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ZAPPING 0170, 10-abr-2003

Reactor nuclear planetario

El modelo aceptado y una nueva visión

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Modelo estándar del interior terrestre

Si perforásemos un túnel hasta el centro de nuestro planeta, ¿qué encontraríamos? En la escuela nos enseñaron que allí hay una esfera de hierro en estado líquido y dentro de ella un núcleo sólido, parcialmente cristalizado, compuesto también de hierro, más níquel y algunos otros metales. El calor que brota de este núcleo provendría de la enorme presión gravitatoria y de la energía original de la formación del planeta. Sin embargo, en la actualidad el modelo se tambalea. Durante diez años el geofísico J. Marvin Herndon le ha estado presentando a la comunidad científica una información cada vez más convincente de que en realidad en el centro de la Tierra, dentro del núcleo interior, hay un reactor nuclear gigante en pleno funcionamiento. Al doctor Herndon le gusta llamar a este monstruo el "georreactor".

Parece una locura, pero... ¿qué es la Tierra? La astronomía nos dice que es un planeta de tamaño medio que orbita un sol no demasiado especial. Desde nuestro punto de vista es el ejemplo más exacto —obviamente— de lo que se ha bautizado como "planetas del tipo terrestre". Los indígenas de muchas regiones —y ahora los ecologistas— lo llaman "la madre tierra". En la literatura se lo ha llamado "el planeta azul", "el planeta de agua", "el zafiro celeste", "el orbe cerúleo" y otros nombres poéticos. Los biólogos saben que —por ahora— es el único lugar conocido que alberga la vida. Una definición más estructural nos dirá que se compone de cierta cantidad de minerales, que tiene una corteza, un manto, un núcleo de hierro, y que lo rodea una atmósfera y su superficie está cubierta en un 75% por agua. Pero la definición más impactante es una que hasta ahora no sospechábamos: la Tierra, afirma el geofísico J. Marvin Herndon, es una gigantesca planta natural de generación nuclear. Nosotros vivimos en su delgada coraza, mientras a algo más de 6.000 kilómetros bajo nuestros pies se quema por la fisión nuclear una bola de uranio de unos ocho kilómetros de diámetro, produciendo un intenso calor que hace hervir el metal del núcleo, lo que produce el campo magnético terrestre y alimenta los volcanes y los movimientos de las placas continentales.

Veamos de dónde surge esta imagen. Hay que imaginar a la Tierra primordial como un horno esférico, una bola recién formada y ardiente de elementos en estado líquido que se condensaron del disco que rodeaba nuestro sol. Los metales más densos se hundieron por la atracción de la gravedad, mientras que los elementos más livianos flotaron y quedaron más cerca del exterior de la esfera y en la superficie. Dentro de nuestro planeta, la densidad depende exclusivamente del número y el peso atómico de los átomos. El uranio es muy denso, 19 gramos por centímetro cúbico, porque tiene el mayor número y peso atómicos en la naturaleza, de modo que, siendo la sustancia más densa en una esfera de materiales fundidos, debió terminar a la fuerza en el centro de ella. En el centro de la Tierra. Las implicaciones de esta hipótesis relativamente nueva del georreactor son muy amplias. No sólo influye en la manera en que vemos a la Tierra y a la formación de planetas en general, sino que hasta habría que revisar el origen mismo de las estrellas.

El impulsor de la idea

Herndon revisando una muestra

Hace poco se estrenó la película The Core ("El núcleo"), relacionada con este tema. El doctor J. Marvin Herndon, de 58 años de edad, alto y robusto, estuvo allí y fue tratado como una estrella. Él vive en un suburbio de San Diego llamado Scripps Ranch, en los Estados Unidos de Norteamérica, en una casa repleta de antigüedades. Está casado con una científica de computación y tiene tres hijos ya crecidos. Tiene un doctorado en química nuclear de la Universidad de Texas. De 1975 a 1978 hizo un postdoctorado en la Universidad de California en San Diego con Harold Urey, ganador del Premio Nobel de química en 1934, y con Hans Suess, desarrollador del método de datación por carbono 14. Estuvo un año como investigador en esa Universidad, pero renunció. Desde entonces, se dedicó a investigar independientemente. Veamos lo que dijo en una entrevista.

Dr. Herndon, he leído que usted cree que Marte posee un georreactor muerto, basándose en la evidencia de que no posee campo electromagnético. ¿Podría contar sus especulaciones con respecto a otros planetas del Sistema Solar, incluyendo los gigantes gaseosos?
      Originalmente llegué a la idea de reactores de fisión de escala planetaria considerando los gigantes gaseosos. Cuando iba a la escuela, me dijeron que los planetas no producen energía; sólo reciben energía del sol y la vuelven a irradiar. Pero a fines de los sesenta los astrónomos descubrieron que Júpiter irradia hacia el espacio más o menos el doble de la energía que recibe desde el sol. Luego se encontró que Saturno y Neptuno irradian cantidades prodigiosas de energía generada internamente. Durante veinte años los planetólogos creyeron que habían tenido en consideración y eliminado todas las fuentes planetarias posibles de energía, decidiendo que la energía extra que irradiaban venía del colapso gravitatorio original producido hace unos 4.500 millones de años. Cuando empecé a pensar en este problema alrededor de 1990, esa explicación no me parecía razonable. Júpiter está compuesto en un 98% de hidrógeno y helio y ambos gases son medios de transmisión de calor extremadamente eficientes. Luego pensé que todos esos gigantes gaseosos tienen los ingredientes necesarios para formar un reactor nuclear de escala planetaria, una fuente de energía que no se había considerado antes. Júpiter, Saturno y Neptuno irradian cantidades prodigiosas de energía generada en su interior y poseen atmósferas muy turbulentas; Urano irradia muy poca o ninguna energía y su atmósfera aparece sin rasgos. (Especulación: ¿se habrá apagado el reactor nuclear de Urano?)
Núcleo

      Luego de que se publicó el artículo científico sobre los gigantes gaseosos en Naturwissenschaften, pensé que no es necesario hidrógeno para frenar a los neutrones; esa chispa de comprensión me llevó a comenzar a desarrollar el concepto de que hay un reactor nuclear de fisión en el centro de la Tierra, que publiqué por primera vez en 1993. No tenemos evidencia directa —aún— de que Marte tenga o no un reactor nuclear. Sin embargo, Marte tiene el volcán más grande del Sistema Solar, el Monte Olympus. Tuvo alguna vez la fuente de energía que se requiere para formar un volcán. Ahora parece que el interior de Marte podría no estar congelado. Interesante. La luna Io de Júpiter posee actividad volcánica. He leído recientemente que la interacción de marea con Júpiter no aporta suficiente energía. Uno puede especular con la posibilidad de que haya un reactor nuclear involucrado, pero en este momento sería sólo especulación. Hay un reporte reciente que sugiere que el interior de nuestra Luna no estaría del todo congelado. Hay evidencia paleomagnética que sostiene la idea de que la Luna tuvo su propio campo magnético durante sus primeros 500 millones de años de vida. Necesitamos evidencia sólida.

Este aspecto interesará a los lectores. ¿Podría estallar el georreactor y destruir el planeta que lo contiene?
      No. Para lograr una explosión hace falta uranio o plutonio muy puros, de "grado armamentístico". Las impurezas que tiene el uranio natural, incluyendo el U-238, lo impiden. Hay alguna tontería en la web que se refiere a que el calentamiento global podría causar la explosión del georreactor. Es un sinsentido. Seudociencia.

Fuera de la posibilidad de que el georreactor se apague, ¿hay algún otro peligro para la vida?
      Los únicos elementos que se pueden fugar del núcleo son muy livianos. Los elementos livianos que produce la fisión son poco abundantes y, si es que son radiactivos, típicamente tienen una vida media corta.
      A diferencia de otras fuentes potenciales de energía de escala planetaria, que sólo pueden variar muy gradualmente a lo largo del tiempo y en una sola dirección, un reactor nuclear es capaz de tener una producción variable de energía, como hice notar en mi artículo de 1994 en la Royal Society of London.
      Los científicos deberían empezar a preguntarse cómo se podría detectar esa fuente variable de energía de la Tierra y cómo pueden afectar estas variaciones la superficie de nuestro planeta. La corriente de El Niño, por ejemplo, ¿puede ser afectada por esta variabilidad? ¿Las eras glaciares? No estoy sugiriendo que lo sean, pero se debe mantener la mente abierta. Por ejemplo, en los modelos del calentamiento global se asume que el flujo de calor que surge del interior es constante. ¿Lo es? Son interrogantes que los científicos deben hacerse.

¿Qué podría causar esa variación de la energía, si existiese?
      En un reactor de fisión nuclear, se divide el núcleo de uranio y otros elementos en una reacción en cadena, partiendo los átomos típicamente en dos partes.
      Esos productos de la fisión absorben neutrones y, si se los deja allí, frenarán la cadena de reacción de los neutrones y, por fin, apagarán el reactor. Pero los productos de la fisión tienen más o menos la mitad de número atómico y la mitad de peso atómico que el combustible de uranio. A las presiones que prevalecen en las profundidades de los planetas, la densidad es función del número y el peso atómicos. Los productos de la fisión serán, entonces, menos densos que el uranio y tenderán, por gravedad, a migrar hacia fuera del reactor mientras que el uranio se concentra dentro. Uno puede imaginar que en un caso ideal se produce un equilibrio. Pero si la producción de subproductos de la fisión excede su ritmo de remoción, la potencia de salida del reactor se reducirá hasta que los subproductos tengan la posibilidad de migrar por gravedad fuera de la zona del reactor. Luego la potencia volverá a crecer.

Estuve pensando que, si se prueba que es cierta, esta teoría de los georreactores planetarios se debe aplicar a todos los cuerpos planetarios del universo. Estoy seguro de que usted debe conocer la ecuación de Drake que intenta estimar el número de inteligencias que podrían existir en el universo, algo que se tiene en gran consideración en el SETI. ¿Se debería agregar un nuevo valor a esta fórmula que represente el tiempo esperado de vida del georreactor en un planeta tipo Tierra?
      Pienso que a la gente le gustaría mucho encontrar evidencias de vida en algún lugar del universo. Pero los hechos siguen mostrando que la Tierra es el único planeta en la que se la ha encontrado. Yo no creo que se pueda asignar una posibilidad a un evento que se ha observado sólo una vez. No estoy de ninguna manera contra los esfuerzos de encontrar evidencias de vida, pero pienso que la gente debe ser objetiva en este tema.

¿Ha imaginado ejemplos extraños de fisión natural? Por ejemplo, los físicos han teorizado todo tipo de cosas peculiares, como agujeros negros en miniatura e incluso con forma de rosquilla [toroide]. ¿Podría existir algún tipo diferente de reactor natural de fisión en algún lugar del universo?
      Yo trato de hacer ciencia paso a paso, una idea siguiendo a la otra. No tengo razón para esperar que existan tipos inusuales de reactores en el universo. Por otra parte, pienso que aún sabemos muy poco sobre los reactores nucleares ordinarios a escala planetaria. ¿Y quién sabe qué podremos aprender finalmente?

Espero que la haya pasado bien en Hollywood cuando anduvo entre las estrellas.
      Descubrí, para mi sorpresa, que no sólo pude estar hombro a hombro con las estrellas, sino que me trataron como una estrella, entrevistándome a lo largo de la alfombra roja en el estreno mundial de la película The Core. Es una gran éxito para la ciencia.

Reactores en la naturaleza

El 2 de junio de 1972 un científico francés de nombre Bougzigues (el nombre completo no aparece en ningún lado) descubrió isótopos de neodimio y samario producidos por la fisión en una veta de uranio de las minas de Oklo, en Gabon, en el sudoeste de África. A consecuencia de eso, investigaciones posteriores descubrieron varios reactores naturales antiguos dentro de ese yacimiento.

Los científicos que investigaron el sitio confirmaron que allí existió una fisión nuclear que se mantuvo durante doscientos millones de años, y que ésta se extinguió hace aproximadamente dos mil millones de años. El U-235, el isótopo fisionable del uranio, era más abundante en los depósitos naturales de aquella época que en el presente, por lo que las antiguas menas eran, de hecho, muy similares a uranio enriquecido, y podrían haber producido fisión bajo las condiciones adecuadas. Con el agua actuando como moderador en menas particularmente porosas, se hizo posible una reacción sostenida. La existencia de estos reactores naturales había sido predicha teóricamente por P. K. Kuroda en 1956. Oklo fue la primera evidencia real de que existieron.

¿Qué hay en el núcleo de la Tierra?

Lo que sabemos de las regiones más profundas de la Tierra fue deducido en su mayor parte del estudio de meteoritos y muestras de roca. Los geólogos creen que el basalto surge de una fuente de calor muy profunda en nuestro planeta, quizás desde cerca de los bordes del núcleo externo. Herndon estudió la composición de los basaltos de la zona volcánica más importante de la Tierra, Hawaii. La lava y el basalto que observó contienen pequeñas cantidades de helio 3, un subproducto de reacciones nucleares cuya presencia no es explicable por la teoría planetaria tradicional. No existe ningún método natural conocido de producción que explique por qué está presente este isótopo en tales cantidades, por lo que los científicos concluyen que fue originado en la formación de la Tierra, hace más o menos cuatro mil quinientos millones de años. Esta idea, poco creíble pero sin otra explicación obvia más que el polvo cósmico, ha permanecido como una teoría aceptada por más de treinta años. Para que las cosas coincidan debería haber habido, mezclado con el helio 3, más o menos diez veces más cantidad de helio 4, que es resultado de la desintegración radiactiva natural del uranio y el torio. Pero las proporciones no coinciden.

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Pique para ver detalles y explicación

Marvin Herndon y Daniel Hollenbach publicaron en el 2001 los resultados de la primera simulación numérica de un reactor en las profundidades de la Tierra. Confirmando todas las predicciones que Herndon había publicado en los ocho años anteriores, los cálculos mostraron enseguida que un reactor en el interior de la Tierra produciría tanto el helio 3 como el helio 4 en cantidades similares a las que se encuentran en las lavas volcánicas y basaltos. Esta es una evidencia muy fuerte de que existe tal reactor. Recientemente, ingenieros nucleares y científicos del Oak Ridge National Laboratory hicieron más cálculos que afinan y extienden los hallazgos originales de Herndon y Hollenbach. La evidencia muestra cada vez más sólidamente que existiría un georreactor de unos 4.500 millones de años de antigüedad con una generación de calor de alrededor de cuatro terawatts. También tiene mucha importancia como evidencia la generación variable de energía que se espera de un reactor natural. El campo geomagnético de la Tierra tuvo durante el curso de la historia disminuciones, crecimientos, inversiones e incluso apagones, una actividad que tiene muy poca posibilidad de existir si uno se adscribe a la teoría asumida de que el calor (y el campo magnético) proviene de la irradiación de un núcleo de hierro-níquel que se va enfriando.

El reactor

Un reactor esférico compuesto de una mezcla de uranio 235, uranio 238 y plutonio generado ahí mismo es lo que los ingenieros nucleares llamarían un reactor regenerativo de neutrones rápidos. El calor producido por la fisión nuclear calienta el núcleo interior de siliciuro de níquel y le aporta energía al mecanismo que produce el campo geomagnético. Mucha gente cree que el calor del interior del núcleo calienta la parte fluida del mismo, causando movimientos de convección que actúan como una dínamo para producir el campo geomagnético. Sin embargo, el mecanismo todavía no se conoce claramente.

Un argumento que esgrimen los geofísicos que se oponen a esta teoría es una pregunta: ¿cómo llegó todo ese uranio al centro de la Tierra? Mucha gente piensa que el uranio se combina con el oxígeno y se convierte en parte del manto de silicatos. La respuesta de Herndon a esta espinosa cuestión le llegó desde el espacio. De los meteoritos rocosos, para decirlo con exactitud. Las condritas son escombros que quedaron de la creación del Sistema Solar. "La mayor parte de la geofísica actual se basa en la idea de que la Tierra es como las condritas ordinarias, que fueron formadas en condiciones de relativa riqueza de oxígeno", dijo Herndon. Pero las condritas de enstatita, un grupo pequeño de meteoritos que fueron creados en condiciones de escasez de oxígeno, muestran una similitud mucho mayor con la composición de la Tierra y éstas contienen uranio. "Los isótopos de oxígeno que hay en las condritas de enstatita son idénticos a los que se encuentran dentro de la Tierra. Cuando hay mucho oxígeno, todos los elementos que se combinan bien con el oxígeno pasan a formar parte de los silicatos. Pero cuando hay una cantidad limitada de oxígeno, una parte de los elementos como el uranio y el magnesio pueden ir a parar al núcleo de la Tierra", explicó.

Encendiendo las estrellas

Las estrellas se deben encender

Si la fisión natural es común dentro de los planetas, podría ser encontrada, también, en las protoestrellas ricas en metales. La fisión podría ser el verdadero mecanismo que inicia la fusión. La explicación más popular del motivo del inicio de la reacción, o "encendido" de la estrella, es el calor producido por el colapso gravitacional. La reacción de fusión requiere temperaturas de alrededor de un millón de grados celsius. La idea de Herndon de que la fisión es la que produce el encendido ya tiene una prueba experimental: las bombas de hidrógeno. No existe una prueba experimental de que la fuerza de la gravedad pueda lograr el mismo resultado. De hecho, los cálculos indican que no sería posible alcanzar ese millón de grados con el colapso gravitatorio debido a que la energía irradiada crece en relación con la cuarta potencia de la temperatura.

Utilizando un razonamiento lógico paso a paso posemos asumir, entonces, que las estrellas que no contienen una masa crítica de material fisionable no podrían encenderse. Parecería que los astrónomos están llegando poco a poco a la misma conclusión, ya que han observado que aparece mucha materia oscura cerca de estrellas con poca cantidad de metales. Una cantidad no significativa de metales fisionables significa que no puede haber fisión, y en consecuencia tampoco fusión. De modo que ese 90% inencontrable de materia oscura que ha dado dolores de cabeza a los astrónomos durante décadas y que aún se busca podría estar compuesto de estrellas que no llegaron a encenderse.

¿Hasta cuándo funcionará?

Las simulaciones indican que ya se consumió el 75 % del uranio en unos 4.500 millones de años, lo que significa que la esfera de uranio se redujo de unos 12 kilómetros de diámetro a los 8 que se estiman hoy. A la potencia que se le ha calculado, la reacción podría finalizar en unos 2.000 millones de años. Sin esta reacción, cesaría el campo magnético de la Tierra, que nos protege de la radiación solar, y la vida en la Tierra tendría muchos problemas.

¿Cómo se puede afirmar semejante cosa? Las simulaciones numéricas del georreactor nuclear muestran que mientras el mundo envejece, crece la relación de abundancia de helio 3 con respecto al más natural helio 4. Como el helio 3 es un producto de la fisión, su abundancia es un signo del consumo del uranio del núcleo. Este hecho, combinado con las elevados relaciones de helio que se observan en las lavas nuevas de Hawaii e Islandia, indica que, en términos geológicos, se aproxima el fin de la vida útil del georreactor. El Dr. Herndon está trabajando para determinar con más precisión el tiempo, que se estima hoy con muy poca precisión entre un siglo a mil millones de años en el futuro. Sería de gran ayuda para la predicción si se pudiesen tomar muestras de berilio 9 y berilio 10 del núcleo.

Luego de que el georreactor se apague, desaparecerá el campo magnético, al perder su fuente de energía. Este colapso tendrá un efecto adverso para la vida animal y vegetal, ya que las partes más peligrosas de la radiación solar son detenidas por la magnetósfera terrestre. De hecho, es difícil que la vida pueda continuar. Sabemos que Marte, que no tiene un campo geomagnético, presenta una superficie estéril.

La discusión continúa

Esta teoría tan extrema requiere, sin duda, un serio análisis de la comunidad científica. Es triste que, como otras ideas revolucionarias de la ciencia, haya sido largamente ignorada. La tectónica de placas, hoy totalmente establecida y aceptada, sufrió el mismo estatus de paria durante medio siglo, durante el cual los expertos se negaron a considerarla. Las ideas nuevas y radicales de la ciencia se enfrentan, habitualmente, con la hostilidad de los científicos, ya que éstos son humanos. Los geofísicos que han pasado la mayor parte de sus vidas escribiendo artículos sobre la dinámica de la estructura del núcleo interno de la Tierra no desean que les digan que podrían haber perdido su tiempo apoyando la teoría equivocada. Construirse una reputación como autoridad en un tema es extremadamente difícil, requiere una dedicación extrema y largos años de estudio con pocas satisfacciones económicas, incluso adquiriendo deudas. Muchos de nosotros imaginamos que la gente de la comunidad científica es extremadamente lógica y con una mente abierta a las nuevas ideas. Los vemos con sus guardapolvos blancos inmaculados midiendo el universo con extrema precisión y es fácil caer en la idea de que se administran a sí mismos de la misma manera.

Pero no son robots. A veces caen en la trampa de defender con energía las doctrinas establecidas y ni siquiera intentan aplicar el método científico para definir si una nueva teoría podría tener la razón. En realidad, la ciencia es otro sistema de creencias que puede ser corrompido por la ambición, la envidia y el miedo.

El Dr. Herndon conoció este duro camino y terminó financiando de su bolsillo gran parte de su investigación. Sin embargo, mientras se erige una evidencia cada vez más sólida a favor de su subnúcleo georreactor, los muros de oposición empiezan a resquebrajarse. Por todas partes la gente empieza a pensar que tiene sentido. Con esta nueva visión, la Tierra ya no es un planeta moribundo que se va enfriando poco a poco, sino un mundo con un corazón de fuego.

Más información:
El reactor natural de Oklo
Nuclear Planet en Discover Magazine
Sitio de Nuclear Planet
El interior de la Tierra
La composición del núcleo de la Tierra
El corazón nuclear de la Tierra
Entrevista
El núcleo de la Tierra

(Traducido, ampliado y adaptado por Eduardo J. Carletti de diversos sitios en Internet, incluyendo una entrevista a J. Marvin Herndon, por W. Smith, y el artículo "Nuclear Planet", de B. Lemley.)


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