Los científicos encuentran una intrigante correlación entre terremotos y radiación cósmica

Predecir el momento y el lugar de los terremotos catastróficos es un tema que ha intrigado a los científicos.

Rayos cósmicos y terremotos

El proyecto CREDO, iniciado en 2016 por el Instituto de Física Nuclear de la Academia de Ciencias de Polonia (FIP PAN) en Cracovia, intenta verificar la hipótesis previamente conocida de que los terremotos podrían predecirse potencialmente observando cambios en la radiación cósmica. Los análisis estadísticos han demostrado que existe una correlación entre los dos fenómenos, pero manifiesta características que nadie esperaba.

El proyecto internacional CREDO (Cosmic Ray Extremely Distributed Observatory) es un observatorio virtual de rayos cósmicos, abierto a todos, que recopila y procesa datos no solo de sofisticados detectores científicos, sino también de una gran cantidad de detectores más pequeños, entre los que se encuentran los sensores CMOS en los teléfonos inteligentes están liderando el camino (para convertir un teléfono inteligente en un detector de rayos cósmicos, simplemente instale la aplicación gratuita CREDO Detector). Una de las principales tareas de CREDO es monitorear 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 de Regener-Pfotzer, donde las partículas de radiación cósmica primaria chocan con las moléculas de gas de nuestra atmósfera e inician cascadas de partículas secundarias.

“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 totalmente racionales”, enfatiza el Dr. Piotr. Homola (IFJ PAN y AstroCeNT CAMK PAN), coordinador de CREDO y primer autor del artículo que describe el descubrimiento en el Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics.

Una relación extraña a través del núcleo de la Tierra

La idea principal aquí es la observación de que las corrientes de Foucault en el núcleo líquido de nuestro planeta son responsables de generar el campo magnético de la Tierra. Este campo desvía los caminos de partículas cargadas de radiación cósmica primaria. Así, si los grandes terremotos estuvieran asociados con perturbaciones en los flujos de materia que impulsan la dínamo de la Tierra, estas perturbaciones alterarían el campo magnético, que a su vez afectaría las trayectorias de las partículas de radiación cósmica primaria de una manera que depende de la dinámica de las perturbaciones en el interior de nuestro planeta. Como resultado, los detectores terrestres deberían ver algunos cambios en la cantidad de partículas secundarias de rayos cósmicos detectadas.

Los físicos de CREDO analizaron los datos de intensidad de los rayos cósmicos de dos estaciones del proyecto Base de datos del monitor de neutrones (recopilados durante el último medio siglo) y el Observatorio Pierre Auger (recopilados desde 2005). La elección de los observatorios estuvo determinada por el hecho de que están ubicados a ambos lados del ecuador y utilizan diferentes técnicas de detección. Los análisis incluyeron cambios en la actividad solar, como se describe en la base de datos mantenida por el Centro de Análisis de Datos de Influencias Solares. A su vez, la información clave sobre la actividad sísmica de la Tierra se obtuvo del programa del Servicio Geológico de los Estados Unidos.

Los análisis se llevaron a cabo utilizando varias técnicas estadísticas. En cada caso, para el período estudiado, surgió una clara correlación entre los cambios en la intensidad de la radiación cósmica secundaria y la suma de la magnitud de todos los terremotos con magnitudes mayores o iguales a 4. Es importante señalar que esta correlación sólo se hace evidente cuando los datos de los rayos cósmicos datos se desplazan 15 días hacia adelante en relación con los datos sísmicos. Esta es una buena noticia, ya que sugiere la posibilidad de detectar los próximos terremotos con mucha antelación.

Desafortunadamente, no queda claro a partir de los análisis si será posible identificar las ubicaciones de los cataclismos. Las correlaciones entre los cambios en la intensidad de los rayos cósmicos y los terremotos no son evidentes en los análisis específicos de la ubicación. 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 se puede ver un fenómeno al que está sometido nuestro planeta en su conjunto.

"En el mundo científico, se acepta que se puede decir que se ha realizado un descubrimiento cuando el nivel de confianza estadística de los datos corroborantes alcanza cinco sigma, o desviaciones estándar. Para la correlación observada, obtuvimos más de seis sigma, lo que significa una probabilidad de menos de uno en un billón de que la correlación se deba al azar. Por lo tanto, tenemos una muy buena base estadística para afirmar que hemos descubierto un fenómeno verdaderamente existente. La única pregunta es, ¿es realmente el que esperábamos? " se pregunta el Dr. Homola.

De hecho, resulta que la naturaleza global del fenómeno observado y el avance de 15 días en la actividad sísmica evidente en la radiación cósmica no son los únicos enigmas intrigantes asociados con el descubrimiento. Una gran sorpresa es la periodicidad a gran escala de la correlación, un fenómeno que nadie esperaba. Los análisis muestran que el máximo de correlación ocurre cada 10 u 11 años, un período similar al ciclo de actividad solar. Sin embargo, ¡no coincide en absoluto con la máxima actividad de nuestra estrella!

Además, existen otras periodicidades comunes de naturaleza desconocida tanto en datos sísmicos como de rayos cósmicos. Los ejemplos incluyen cambios periódicos en la actividad sísmica y la intensidad de la radiación cósmica secundaria durante un ciclo correspondiente al día estelar de la Tierra (igual a 24 horas menos ~236 segundos). ¿Será entonces que las correlaciones cósmico-sísmicas son causadas por algún factor que nos llega desde fuera del Sistema Solar, capaz de producir simultáneamente radiación y efectos sísmicos? ¿Solo qué fenómeno físico convencional podría incluso explicar cualitativamente las aparentes correlaciones?

La falta de explicaciones clásicas para las periodicidades observadas provoca la consideración del posible papel de otros fenómenos menos convencionales. Uno de ellos podría ser el paso de la Tierra a través de una corriente de materia oscura modulada por el Sol y otros cuerpos masivos de nuestro sistema planetario. La Tierra, con su gran campo magnético, es un detector de partículas extremadamente sensible, muchas veces más grande que los detectores construidos por humanos. Por lo tanto, es razonable permitir la posibilidad de que pueda responder a fenómenos que son invisibles para los dispositivos de medición existentes.

"Independientemente de la fuente de las periodicidades observadas, lo más importante en esta etapa 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 hay algo de lo que podamos estar seguro, es que nuestra observación apunta a oportunidades de investigación completamente nuevas y emocionantes", concluye el Dr. Homola.

Referencia

P. Homola, et al. Observation of large scale precursor correlations between cosmic rays and earthquakes with a periodicity similar to the solar cycle,
Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, Volume 247, 2023, 106068, ISSN 1364-6826,
https://doi.org/10.1016/j.jastp.2023.106068.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364682623000664