El Empeoramiento de la Situación de los Rayos Cósmicos

La historia comienza hace cuatro años, cuando Schwadron y sus colegas dieron la primera voz de alarma sobre los rayos cósmicos. Analizando los datos del instrumento Telescopio de Rayos Cósmicos para los Efectos de la Radiación (CRaTER) a bordo del Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO) de la NASA, descubrieron que los rayos cósmicos en el sistema Tierra-Luna estaban alcanzando niveles nunca vistos en la Era Espacial. El empeoramiento del entorno de radiación, señalaron, constituía un peligro potencial para los astronautas, ya que reducía el tiempo que podían viajar con seguridad por el espacio.

Esta figura de el artículo original de 2014 (their original 2014 paper) muestra el número de días que un astronauta varón de 30 años volando en una nave espacial con 10 g/cm² de blindaje de aluminio, podría pasar antes de alcanzar los límites de radiación exigidos por la NASA:

En los años 90, el astronauta podía pasar 1000 días en el espacio interplanetario. En 2014... sólo 700 días. "Es un cambio enorme", dice Schwadron.

Los rayos cósmicos galácticos provienen de fuera del sistema solar. Son una mezcla de fotones de alta energía y partículas subatómicas aceleradas hacia la Tierra por explosiones de supernovas y otros eventos violentos en el cosmos. Nuestra primera línea de defensa es el sol: El campo magnético del sol y el viento solar se combinan para crear un "escudo" poroso que aleja los rayos cósmicos que intentan entrar en el sistema solar. La acción protectora del sol es más fuerte durante el Máximo Solar y más débil durante el Mínimo Solar -de ahí el ritmo de 11 años del gráfico de duración de la misión que aparece arriba.

El problema es que, como señalan los autores en su nuevo artículo, el escudo se está debilitando: "Durante la última década, el viento solar ha mostrado bajas densidades e intensidades de campo magnético, representando estados anómalos que nunca se habían observado durante la Era Espacial. Como resultado de esta actividad solar notablemente débil, también hemos observado los mayores flujos de rayos cósmicos".

Ya en 2014, Schwadron et al. utilizaron un destacado modelo de actividad solar para predecir la gravedad de los rayos cósmicos durante el próximo Mínimo Solar, previsto ahora para 2019-2020.  "Nuestro trabajo anterior sugería un aumento de ∼ 20% de las tasas de dosis de un mínimo solar al siguiente", dice Schwadron. "De hecho, ahora vemos que las tasas de dosis reales observadas por el CRaTER en los últimos 4 años superan las predicciones en ∼ 10%, lo que demuestra que el entorno de radiación está empeorando incluso más rápidamente de lo que esperábamos". En este gráfico los puntos de datos de color verde brillante muestran el exceso reciente:

Los datos que Schwadron et al han analizado proceden del CRaTER de la nave espacial LRO en órbita alrededor de la Luna, que está expuesta a bocajarro a cualquier radiación cósmica que el sol deje pasar. Aquí en la Tierra, tenemos dos líneas de defensa adicionales: el campo magnético y la atmósfera de nuestro planeta. Ambos mitigan los rayos cósmicos.

Pero incluso en la Tierra el aumento se hace sentir. Los estudiantes de Earth to Sky Calculus han estado lanzando globos meteorológicos espaciales a la estratosfera casi semanalmente desde 2015. Los sensores a bordo de esos globos muestran un aumento del 13% en la radiación (rayos X y rayos gamma) que penetra en la atmósfera terrestre:

Los rayos X y gamma detectados por estos globos son "rayos cósmicos secundarios", producidos por el choque de los rayos cósmicos primarios con la atmósfera superior de la Tierra. Estos son el rastro de la radiación que se filtra hacia la superficie de nuestro planeta. El rango de energía de los sensores, de 10 keV a 20 MeV, es similar al de las máquinas de rayos X médicas y los escáneres de seguridad de los aeropuertos.

¿Cómo nos afecta esto? Los rayos cósmicos penetran en las líneas aéreas comerciales, dosificando a los pasajeros y a las tripulaciones de vuelo hasta el punto que los pilotos están clasificados por la Comisión Internacional de Protección Radiológica como trabajadores con radiación ocupacional. Algunas investigaciones muestran que los rayos cósmicos pueden sembrar nubes y desencadenar, alterando potencialmente el tiempo y el clima. Además, hay estudios ( #1, #2, #3, #4) que relacionan los rayos cósmicos con arritmias cardíacas en la población general.

Los rayos cósmicos se intensificarán aún más en los próximos años a medida que el sol se sumerja en lo que puede ser el Mínimo Solar más profundo en más de un siglo. Esté atento a las actualizaciones.

Referencias:

Schwadron, N. A., et al (2014), Does the worsening galactic cosmic radiation environment observed by CRaTER preclude future manned deep space exploration?, Space Weather, 12, 622–632, doi:10.1002/2014SW001084.

Schwadron, N. A., et al (2018), Update on the worsening particle radiation environment observed by CRaTER and implications for future human deep-space exploration, Space Weather, doi: 10.1002/2017SW001803.

Artículo: Space Weather Archive