, no nos hacen daño, o al menos, a la fecha, no hay evidencia. Donde sí pueden causar daño es en los sistemas de cómputo alterando su funcionamiento. Ha habido dos casos muy sonados de esto en la época moderna. Una partícula en la cascada impacta un bit y cambia el proceso que se estaba ejecutando en ese momento. Uno de ellos fue el conteo exagerado de votos en elecciones digitalizadas en Bélgica dado que una partícula cambió un bit de cero a uno, convirtiendo un numero decimal a otro mayor. Recordemos que las computadoras usan numeración binaria para manejar datos decimales. Otro caso sonado donde también hubo afectaciones fue el cambio de un bit en el sistema de navegación aéreo de un vuelo de Singapur, el cual cambió bruscamente de altitud porque se modificó un bit.
¿Y en el espacio? Los rayos cósmicos primarios tienen mucha energía, que como se ha mencionado, se pierde cuando hay contacto con la atmósfera. Sin embargo, en el espacio, arriba de los 100 km (donde orbitan nuestros satélites, o más allá) cuando los astronautas o los dispositivos interplanetarios viajan hasta esos lugares, sí puede haber afectaciones en la salud de los mismos astronautas si permanecen mucho tiempo ahí [5], como por ejemplo, aquellos que están en la estación espacial internacional (ISS por sus siglas en inglés) o los que viajarán a la Luna (proyecto Artemis de la NASA), cuya estancia fuera de la protección de la atmósfera los hace vulnerables. Más aun, puede haber afectaciones fuertes en los satélites y aviones, alterando su funcionamiento de tal forma que hasta podrían salirse de su órbita.
Referencias
[1] https://www.gob.mx/inin/articulos/las-ventajas-de-la-radiacion-gamma
[2] https://concepto.de/atmosfera/
[3] https://blogs.egu.eu/divisions/st/2018/03/19/cosmic-rays-messengers-from-space/
[4] Aschwanden, M. (2006), Physics of the solar corona, An introduction with problems and solutions, segunda edición, Springer, Chichester, UK.
[5] https://ciencia.nasa.gov/sistema-solar/el-cuerpo-humano-en-el-espacio/
