La enigmática relación entre la radiación cósmica y los terremotos en la Tierra

Una investigación reciente ha profundizado en la extraña relación que parece existir entre la actividad sísmica y la incidencia de rayos cósmicos en la Tierra.

Los terremotos fuertes suelen provocar muchas víctimas humanas y enormes pérdidas materiales. La magnitud de la tragedia podría reducirse significativamente si tuviéramos la capacidad de predecir el momento y el lugar de tales cataclismos. El proyecto CREDO, iniciado en 2016 por el Instituto Henryk Niewodniczanski de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias (IFJ PAN), intenta verificar la hipótesis previamente planteada de que los terremotos podrían predecirse observando cambios en la radiación cósmica. Los análisis estadísticos han demostrado que, efectivamente, existe una correlación entre ambos fenómenos, pero manifiesta características que nadie había esperado.

El proyecto internacional CREDO (Cosmic Ray Extremely Distributed Observatory) es un observatorio virtual de rayos cósmicos, abierto a la colaboración de cualquiera, que recoge y procesa datos no solo de sofisticados detectores científicos, sino también de una gran cantidad de detectores más pequeños, entre los cuales están en cabeza los sensores CMOS de los teléfonos inteligentes. Para convertir un teléfono inteligente en un detector de rayos cósmicos basta con instalar la aplicación gratuita CREDO Detector).

Una de las principales tareas de CREDO es vigilar los cambios globales en el flujo de radiación cósmica secundaria que llega a la superficie de nuestro planeta. Esta radiación se produce en la estratosfera terrestre con mayor intensidad dentro del llamado máximo Regener-Pfotzer, donde las partículas de radiación cósmica primaria chocan con las moléculas de gas de nuestra atmósfera e inician cascadas de partículas secundarias.

Recreación artística de los cinturones de Van Allen, parte del campo magnético de la Tierra. (Imagen: NASA Goddard Space Flight Center / Scientific Visualization Studio)

"A primera vista, la idea de que existe un vínculo entre los terremotos y la radiación cósmica, en su forma primaria que nos llega principalmente desde el Sol y el espacio profundo, puede parecer extraña. Sin embargo, sus fundamentos físicos son plenamente racionales", subraya Piotr Homola, del IFJ PAN, coordinador del CREDO y que encabeza el equipo de científicos que ha realizado el nuevo estudio.

La explicación a esta relación aparentemente imposible es la siguiente. Las corrientes en el núcleo líquido de nuestro planeta son las responsables de generar el campo magnético de la Tierra. Este campo desvía las trayectorias de las partículas cargadas de la radiación cósmica primaria. Así pues, si los grandes terremotos estuvieran asociados a perturbaciones en los flujos de materia que impulsan la dinamo terrestre, estas perturbaciones alterarían el campo magnético, lo que a su vez afectaría a las trayectorias de las partículas de radiación cósmica primaria de una manera que dependería de la dinámica de las perturbaciones en el interior de nuestro planeta. Como resultado, los detectores terrestres deberían observar algunos cambios en la cantidad de partículas de rayos cósmicos secundarios detectados.

Los nuevos análisis se llevaron a cabo utilizando varias técnicas estadísticas. En todos los casos, para el periodo estudiado, surgió una clara correlación entre los cambios en la intensidad de la radiación cósmica secundaria y la magnitud sumada de todos los terremotos con magnitudes mayores o iguales a 4. Es importante destacar que esta correlación solo se hace evidente cuando los datos de los rayos cósmicos se adelantan 15 días con respecto a los datos sísmicos. Se trata de una buena noticia, ya que sugiere la posibilidad de detectar terremotos con dos semanas de antelación.

Desgraciadamente, los análisis no dejan claro si será posible precisar la ubicación de los terremotos futuros. Las correlaciones entre los cambios en la intensidad de los rayos cósmicos y los terremotos locales no son evidentes en los análisis específicos de cada lugar. Solo aparecen cuando se tiene en cuenta la actividad sísmica a escala global. Este hecho puede significar que en los cambios de intensidad de los rayos cósmicos lo que se capta es un fenómeno al que está sometido nuestro planeta en su conjunto.

Una sorpresa importante es la periodicidad a gran escala de la correlación, un fenómeno que nadie esperaba. Los análisis muestran que el máximo de correlación se produce cada 10-11 años, un periodo similar al ciclo de actividad solar. Sin embargo, no coincide en absoluto con el máximo de actividad de nuestra estrella.

Además, existen otras periodicidades de naturaleza desconocida tanto en los datos de rayos cósmicos como en los sísmicos. Algunos ejemplos son los cambios periódicos en la actividad sísmica y la intensidad de la radiación cósmica secundaria a lo largo de un ciclo correspondiente al día estelar de la Tierra (igual a 24 horas menos unos 236 segundos). ¿Podría ser, entonces, que las correlaciones cósmico-sísmicas estén causadas por algún factor que ejerce su influencia desde fuera del sistema solar, capaz de producir simultáneamente efectos radiativos y sísmicos? ¿Qué fenómeno físico convencional podría explicar siquiera cualitativamente las correlaciones aparentes?

La falta de explicaciones de la física clásica para las periodicidades observadas lleva a considerar el posible papel de otros fenómenos menos convencionales. Uno de ellos podría ser el paso de la Tierra a través de una nube de materia oscura modulada por el Sol y otros cuerpos masivos de nuestro sistema solar. La Tierra, con su gran campo magnético, es un detector de partículas extremadamente sensible, mucho mejor que los detectores construidos por el ser humano. Por tanto, es razonable admitir la posibilidad de que capte fenómenos que resultan invisibles para los dispositivos de medición existentes.

"Independientemente del origen de las periodicidades observadas, lo más importante en esta fase de la investigación es que hemos demostrado un vínculo entre la radiación cósmica registrada en la superficie de nuestro planeta y su sismicidad; y si de algo podemos estar seguros es de que nuestras observaciones apuntan a oportunidades de investigación totalmente nuevas y apasionantes", concluye Homola.

El nuevo estudio se titula “Observation of large scale precursor correlations between cosmic rays and earthquakes with a periodicity similar to the solar cycle”. Y se ha publicado en la revista académica Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. (Fuente: NCYT de Amazings)