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Miércoles, 23 de julio de 2014
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Nubes de laboratorio

El cambio climático, a prueba de protones en el LHC

El CERN no descansa. A sus últimos trabajos realizados con neutrinos y la reciente búsqueda del bosón de Higgs hay que añadir el proyecto CLOUD, un experimento que intenta desentrañar cuánto interviene la actividad humana en el cambio climático. El físico Carlo Ferri analiza sus resultados.


CARLO FERRI | 22/12/2011 |  Edición impresa


Jasper Kirkby, supervisando el proyecto Cloud. Foto: CERN.

Cuando en 1565 el pintor Pieter Brueghel ultimaba Cazadores en la nieve, nadie podía imaginar que aquel cuadro podía convertirse en el chivo expiatorio de los partidarios contemporáneos del origen cósmico del cambio climático en la Tierra (en oposición al antropogénico, consecuencia de la actividad humana).

Más allá de una de las obras más representativas de la escuela de pintura flamenca, la obra de Brueghel es considerada como el mejor testimonio de la "Pequeña Edad de Hielo”, una ola de frío que envolvió el continente europeo entre los siglos XVI y XIX. Al parecer, éste fue solamente el último de cerca de una docena de eventos similares que se sucedieron durante los últimos 10.000 años.

Estudios en el campo de la paleoclimatología han puesto de manifiesto que esa época de frío extraordinario supuso una mayor penetración de los rayos cósmicos en la atmósfera terrestre, acompañado de un incremento de la nubosidad y de una fuerte caída de las temperaturas. Una gran cantidad de estos rayos -protones de alta energía que bombardean constantemente nuestro planeta y procedentes en su mayoría de las explosiones de supernovas de la Vía Láctea- embistió a la Tierra a lo largo de la Edad Media, dejando su huella indeleble en glaciares, fósiles y sedimentos geológicos.

Algunas teorías sugieren, además, que su alto grado de incursión podría estar relacionado con la baja actividad del Sol y del viento solar, es decir, de aquel flujo de partículas subatómicas que viajan desde nuestra estrella hasta los altos estratos de la atmósfera y que nos protege de esta "amenaza” cósmica.

Algunas investigaciones, por otro lado, afirman que la cantidad de nubes que cubre la Tierra está directamente relacionada con el número de rayos cósmicos galácticos que la alcanzan. En ese caso, los protones de alta energía ionizarían los compuestos volátiles esparcidos por la atmósfera, induciéndolos a condensar en partículas minúsculas de agua suspendidas en el aire (aerosoles).

A su vez, estos elementos darían lugar a las gotas de lluvia que forman los "ladrillos” de las nubes. En resumidas cuentas, los rayos cósmicos serían la chispa que iniciaría la formación de las nubes y, por tanto, los responsables de las precipitaciones en la Tierra y de los inviernos rígidos en el norte de Europa.

A fin de hallar evidencias claras y despejar dudas sobre la magnitud de la contribución de la actividad humana -enorme, sin duda alguna- en la variación del clima global de la Tierra, en el año 2009 un grupo de investigadores pusieron en marcha el proyecto Cosmic Leaving Outdoor Droplets (CLOUD).

Albergado en los laboratorios del CERN de Ginebra (Suiza), este experimento fue concebido para utilizar las altas energías en el campo de la climatología, a fin de desentrañar el misterio de las interacciones físicas entre los rayos cósmicos y las partículas que pululan por la atmósfera. Los primeros resultados de CLOUD (nube, en inglés) han llegado recientemente y han sido publicados por la prestigiosa revista Nature.

Tras lanzar haces de protones generados por el mismo acelerador que alimenta el Gran Colisionador de Hadrones (simulando el movimiento de los rayos cósmicos galácticos) contra un gas compuesto de vapor de agua, dióxido de azufre, ozono y amoníaco (que reproduciría las condiciones climáticas terrestres), los investigadores involucrados en el proyecto han logrado revelar el efecto de los rayos "sintéticos” en esta muestra de atmósfera artificial.

El experimento ha puesto de manifiesto que proporciones típicas de amoníaco presente en la atmósfera -del orden de 100 partes por billón de volumen- aumentan entre 100 y 1.000 veces la tasa de condensación de las partículas de ácido sulfúrico. La ulterior presencia de rayos cósmicos sintéticos (simulados con protones acelerados a velocidades próximas a la de la luz) aumentaría este valor en un factor adicional de entre dos y más de diez a nivel del mar, aunque con estas concentraciones atmosféricas de amoníaco y ácido sulfúrico no ha sido posible dar cuenta de la formación de aerosoles en la región atmosférica comprendida entre la capa de la troposfera (hasta los 20 km de altura) y la estratosfera (hasta los 50 km).

Microfísica.
Los expertos señalan que estos resultados nos ayudarán a arrojar luz sobre el papel desempeñado por los rayos cósmicos en los fenómenos de la microfísica que se producen en la atmósfera de nuestro planeta. Las pruebas realizadas han demostrado que los protones disparados por el Gran Colisionador de Hadrones favorecen la formación de partículas a escala nanométrica en el gas contenido en la cámara de CLOUD.

Con todo, los defensores del origen antropogénico del calentamiento global afirman que estos datos ofrecen más preguntas que respuestas, ya que los corpúsculos observados son demasiado pequeños para dar lugar a un fenómeno de formación de las nubes. "Es cierto que a día de hoy estos datos no son suficientes para justificar el posible efecto de los rayos cósmicos en la variación de la nubosidad terrestre. De todos modos, representan un primer paso muy importante”, dijo el investigador Jasper Kirkby, director del experimento.

Aunque preliminares, estos resultados han demostrado la eficacia derivada del uso de la física de altas energías para recrear el clima de la Tierra en laboratorio, todo un hito para el proyecto CLOUD. El tiempo dirá si el experimento es capaz de averiguar el papel que los rayos cósmicos juegan en el proceso de cambio climático terrestre.




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