O enorme enigma do cataclismo de Tunes (I)

1992/12/01 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Geologia
• Astronomia
• Historia

Estes son algúns dos testemuños dun dos grandes enigmas que se produciron na era moderna no noso planeta á madrugada do 30 de xuño de 1908.

Consecuencias dunha apocalipse

As consecuencias directas deste suceso no país siberiano de Tunguska puidéronse ver en moitos lugares. A colisión provocou una impoñente columna de lume que chegou a ser espectacular nun radio de 200 quilómetros. Ao mesmo tempo, produciuse una terrible tormenta de coníferas, estendendo o seu ruído a mil quilómetros. Os estudos realizados por científicos permiten afirmar que a potencia desta explosión foi equivalente a 500 bombas atómicas como as lanzadas en Hirosim.

Na zona de colisión de Tunguska, o geólogo soviético Kulik (o da dereita) está a manipular un teodolito. Foto realizada en 1930.

No mesmo momento da explosión destruíronse miles de árbores da taiga. Os seres vivos e os edificios dos arredores quedaron anulados e os cristais da estación do Ferrocarril Transiberiano, situada a 600 quilómetros de distancia, movéronse debido á forza do vento. As vibracións chegaron até San Petersburgo, capital de Rusia, e en Alemaña detectáronse vibracións producidas polo choque a 5.000 quilómetros.

O choque do misterioso obxecto desarraigó a terra até os 20 quilómetros de altura, onde moldeou una ampla nube. Como consecuencia diso, en moitas zonas o Sol quedou apagado e comezou una terrible choiva negra. No Mar Negro apareceron nos próximos días nubes de prata de gran altura e a luz violenta expandiuse por todas partes. Nalgúns lugares podíanse facer fotos a media noite. Estas nubes comezaron a dar a volta á Terra e a través da luz reflectida polo po, tamén na propia Londres, situada a 10.000 quilómetros, segundo as testemuñas, xurdiu una nova moda: ler o xornal pola noite coa luz existente.

Pero, cal foi capaz de producir este tipo de desastres e transformacións atmosféricas? Que había detrás deste terrible fenómeno?

Inicio expedicións

Tunguska, no centro de Siberia, é un dos países máis afastados do tsar Nicolás II. Naquel país só vivían cervos e cervos. Este territorio comercial era una zona non explorada e ademais moi difícil de alcanzar, xa que ao longo do ano permanece xeado. Doutra banda, os problemas políticos e económicos dos zaristas eran importantes. Por tanto, non é de estrañar que durante vinte anos non se investigou aquel misterioso suceso.

Pero en 1927 a Academia de Ciencias Soviéticas realiza una importante expedición Leonid A. Conseguiu organizarse baixo as ordes de Kulik. Isto estaba cheo de curiosidades a través da información lida do suceso. Segundo isto, aquel misterioso obxecto desprazouse verticalmente durante dez minutos, adoptando a forma dunha forma cilíndrica.

A taiga de Tunguska (bosque) moi reducida. Esta famosa fotografía realizouse 21 anos despois do choque de Kulik. A 5 quilómetros da zona de colisión, todas as árbores están aliñados no sentido contrario ao choque.

Impulsada por estas estrañas informacións e con dúbidas sobre a capacidade dun meteorito paira provocar este tipo de catástrofes, durante cinco anos marcou con precisión a posición do choque e falou coa maioría das testemuñas do suceso. Paira o ano 1927 definira o seu lugar. O centro do misterio estaba situado a 65 quilómetros ao norte do pobo de Vanavara.

Entón, Kuli dirixiuse alí cun cidadán que foi testemuña dunha terrible explosión. Cando chegaron ao lugar, o que alí viron conmocionou ao geólogo. Nun radio de trinta quilómetros todo estaba esgotado. O bosque estaba totalmente desmantelado e todas as árbores estaban no chan mirando un determinado sentido. Atopáronse centos de pequenos cráteres, pero sorprendentemente, non aparecían nin o gran cráter nin a menor pegada do meteorito. Kulik realizou fotografías das que é un dos máis famosos e que aparece neste artigo. Nela as árbores da taiga aparecen orientados ao chan, coma se un xigante empuxounos xuntos.

A expedición de Kulik provocou una gran emoción entre os investigadores e a curiosidade. Desde entón o misterio de Tunguska estendeuse a todo o mundo, cuxos ecos chegaron até os nosos días.

A teoría atrevida paira facer comprender o fenómeno inverosímil

Una das preguntas máis apaixonantes que xorden ao chegar a este punto é: a través de que proceso pódese crear o enorme cataclismo visto en Tunguska? A pregunta é importante porque o desastre que ocorreu foi o máis grande da historia. Lembra que o seu efecto foi tan grande como o de 500 bombas atómicas. Non é nada fácil sinalar que tipo de mecanismos poden liberar este tipo de enerxía. Doutra banda, se temos en conta a época na que sucedeu, non foi creada polo home, xa que naquela época aínda non se coñecía a enerxía atómica. Onde acudir, por tanto, a buscar respostas?

Na imaxe pódese ver a creación do antielectrón. É a cámara de burbullas. Xunto ao electrón (coa espiral situada á esquerda) aparece tamén o antielectrón (a gran espiral dereita).

En 1941 un científico do Departamento de Matemáticas da Universidade de Ohio publicou una teoría curiosa e inverosímil. Segundo isto, a Terra foi golpeada por un meteorito de antimatería. A consecuencia directa da colisión foi a enorme liberación de enerxía e a desaparición do mesmo meteorito no proceso. Por iso, non se atoparon restos de meteorito. Esta curiosa teoría, que podería ser tola uns anos antes, tivo un gran éxito, xa que poucos anos antes os físicos demostraron a existencia dos primeiros antiparts.

Pero paira entender correctamente esta historia, primeiro temos que viaxar ao ano 1930.

O fascinante universo da antimatería

XX. Nos primeiros anos do século XX dúas importantes teorías revolucionaron a visión da Natureza. A primeira era a Teoría da Relatividad de Albert Einstein e a segunda a chamada Mecánica Cuántica. Ambos son necesarios paira entender o novo cosmos que se estaba revelando ante a ciencia, pero entre eles non había solución.

A imaxe da Teoría da Relatividad sobre o universo é continua. Non así a Mecánica Cuántica, xa que o sistema que utiliza paira describir o mundo é descontinuo. Houbo moitos intentos de unir ambas as teorías, pero en balde. Un día chegou un éxito inesperado. O investigador británico Paul Dirac foi o que recibiu esta honra.

En 1930, Dirac publicou una obra famosa que lle permitiu unir as dúas teorías antes mencionadas, dotando á Física dunha gran coherencia. A esencia da súa teoría foi una importante fórmula. Pero esta fórmula non só solucionou moitos problemas senón que puxo de manifesto outros novos.

Acelerador de partículas FERMILAB. Con estas máquinas xigantes crean antismo.

Esta fórmula explicaba dous mundos diferentes. Un era o universo positivo que vivimos nós e o outro un mundo negativo que paira nós fomentaba o estraño e a imaxinación. E na fórmula de Dirac ambos os mundos eran posibles matematicamente.

No universo negativo, por exemplo, todos os obxectos terían una masa negativa, o que significa que, empuxados por eles, desprazaríanse en sentido inverso. Nun universo tan curioso, un obxecto que se move cara adiante debería empuxarse cara atrás e empuxarse cara adiante paira frear. Por suposto, este mundo era só una opción matemática, sen relación algunha coa realidade.

Pero Dirac non se detivo. Coa valentía e a convicción de que a fórmula se axustaba á realidade, afirmou que na Natureza calquera partícula debía ter un compañeiro negativo. Estes membros, coñecidos como antipartículas, non se coñecían en 1930 debido ás limitacións da ciencia. Pero a medida que avanzaba a Física experimental, Dirace cría firmemente que se ían descubrindo e detectando.

Estaba a estenderse una misteriosa e incrible páxina do cosmos da física. Que ofrecería o futuro?

Descubrimento do antielectrón

En 1930 coñecíanse tres partículas subatómicas: o protón (de gran masa e carga positiva), o neutrón (de gran masa e sen carga) e o electrón (de pequena masa e carga negativa). A partir destas tres partículas, construíanse átoos mos de todos os elementos. E sobre estes átomos, a materia.

Así, e só dous anos despois de que Dirace formulase a súa hipótese, o mundo dos físicos viuse fortemente axitado cando se produciu un importante descubrimento.

Una vez formadas as partículas e antipartas, as súas traxectorias quedan rexistradas na cámara de burbullas paira o seu posterior estudo. A imaxe mostra as traxectorias de numerosas partículas rexistradas na cámara de burbullas do laboratorio europeo CERN. Isto permite detectar a existencia da antimatería.

En 1932, o físico americano Carl Anderson explora os restos que deixan os electróns de gran enerxía na cámara de néboa. De súpeto, sorprendido, ve que a metade dos electróns que pasan pola cámara están a desviarse cara á dereita e a outra metade cara á esquerda. Isto significa que a metade dos electróns teñen carga positiva e a outra metade é negativa, polo que o campo magnético da cámara anímalles a describir dúas traxectorias diferentes simétricas.

O descubrimento do electrón positivo estendeuse rapidamente a todos os laboratorios do planeta. E o mundo científico, superando a súa incredulidade, tivo que recoñecer a existencia da antipartícula correspondente ao electrón.

Cos mesmos ensaios realizados en diferentes laboratorios obtívose a mesma conclusión. Obtense un electrón positivo/negativo que se se xera destrúese entre si (non pode existir una materia e una antimatería) irradiando enerxía. O éxito destes experimentos animaba aos físicos a buscar antiparts teorizados por Dirac e aínda non atopados.

Comezou a caza da antimatería.

Antiprotón e antineutroia entre nós

Era moito máis difícil atopar o antiprotón. A razón é a súa gran masa. A masa do antiprotón é 2.000 veces maior que a do electrón, o que supón una enerxía moi elevada. Co obxectivo de conseguir estas grandes enerxías, tanto en Estados Unidos como na URSS empezáronse a preparar programas específicos de investigación cun único obxectivo. Buscaban aceleradores de gran enerxía.

Nesta atractiva historia xa estamos en 1955. Pasaron dous ou tres anos e construíron una máquina especial na Universidade de Berkeley. Baixo o nome de Betatroi, os investigadores creen que será posible obter un antiprotón a través del, se o antiprotón existe, claro.

Inmediatamente comezaron a experimentar e os científicos que participan nestes experimentos descubriron que á saída de Betatroi apareceron partículas negativas. Medindo a masa destas fraccións comprobaron que son 1.840 veces máis grandes que a do electrón, que a masa do protón. Non hai dúbida. Si son protones negativos e obtivéronse artificialmente na nova máquina! Noticias

Estes protones, segundo prevía a teoría, estouraron ao entrar en contacto coa materia común, expandindo a enerxía en todas as direccións.

Grazas ao éxito, estas supermáquinas especiais comezaron a cazar e atrapar antineutroi. E en 1956, sen problemas, o antineutroi tamén foi detectado.

Nacemento dos antiátomos

A creación de antipartículas require aceleradores moi grandes. Na imaxe pódese ver o Alpea en remoto, no centro a cidade de Xenebra (Suíza) e máis cerca aínda (en vermello) o acelerador circular dos laboratorios CERN. Como se pode ver na imaxe, ten moitos quilómetros de lonxitude.

O descubrimento dos antiparts antes mencionados foi un éxito paira a física experimental. Pero si tense en conta a complexidade da materia, o camiño cara á antimatería estaba cheo de espiñas. O primeiro paso neste difícil camiño foi conseguir o antiátomo. E, por suposto, o átomo máis simple que se podía crear era o hidróxeno. Isto ocorreu en 1965.

Ese ano escribiuse no National Laboratory de Brookhaven una importante páxina da historia da ciencia. Foi o lugar no que se obtivo primeiro o antiátomo do hidróxeno, xa que no seu interior estaban unidos o antiprotón e a antineutroia. Os pasos dados a partir de aí foron tan tremendos como rápidos. En 1970 o equipo do físico soviético Yuri Prokoshkin conseguiu no seu laboratorio máis de 50.000 núcleos de antihelio. Lembremos, en canto á complexidade, que o helio é o seguinte átomo do hidróxeno.

Buscando a antimatencia

E mentres as investigacións seguían nos laboratorios da Terra, nos xefes das ciencias comezou a modelarse una pregunta. Por que non existir a antimatería de calquera partícula? Así as cousas, onde atopar esa antimatería, ese anticósmo?

Na nosa Terra está claro que a materia existente é a materia común. Se non fóra así, o contacto entre antimateria e materias provocaría una explosión de vertixe, facendo desaparecer toda a contorna. Así mesmo, no caso da nosa galaxia podería facerse o mesmo razoamento. Hoxe en día na nosa galaxia, a chamada galaxia Vía Láctea, non parece que a antimatería de materia estea en proceso de extinción, xa que en ningún caso detéctanse as enormes enerxías que se orixinaron por este tipo de situacións. Podemos dicir, sen dúbida, que a nosa galaxia está formada por materia corrente.

Pero, por que o proceso que non está na nosa galaxia non ocorre noutras galaxias afastadas? Esta pregunta cambaleouse hai uns anos cando se detectou e analizou a galaxia denominada NGC 5128.

Tendo en conta a distancia que esta galaxia ten até nós e a enerxía que envía, os astrónomos e físicos actuais non saben como explicala, porque a enerxía que emite é enorme. Tras máis cálculos chegaron a unha decisión sorprendente. Esta galaxia só sería posible producir tanta emisión de enerxía se toda a materia da galaxia estivese en proceso de desintegración. Pero, con que mecanismos pódese desintegrar toda a galaxia?.

Case de maneira natural xurdiu a teoría do choque entre os astrónomos. Segundo isto, se una galaxia de antimatería atopásese con outra galaxia de materia, desaparecería por unha explosión terrible e entón as enormes enerxías que perciben os nosos telescopios serían posibles. Leste podería ser o proceso que se estaba producindo na chamada galaxia NGC 5128. Pero, como sabemos que esa teoría era certa?.

Próbaa galaxia chegou cando se empezaron a estudar ópticamente. A galaxia denominada NGC 5128, é esférica e sacando a foto púidose ver que o seu diámetro estaba escurecido de dereita a esquerda. Outra galaxia laun aparece vista lateral, cortando a esférica a modo de lámina. Por que non supor que una galaxia laun de antimatería está a cortar a galaxia esférica NGC 5128?. Neste proceso estaríase desintegrando as estrelas destas dúas galaxias, enviando ao cosmos enormes enerxías.

No escenario que aparece na imaxe móstrase Tunguska antes de que se produza o cataclismo. Un meteorio antimetérico está a penetrar na atmosfera, caendo cara ás terras xeadas de Siberia.

Durante un tempo moitos astrónomos aceptaron que estaban a ver o choque cósmico de dúas galaxias moldeadas por materia e antimatería. Con todo, esta teoría non durou moito tempo e na actualidade aparece outra teoría alternativa que explica a enorme enerxía que envía a galaxia NGC 5128. Ademais, puidemos saber que a liña escura que aparece no centro desta galaxia non é outra galaxia, senón o po cósmico que se recolle no diámetro da mesma galaxia.

Impacto dun meteorito antimaterial

Si! Noticias Esta foi a hipótese que algúns científicos expuxeron paira aclarar a causa da xigantesca explosión de Tunes. Segundo esta teoría, un meteorito antimaterial que circulaba polo espazo penetrou na zona gravitatoria da Terra. Entón, ao tocar os átomos da materia (sobre todo os da atmosfera) estalou desaparecendo completamente e creando un gran cataclismo no seu territorio subxacente, a taiga de Tunguska.

A favor desta teoría está o feito de que o meteorito non atope o maior cráter en absoluto, coma se o obxecto que provocou a explosión non tivese contacto coa terra. A teoría da antimatería supera este obstáculo e pode ser crible. Pero se atopa con outros obstáculos. A primeira e máis destacable é a non detección de antimatería no universo até agora, aínda que nos nosos laboratorios obtivéronse algúns núcleos de antimatería de átomos simples. De onde podía provir este tipo de meteorito sabendo que os planetas do sistema solar son de materia?.

O segundo obstáculo é que na explosión de dous obxectos de materia e antimatería, ademais da desaparición da materia, no lugar onde se produciu o suceso debería haber una gran radioactividade, cousa que non ocorreu en Tunguska.

Por tanto, por estas dúas razóns, aínda que non totalmente descartadas, a teoría da antimatería foi substituída por outras teorías altenativas. Una delas pode ser moito máis fascinante que a antimatería. Esta teoría di que a explosión de Tunguska podía ser un proceso provocado por un buraco negro. Pero que é ese buraco negro que pode xerar un cataclismo tan terrible?