Rayos Cósmicos II: ¿Cómo nos afectan?

En el post anterior de esta saga sobre Rayos Cósmicos hablamos sobre cómo se descubrieron, qué son y cómo se detectan. Si no lo leíste, puedes hacerlo aquí.

Dado que los Rayos Cósmicos son partículas de muy alta energía que desencadenan cascadas de otras partículas en la atmósfera y que nos atraviesan una gran cantidad de ellas cada instante, es de esperar que nos afecten de alguna manera. En esta segunda entrega de la saga hablaremos sobre los efectos que los Rayos Cósmicos tienen sobre las personas y la tecnología.

Como dijimos, el 95% de la energía de los rayos cósmicos es absorbida por la atmósfera, por lo que es un escudo excelente. ¿Pero qué ocurre cuando salimos de ese escudo? Los Rayos Cósmicos son los verdaderos enemigos de los viajes espaciales tripulados. Si alguna vez el ser humano pretende colonizar Marte o cualquier otro planeta, primero ha de resolver este problema. Gran parte de los experimientos y observaciones biomédicas que se realizan sobre los astronautas se encauzan a comprender los efectos que los rayos cósmicos tienen sobre el cuerpo humano. Durante una misión de seis meses en la Estación Espacial Internacional, los cosmonautas se exponen a dosis de radiación cuatro veces superior al límite anual establecido por la comunidad médica. Durante seis menes de un viaje de ida a Marte, la dosis sería veinte veces superior.

La pared de la EEI protege de los rayos cósmicos menos energéticos, pero no de los más energéticos que pueden además generar cascadas de partículas que salen despedidas al interior.

Las paredes de aluminio de la Estación ofrece una buena protección para los rayos cósmicos provenientes del Sol, pero no frente a aquellos con energías superiores a 1GeV. Éstos provocan también cascadas de partículas secundarias al chocar con las que conforman el casco de la Estación y muchas de estas partículas atraviesan los cuerpos de los astronautas. Al atravesar el cuerpo, las partículas dejan tras de sí un rastro de ionización (similar a la estela que vimos dentro de la cámara de niebla), rompiendo moléculas que no siempre vuelven a combinarse igual que antes, dando lugar a pequeñas mutaciones en el ADN. Sin embargo, más energía no significa más daño, ya que por ejemplo un protón de varios GeV atraviesa el cuerpo dejando un rastro de partículas ionizadas menor que otros protones diez veces menos energéticos. Se estima que el 10% de las neuronas cerebrales de un astronauta serían atravesadas por un rayo cósmico pesado durante un viaje de tres años a Marte.

De hecho, la NASA realizó un experimento con dos gemelos genéticamente idénticos (los hermanos Kelly): uno se quedó en la superficie terrestre y otro realizó diversas expediciones a la Estación Espacial Internacional durante 340 días. Al terminar el experimento, compararon su genética y descubrieron que ya no eran gemelos genéticamente idénticos. Las interacciones de los rayos cósmicos con el ADN del gemelo en la Estación lo había alterado lo suficiente como para hacerlo distinguible de su hermano. Si bien es verdad que muchas de las alteraciones que se pudieron observar se corrigieron al tiempo de terminar el experimento.


Los Rayos Cósmicos son el verdadero enemigo para los viajes interplanetarios tripulados debido a sus efectos sobre el ADN


Uno de los fenómenos más llamativos que sufren los astronautas son los llamados fosfenos: en plena oscuridad, e incluso con los ojos cerrados, los astronautas ven pequeños flashes de luz, puntitos y nubes. Esto interfiere con su sueño, además de ser ciertamente molesto. Aún no se ha determinado si esto ocurre porque el rayo cósmico estimula directamente el nervio óptico o si es que el humor vítreo, esa sustancia acuosa dentro del ojo, actúa de cámara de niebla.

Como ya dijimos también en el primer por de la saga, los rayos cósmicos son partículas cargadas, por lo que los campos magnéticos tienen un efecto sobre ellos. Y nuestro planeta, por suerte, tiene uno. La Tierra es como un imán, su polo norte magnético no coincide exactamente con el polo norte geográfico, pero sí están cerca, por eso prácticamente en cualquier parte del globo una brújula es válida para señalar el norte, aunque realmente señala al polo norte magnético. Este campo magnético o magnetosfera ejerce diversos efectos sobre los rayos cósmicos:

Para los rayos de menos de 60GeV la Tierra define una especie de sombra de manera que no pueden entrar en la atmósfera desde el este, todos los rayos en esa franja de energías que entran en la atmósfera lo hacen por el oeste. Es lo que se llama Efecto este-oeste. Además, en los polos del campo magnético las partículas encuentran menos resistencia magnética y penetran con más facilidad, lo que se traduce en una mayor cantidad de radiación en la superficie en esas zonas.

Los Cinturones de Van Allen son zonas donde el capo magnético deja atrapadas partículas que se mueven entre los polos

Otro efecto interesante son los llamados Cinturones de Radiación de Van Allen. Estos son zonas en las que los rayos cósmicos se quedan atrapados entre las líneas de campo magnético, donde quedan rebotando entre el polo norte y el sur hasta que logran escapar debido a irregularidades del campo magnético o mediante el choque con otras partículas. Debido a que el eje de rotación de la Tierra y el eje del campo magnético se cruzan a unos 500Km al norte del centro del planeta, el cinturón interior se aproxima más a la superficie terrestre en latitudes sur. ¿Os acordáis del triángulo de las Bermudas? Bueno, pues algo parecido ocurre en una región sobre el sur del Atlántico, llamada Anomalía del Atlántico Sur. A unos 200Km de la superficie en esta región la densidad de radiación es bastante más alta debido a partículas secundarias.


El campo magnético terrestre afecta a los rayos cósmicos, desviando su trayectoria e incluso confinándolos en zonas llamadas Cinturones de Van Allen


La alta radiación de partículas cargadas confinadas en los cinturones de Van Allen suponen una amenaza para los instrumentos más sensibles de los satélites que pasan por allí. La Estación Espacial se encuentra por debajo del cinturón interior y los satélites GPS se encuentran entre el interior y el exterior. Los instrumentos que atraviesan la Anomalía o los Cinturones presentan más interferencias en las comunicaciones y mayor riesgo de avería.

Todos estos efectos y otros como las auroras, se ven aumentados en frecuencia e intensidad durante una tormenta solar, en la que nos llegan más rayos cósmicos provenientes del Sol. Durante estos fenómenos, los astronautas de la EEI se refugian de dosis letales de radiación en las partes más protegidas de la Estación y no realizan paseos fuera de ésta. Irónicamente, las tormentas solares repelen los rayos cósmicos más peligrosos, los procedentes de fuera del Sistema Solar.

Definitivamente, es imprescindible seguir estudiando cómo protegernos y proteger nuestros instrumentos de los rayos cósmicos si pretendemos ser una especie interplanetaria. Pero, además de esto, el estudio de rayos cósmicos es determinante para comprender mejor como es nuestro Universo, pero eso lo veremos en el siguiente y último post de la saga.