La materia oscura y los dinosaurios de Lisa Randall presenta la idea principal de que la materia oscura, una forma de materia hipotética que no se puede detectar directamente, puede haber jugado un papel crucial en la extinción de los dinosaurios hace 66 millones de años.
La autora propone que la gravedad de un disco de materia oscura en el plano de la Vía Láctea puede haber desviado a un gran cometa o asteroide hacia la Tierra, causando la extinción masiva de los dinosaurios y muchas otras especies.
Randall también explora la naturaleza de la materia oscura y su importancia en el universo, y examina cómo los avances en la física de partículas y la cosmología pueden ayudar a comprender mejor este misterioso componente del universo. Además, la autora discute las implicaciones de esta teoría para la evolución de la vida en la Tierra y la posible existencia de otros mundos y formas de vida en el universo.
La teoría propuesta por Randall, aunque todavía no se ha confirmado de manera concluyente, es una idea innovadora y controvertida que puede estimular nuevas líneas de investigación en la física y la astronomía.
Principales ideas La materia oscura y los dinosaurios de Lisa Randall
- Quizás no podamos ver la materia oscura, pero eso no significa que no podamos entenderla.
- La materia oscura jugó un papel importante en la configuración de nuestro universo.
- Los meteoroides han estado golpeando la Tierra durante miles de millones de años y podrían haber desempeñado un papel importante en la formación de la vida.
- A diferencia de los meteoroides que ingresan a la atmósfera terrestre todos los días, los cometas son únicos.
- Los meteoroides devastadores no golpean la Tierra con frecuencia, pero los recientes han revelado su potencial destructivo.
- El impacto del meteorito que causó la extinción de los dinosaurios fue uno de los cinco principales eventos de extinción.
- A pesar del daño masivo que causaron los meteoritos antiguos, no es fácil encontrar evidencia de sus impactos en la Tierra.
- Algunas pistas muy específicas llevaron al descubrimiento del cráter K-Pg.
- La evidencia sugiere que puede haber una regularidad en las extinciones masivas causadas por cometas.
- La marea galáctica de la Vía Láctea y la trayectoria orbital de nuestro sistema solar ofrecen posibles explicaciones de por qué los cometas provienen de la nube de Oort.
- Sólo el tiempo dirá si la materia oscura es la razón de los meteoroides masivos que golpean la Tierra cada 32 millones de años.
Quizás no podamos ver la materia oscura, pero eso no significa que no podamos entenderla.
¿Alguien te ha dicho alguna vez: “Lo creeré cuando lo vea”?
Está bien querer evidencia tangible de algo. Pero esto nos deja en terreno inestable cuando se trata de materia oscura; aunque esté a tu alrededor, no puedes verlo.
De hecho, en este mismo momento, miles de millones de partículas de materia oscura se mueven a través de ti. No puedes percibirlos visualmente porque la materia oscura no interactúa con la luz. Los humanos tampoco pueden tocar ni sentir la materia oscura de otras maneras porque no tiene interacciones electromagnéticas, al menos no lo que la ciencia ha podido descubrir hasta ahora.
Entonces, si bien no está claro qué tipo de partículas componen la materia oscura, está claro que no son los típicos átomos o partículas elementales con los que los humanos estamos familiarizados y que podemos ver.
En este sentido, la materia oscura se parece un poco al mundo microscópico de las bacterias que viven a nuestro alrededor. No podemos ver las bacterias, pero son esenciales para nuestro funcionamiento saludable. ¡Lo que es más sorprendente es que esta materia oscura invisible constituye el 85 por ciento de toda la materia del universo!
¿Como sabemos?
Bueno, la materia oscura se puede detectar a través de sus interacciones con la gravedad.
Todo en el universo está en constante movimiento y la velocidad a la que se mueven objetos como los planetas y las estrellas depende en gran parte de la atracción gravitacional de objetos masivos como el sol.
En la década de 1930, el científico Fritz Zwicky estaba siguiendo la velocidad de las estrellas y galaxias cuando notó que su masa visible no era suficiente para explicar la atracción gravitacional que ejercían. Esto lo llevó a la conclusión de que debe haber materia que no podemos ver; la llamó dunkle Materie , o “materia oscura”.
La materia oscura jugó un papel importante en la configuración de nuestro universo.
Así, Zwicky fue el primero en teorizar sobre la materia oscura; pero desde entonces, se ha invertido mucha más investigación para descubrir qué es exactamente. Algunos de los datos más sólidos se han extraído del fondo cósmico de microondas, una radiación antigua que se originó durante la formación del universo.
Al analizar esta información, los científicos pueden determinar la cantidad de radiación, materia y energía que estaban presentes apenas 380.000 años después del Big Bang, cuando el universo estaba en su infancia. De hecho, estos datos coinciden con la investigación realizada por Zwicky y otros científicos, ya que confirman una cantidad significativa de materia oscura, que contiene cinco veces la energía de toda la materia visible.
Además, los datos demostraron que la materia oscura es esencial para crear la fuerza gravitacional necesaria para estructurar una galaxia. Dado que la materia oscura no interactúa con la radiación o los gases, podría agruparse y formar una fuerza gravitacional mientras todo lo demás en el universo se expandía tras el big bang.
En otras palabras, la materia oscura sentó las bases de la estructura que nuestra galaxia y nuestro universo mantienen hasta el día de hoy. Por ejemplo, nuestro sistema solar se formó hace 4.560 millones de años cuando colapsó una zona de gas denso, formando así el Sol. Luego, con la ayuda de la materia oscura, el material que se había esparcido por toda la galaxia comenzó a formar un disco alrededor del Sol, formando planetas.
Pero no todos fueron creados por igual. De hecho, los planetas más cercanos al Sol, como Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, están compuestos de materiales que no se queman fácilmente, como el hierro y el aluminio. Mientras tanto, los planetas más lejanos, como Júpiter y Saturno, son más grandes porque podrían recolectar todo el resto del material (mucho del cual era gaseoso) que de otro modo se habría incendiado.
Como resultado, si dejamos al Sol fuera de escena, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno constituyen el 99 por ciento de la masa de nuestro sistema solar.
Los meteoroides han estado golpeando la Tierra durante miles de millones de años y podrían haber desempeñado un papel importante en la formación de la vida.
Ahora sabes que la materia oscura fue esencial para la formación del Sol y otros planetas. Pero el sistema solar contiene mucho más. De hecho, los cráteres de los vecinos de la Tierra, la Luna y Mercurio, muestran que cuando el sistema solar aún se estaba asentando en su lugar, la Tierra era golpeada regularmente por meteoritos.
¿Que son esos?
Básicamente, un meteoroide es cualquier material extraterrestre que ingresa a nuestra atmósfera, ya sea un asteroide, un meteoro u un objeto más pequeño. Entonces, mientras el sistema solar se estaba uniendo, miles de millones de asteroides se formaron y asentaron entre la atracción gravitacional de Marte y Júpiter, así como en los confines del sistema solar.
La mayor parte de esta actividad meteorítica en la Tierra se divide en dos categorías: el período de Bombardeo Temprano, que ocurrió hace unos 3.800 millones de años, y el período de Bombardeo Intenso Tardío, que ocurrió hace 500 millones de años.
Pero ¿cómo afectaron a la Tierra estos períodos de actividad meteorítica?
Bueno, muchos de los minerales valiosos que extraemos de la Tierra se originaron en estos meteoroides. Cuando la Tierra se estaba formando por primera vez, elementos pesados como el hierro y el níquel fueron empujados hacia el núcleo del planeta. Entonces, los materiales que extraemos hoy fueron depositados por meteoritos compuestos de estos materiales, así como de carbono, gases congelados, agua e incluso aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas y el ADN que permiten la asombrosa complejidad de la vida en nuestro planeta.
Los científicos incluso han teorizado que los aminoácidos de los meteoroides podrían haber desempeñado un papel importante en el desarrollo de la vida en la Tierra. La vida comenzó a surgir en nuestro planeta tras el período del Bombardeo Temprano, hace 3.800 millones de años.
De hecho, a medida que los científicos examinaron registros fosilizados en todo el mundo, descubrieron evidencia de un aumento de vida compleja inmediatamente después del impacto de los meteoroides. Por ejemplo, en el desfiladero del Yangtze de China, se descubrieron fósiles de trilobites justo encima de los depósitos químicos que se forman durante el impacto de un meteorito. Esto sugiere que tales meteoroides jugaron un papel central en el desarrollo de los organismos ahora fosilizados.
A diferencia de los meteoroides que ingresan a la atmósfera terrestre todos los días, los cometas son únicos.
A lo largo de su larga historia, la Tierra ha experimentado intensos períodos de bombardeos de meteoritos. Pero a diferencia de estos eventos pasados, la mayoría de los desechos espaciales que ingresan hoy a la atmósfera del planeta no causan un gran impacto. De hecho, millones de pequeños meteoritos, que suman hasta 50 toneladas, se queman diariamente en la atmósfera de la Tierra.
Entonces, en una noche clara, lejos de la contaminación lumínica de una gran ciudad, no es difícil detectar una raya corriendo por el cielo, evidencia de un meteoroide ardiendo. Pero estos eventos astrológicos no deben confundirse con los cometas.
Los cometas tienen colas largas y brillantes. Se originan mucho más allá de Júpiter, en las profundidades heladas del universo, y cuanto más se acercan al Sol, más comienzan a arder sus contenidos congelados, como helio y etanol, formando un despliegue de luz brillante a su paso.
Pero también en el caso de los cometas existen diferentes categorías que, según su origen, se denominan cometas de período corto o de período largo.Los primeros provienen del Cinturón de Kuiper, que comienza justo después de Neptuno y alberga pequeños “planetas enanos”, como Plutón, así como miles de otros objetos no identificados que los científicos están descubriendo lentamente.
Y aún más adentro del universo se encuentra la nube de Oort, llamada así en honor al astrónomo holandés Jan Oort y al lugar donde se originan los cometas de período largo. La nube de Oort está en el borde mismo del sistema solar, en un lugar donde la fuerza gravitacional del Sol es más débil. Como resultado, basta con un pequeño empujón para que algo salga disparado de la nube de Oort en forma de cometa.
Podría haber billones de objetos en la nube de Oort, incluidos algunos lo suficientemente grandes como para ser considerados planetas menores, o el tipo de cometa importante que podría causar una extinción masiva en la Tierra. Sin embargo, los detalles precisos son pocos y espaciados a medida que los humanos continúan intentando explorar esta región distante.
Los meteoroides devastadores no golpean la Tierra con frecuencia, pero los recientes han revelado su potencial destructivo.
Así pues, el papel que desempeñaron los meteoroides en el desarrollo de la vida en la Tierra se basa en gran medida en especulaciones. Pero el poder destructivo de un meteoroide que impacta contra nuestro planeta se comprende mucho mejor. Para ver un ejemplo perfecto de esto, no hace falta buscar más que un único evento en Tunguska, Rusia, en 1908.
En aquel entonces, un meteoroide de 50 metros de ancho explotó en la atmósfera terrestre sobre Rusia, liberando la potencia equivalente a una bomba de entre 10 y 15 megatones. Como referencia, es 1.000 veces más potente que la bomba atómica lanzada sobre Hiroshima.
El sonido de la explosión se pudo escuchar incluso en Francia y la onda expansiva que produjo registró alrededor de 5,0 en la escala de Richter. Viajó tres veces alrededor del planeta, provocó incendios, agotó aproximadamente la mitad del ozono atmosférico y destruyó 2.000 kilómetros cuadrados de bosque. Y recuerda, ¡este meteoroide ni siquiera tocó tierra!
Por lo tanto, los meteoroides son claramente una fuerza a tener en cuenta y los científicos monitorean de cerca el cielo en busca de aquellos con potencial destructivo. De hecho, a lo largo de los años se ha creado un catálogo de Objetos Cercanos a la Tierra, o NEO, y de Asteroides Cercanos a la Tierra, o NEA. Desde que se llevan registros, se han observado miles de objetos de este tipo; afortunadamente, ninguno de ellos representa una amenaza actual.
Por ejemplo, el único OCT con alguna posibilidad de chocar contra la Tierra tiene un 0,3 por ciento de posibilidades de acercarse al planeta, y no hasta el año 2880. Pero las cosas sí cambian, y dado que estos objetos orbitan alrededor del Sol, la atracción gravitacional de otro planeta podría cambiar. su trayectoria.
Es por eso que hay proyectos liderados por Estados Unidos como la Misión de Evaluación de Impacto y Desviaciones de Asteroides y la Misión de Redirección de Asteroides, que están trabajando arduamente para encontrar formas de evitar un impacto potencialmente catastrófico aumentando o disminuyendo la velocidad de un meteoroide, haciéndolo de manera segura. evitar la Tierra.
El impacto del meteorito que causó la extinción de los dinosaurios fue uno de los cinco principales eventos de extinción.
Ha habido cinco extinciones masivas en la historia de la Tierra, transiciones con importantes consecuencias para la vida en el planeta.
Los dos primeros eventos de extinción delinearon la transición entre los períodos Ordovícico y Silúrico hace unos 440 millones de años, y el final del período Devónico, hace 380 millones de años.
Luego, hace 250 millones de años, ocurrió el tercer y más destructivo evento. Se conoce como extinción del Pérmico-Triásico y acabó con el 90 por ciento de las especies de la Tierra de la faz del planeta, incluida la mayoría de los insectos.
Posteriormente, con el fin del período Triásico, hace 200 millones de años, el planeta fue testigo de la extinción del 75 por ciento de sus especies.
Y finalmente llegó el evento Cretácico-Paleógeno o K-Pg que acabó con los dinosaurios. Ocurrió hace unos 66 millones de años y nuevamente provocó la extinción del 75 por ciento de las especies de la Tierra, incluidos los dinosaurios, las plantas y la vida marina.
Pero este evento es único en el sentido de que, al examinar las formaciones rocosas expuestas, podemos ver dónde está el límite K-Pg en el tiempo y encontrar evidencia del impacto de un meteorito.
Cuando un meteoroide impacta la Tierra, deja señales características como diamantes y cuarzo impactado, una deformación que sólo se produce en el mineral bajo dos circunstancias: la detonación de una bomba nuclear o el impacto de un meteoroide.
Entonces, el límite K-Pg proporciona a los científicos evidencia de que los dinosaurios fueron exterminados por un meteoroide. Pero también contiene iridio, un mineral extremadamente raro en la Tierra. He aquí por qué eso es importante:
En la década de 1970, el geólogo Walter Álvarez descubrió que los niveles de iridio en muestras de K-Pg eran 90 veces superiores a lo normal. Por tanto, sabía que un meteoroide debía haber impactado contra la Tierra, trayendo consigo unas 500.000 toneladas de iridio. Con esta información, pudo predecir que el meteoroide tenía un diámetro gigantesco de 10 a 15 kilómetros.
Entonces, aunque no sabemos mucho sobre las extinciones masivas en la Tierra, una cosa está clara: la extinción K-Pg fue causada por un meteoroide, y además, masivo.
A pesar del daño masivo que causaron los meteoritos antiguos, no es fácil encontrar evidencia de sus impactos en la Tierra.
Como se puede imaginar, un meteoroide de 10 a 15 km de ancho podría causar graves daños si impactara la Tierra. Suponiendo que el objeto que chocó contra nuestro planeta hace 66 millones de años viajara a una velocidad de al menos 20 km por segundo, tendría la potencia de 100 billones de toneladas de TNT, es decir, más de mil millones de veces la fuerza explosiva de la bomba de Hiroshima.
Un evento así causaría vientos devastadores, tsunamis, maremotos y un terremoto tan poderoso que se sentiría en todo el mundo. Pero también provocaría la liberación de billones de toneladas de material a la atmósfera. Eso, a su vez, provocaría que el calor causado por el impacto quedara atrapado en el planeta, provocando que la superficie de la Tierra se cocinara.
Hay evidencia de tal secuencia en la capa K-Pg: una enorme cantidad de hollín de carbón sugiere que más del 50 por ciento de la materia orgánica de la Tierra se incineró tras el impacto.
Pero el aire y el agua también serían envenenados con óxido nitroso y azufre, lo que produciría una lluvia ácida que duraría años.
Entonces, si todo eso sucedió cuando los dinosaurios se extinguieron, todavía debe haber signos físicos del impacto, ¿verdad?
Bueno, la mayoría de los cráteres causados por un meteoroide tan grande en realidad se remontan más allá del impacto K-Pg, a los períodos de Bombardeo Temprano o Intenso. Durante un período tan largo, efectos naturales como la erosión habrían cubierto la mayoría de los cráteres de impacto. Y si un meteoroide impactara el océano, habría pocas posibilidades de encontrar el lugar exacto del impacto.
Sin embargo, la evidencia descubierta en la capa K-Pg por Walter Álvarez y otros sugiere que el meteorito chocó con una plataforma continental, lo que, como verá, rápidamente señaló a los científicos la ubicación del cráter de impacto.
Algunas pistas muy específicas llevaron al descubrimiento del cráter K-Pg.
Descubrir dónde aterrizó el meteoroide K-Pg requirió una investigación seria. Pero una pista fue especialmente útil: dado el tamaño previsto del meteoro, el cráter que provocó debería haber tenido unos 200 km de ancho. Este conocimiento, junto con dos pistas principales, llevó a los científicos al cráter de impacto.
En primer lugar, los geólogos que trabajaban para la petrolera mexicana Pemex encontraron extrañas perturbaciones magnéticas frente a la península de Yucatán, en el Golfo de México. En la década de 1970, se llevó a cabo un estudio magnético que demostró que las perturbaciones eran causadas por una región circular de unos 180 km de diámetro.
En 1981, un consultor estadounidense llamado Glen Penfield, junto con el geólogo Antonio Camargo, presentaron sus hallazgos al respecto en una convención de geofísica en Los Ángeles. Sin embargo, aunque sus pruebas apuntaban a la existencia de un cráter de impacto, nadie estableció la conexión con el meteoroide K-Pg de 66 millones de años.
Más tarde, en 1990, un equipo de la Universidad de Arizona dirigido por el estudiante graduado Alan Hildebrand examinó una capa de K-Pg llena de cuarzo e iridio impactados en Haití, determinando que el cráter de impacto estaba a 1.000 km.
Fue en este punto, con toda la información disponible y solo faltando reunirla, que el equipo de la Universidad de Arizona presentó sus hallazgos en una conferencia científica a la que asistió Carlos Byars, reportero del Houston Chronicle.
Byars recordó el descubrimiento de Penfield y se lo señaló a Hildebrand quien, con su equipo, estudió las muestras de núcleos que la compañía petrolera había extraído del cráter.
¿Y adivina qué?
Encontraron lo que buscaban: cuarzo impactado y una capa de iridio que data de hace 66 millones de años. En 1991, sus resultados completos se publicaron en la revista Geology y el cráter recibió el nombre de Chicxulub en honor a Chicxulub Puerto, un pequeño puerto pesquero no lejos del cráter.
La evidencia sugiere que puede haber una regularidad en las extinciones masivas causadas por cometas.
Si bien el cráter Chicxulub fue un descubrimiento importante, de ninguna manera es el único cráter de este tipo que los científicos han encontrado en la Tierra. De hecho, los científicos han estado reuniendo todos los datos que pueden sobre los cráteres de impacto de la Tierra, y los resultados sugieren que podría haber cierta regularidad en los impactos de los cometas.
Por ejemplo, la investigación sobre registros fósiles apunta a una extinción regular cada 30 a 35 millones de años.
En 1977, los geólogos de Princeton Michael Arthur y Alfred Fischer plantearon la hipótesis de que los registros fósiles mostraban que la vida en la Tierra aumentaba y disminuía cada 32 millones de años. Luego, en 1984, investigadores que estudiaban el registro de extinciones en la Universidad de Chicago afirmaron que dicha información apuntaba a una extinción cada 27 a 35 millones de años.
Y, más recientemente, un estudio realizado en colaboración entre la Universidad de Kansas y el Instituto Smithsonian encontró que las extinciones ocurren a un ritmo regular de cada 27 millones de años, 3 millones de años más o menos.
También hay datos muy similares que surgen de científicos que recopilan datos de cráteres de impacto para fecharlos y buscar alguna regularidad. Un estudio de 1984 realizado en la Universidad de California, Berkeley, examinó 11 cráteres y planteó la hipótesis de una regularidad de 31 millones de años.
Ese mismo año, la Universidad de Nueva York publicó un estudio de 41 cráteres que apuntaba a una regularidad de 31 millones de años. Y en 2004, la Universidad de Kyoto examinó 91 cráteres, remontándose a 400 millones de años atrás, para sugerir una regularidad de 37,5 millones de años.
Por lo tanto, la regularidad de estos impactos parece plausible, pero los estudios también han sugerido que los impactos más grandes fueron causados por cometas de período largo y movimiento más rápido que vinieron de la nube de Oort.
La marea galáctica de la Vía Láctea y la trayectoria orbital de nuestro sistema solar ofrecen posibles explicaciones de por qué los cometas provienen de la nube de Oort.
Entonces, ¿por qué estos cometas potencialmente catastróficos abandonan la nube de Oort?
Bueno, una de las mejores explicaciones tiene que ver con cómo se mueve nuestro sistema solar a través de la galaxia. A medida que el sistema solar orbita el centro de la Vía Láctea en un viaje de 240 millones de años, puede experimentar lo que se conoce como marea galáctica causada por la fuerza gravitacional de la Vía Láctea.
De manera similar a cómo la Luna hace que las mareas de los océanos de la Tierra fluyan y refluyan, la fuerza gravitacional de la Vía Láctea afecta nuestro sistema solar. Esta marea galáctica puede alargar la forma normalmente esférica del borde más externo del sistema solar: la nube de Oort.
Un resultado potencial de este alargamiento es empujar los objetos más hacia adentro, posiblemente haciéndolos más susceptibles a la atracción gravitacional del Sol y preparándolos para que llegue alguna fuerza y los haga volar. Pero la marea galáctica por sí sola no explica por qué habría cometas periódicos que emergen de la nube de Oort cada 32 millones de años aproximadamente.
Otro factor que contribuye a que los cometas abandonen la nube de Oort podría ser la trayectoria orbital del sistema solar. Es importante señalar que nuestro sistema solar sube y baja desde el plano galáctico mientras orbita la Vía Láctea. Estos movimientos se conocen como oscilaciones y el Sol suele realizar de tres a cuatro de ellos en su trayectoria alrededor de la Vía Láctea.
El sistema solar pasa por el centro del plano galáctico aproximadamente cada 32 millones de años, y el autor sugiere que nuestro sistema solar podría encontrar un cambio de densidad en el medio del plano. Pero para que eso suceda, algún tipo de materia tendría que afectar la gravedad.
¿Puedes adivinar qué podría ser?
Sólo el tiempo dirá si la materia oscura es la razón de los meteoroides masivos que golpean la Tierra cada 32 millones de años.
Bien, probablemente te estés preguntando qué relación tiene la materia oscura con los cometas que chocan con la Tierra, y los hechos están a punto de confluir. Como sugiere el autor, además de las mareas galácticas, la materia oscura podría explicar los meteoritos masivos que chocan con el planeta.
De hecho, es posible que exista más de un tipo de materia oscura. Después de todo, hay muchos tipos de otras partículas conocidas como quarks y neutrinos, por lo que no es descabellado que pueda haber múltiples formas de materia oscura. Uno de esos tipos podría ser la materia oscura que interactúa consigo misma, una materia oscura que se siente atraída hacia sí misma y que, por tanto, se agrupa en una mayor densidad.
Entonces, ¿por qué es importante?
Bueno, si hubiera un tipo de materia oscura que interactuara consigo misma de esta manera, podría explicar por qué algunas galaxias han experimentado una densidad distribuida irregularmente con mayores concentraciones más cerca de su centro.
Este podría ser incluso el caso de la Vía Láctea. La materia oscura que interactúa automáticamente podría estar formando un disco más pequeño dentro del centro del plano galáctico, creando así un área de mayor densidad.
Mientras el sistema solar orbita la galaxia, a medida que oscila, tendría que pasar por este disco de materia oscura aproximadamente cada 32 millones de años. Cuando lo haga, golpearía esa bolsa de mayor densidad, proporcionando el impulso que un cometa preparado por la marea galáctica necesitaría para salir disparado de la nube de Oort y dirigirse hacia la Tierra.
Pero es difícil decir si esto es cierto y sólo el tiempo lo dirá. De hecho, los científicos pronto deberían poder validar o refutar la idea del autor; En 2018 recibirán datos del satélite GAIA, que toma medidas precisas de la galaxia. Los resultados deberían mostrar si existe o no un área de alta densidad en el centro del plano galáctico que cambia la velocidad de las estrellas.