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Artículo publicado por Tushna Commisariat el 24 de mayo de 2016 en physicsworld.com

Un agitado y joven Sol pudo haber proporcionado a la Tierra los ingredientes, y el clima, necesarios para dar inicio a la vida. Esto es lo que afirman científicos de la NASA, que dicen que potentes erupciones solares pudieron haber calentado la Tierra en una época en la que el Sol era relativamente frío. También dicen que el suministro de nitrógeno que dio lugar a la vida en la Tierra fue sintetizado a partir de partículas energéticas procedentes del Sol.

Tener una clara idea de las condiciones necesarias para que surja la vida en la Tierra es un objetivo científico clave – tanto para rastrear nuestros orígenes como para evaluar mejor cuál de los muchos miles de exoplanetas conocidos puede albergar vida. Un escollo concreto en el desarrollo de una clara descripción de la evolución temprana en la Tierra era que, hace 4000 millones de años, cuando se estaban desarrollando las condiciones adecuadas para la vida, el joven Sol no eran lo bastante luminoso como para calentar nuestro planeta. A pesar de su agitación, el Sol era un 30% más tenue de lo que es actualmente.

Llamarada solar

Llamarada solar

Frío y agitado

“Por entonces, la Tierra recibía apenas un 70% de la energía que recibe en la actualidad procedente del Sol”, señala el científico solar Vladimir Airapetian del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Maryland. “Esto significa que la Tierra debería haber sido una bola de hielo. En lugar de esto, las pruebas geológicas dicen que era un orbe cálido con agua líquida. A esto lo llamamos la paradoja del joven Sol”.

Otro problema es el hecho de que un componente clave para los bloques básicos de la vida es el nitrógeno (N) – pero en esa época sólo estaba presente en la atmósfera el nitrógeno molecular no reactivo (N2). Habría sido necesario un proceso muy energético para romper las moléculas de nitrógeno molecular en nitrógeno atómico, permitiendo que se recombinase en formas más adecuadas para la biología. En la última investigación, Airapetian y sus colegas demuestran que las partículas cargadas procedentes de las tormentas solares podrían haber descompuesto el nitrógeno y proporcionado el calor requerido para la vida.

Para obtener pistas de cómo se habría comportado el joven Sol, los científicos estudiaron estrellas similares en nuestra galaxia en distintas etapas de su ciclo vital. Aparte de conformar que el joven Sol habría sido relativamente tenue, los estudios también demuestran que las estrellas jóvenes producen frecuentes y potentes llamaradas. Enormes estallidos de luz y otras radiaciones que son similares a las llamaradas que vemos en el Sol actualmente. Tales llamaradas a menudo vienen acompañadas de enormes nubes de material solar, conocidas como eyecciones de masa coronal (CMEs), que se lanzan al espacio.

Lluvias de superllamaradas

La misión Kepler de la NASA ha encontrado jóvenes estrellas similares al Sol, y se ha observado en muchas de ellas la producción de “superllamaradas” – enormes explosiones que son tan raras en la actualidad que experimentamos una cada 100 años, aproximadamente. Pero los datos de Kepler demuestran que estas jóvenes estrellas producen casi 10 superllamaradas al día. Basándose en estas observaciones, Airapetian y sus colegas dicen que las nubes de partículas cargadas eyectadas debido a un estallido en el joven Sol disparó los cambios en la química de la atmósfera de la Tierra.

El equipo simuló cómo las superllamaradas interactuarían con nuestro planeta, y encontraron que habrían distorsionado el campo magnético de la Tierra – que también era más débil en esa época – creando grandes huecos alrededor de los polos. Estos huecos proporcionaron puertas para que las energéticas partículas solares penetrasen en la atmósfera. “Nuestros cálculos demuestran que se verían regularmente auroras hasta Carolina del Sur”, comenta Airapetian.

Calentándose

Las partículas cargadas viajarían a través de las líneas de campo magnético y colisionarían con el nitrógeno molecular, así como con el dióxido de carbono, que se dividiría en monóxido de carbono y oxígeno. Los átomos libres de nitrógeno y oxígeno se combinarían entonces para formar óxido nitroso (N2O) – un potente gas invernadero – y ácido cianhídrico (HCN). Es más, el óxido nitroso es 300 veces más potente calentando la atmósfera que el dióxido de carbono. Según demostraron los cálculos del equipo, incluso si sólo un 1% del dióxido de carbono en la atmósfera se convirtiese en N2O, sería suficiente para calentar la superficie de la Tierra a una temperatura que podría albergar agua líquida, así como los inicios de la vida. “Si cambias la química de la atmósfera resulta que todo cambia para la vida en la Tierra”, señala Airapetian.

Los investigadores también creen que el HCN podría haber proporcionado una fuente de nitrógeno para las moléculas biológicas, tales como los aminoácidos. De hecho, la dosis diaria de partículas solares puede también haber proporcionado la enorme cantidad de energía necesaria para crear las moléculas complejas. tales como el ARN y el ADN, que finalmente sembraron la vida.

Al mismo tiempo, la constante radiación y lluvias solares podrían haber sido perjudiciales. El ataque magnético podría incluso arrancar la atmósfera del planeta si la magnetosfera es demasiado débil. Determinar dónde está el equilibrio nos ayudará a determinar qué sistemas extrasolares podrían, potencialmente, albergar vida. “Queremos recopilar toda esta información – lo cerca que está un planeta de su estrella, cuán energética es, lo fuerte que es la magnetosfera de un planeta – para ayudar a la búsqueda de planetas habitables alrededor de estrellas cercanas a la nuestra y en toda la galaxia”, comenta el miembro del equipo William Danchi. Trabajando con otros compañeros en campos relacionados, los investigadores esperamos llegar a una “robusta descripción de cómo podrían haber sido los primeros días de nuestro planeta – y dónde podría existir la vida en otros lugares”.

El trabajo se publica en la revista Nature Geoscience.

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