El hierro-60 no es de este mundo, entonces, ¿de dónde es?

Hay una pequeña cantidad de isótopos que ofrecen pistas sobre antiguas supernovas que ayudaron a dar forma a la Tierra y al resto del Sistema Solar. De estos, el que los astrónomos y los científicos planetarios recurren con mayor frecuencia es el hierro-60, entonces, ¿qué lo hace tan útil?

La mayoría de los elementos que componen la Tierra se forman en explosiones catastróficas, ya sean supernovas o kilonovas. Basándonos únicamente en este hecho, sabemos que al menos una, y probablemente varias, explosiones de este tipo ocurrieron en algún lugar de nuestra región de la galaxia antes de que se formara el Sol.

Estas explosiones dispersaron elementos en la nube de gas a partir de la cual se condensó el Sistema Solar. Aunque la gran mayoría de esa nube era hidrógeno y helio, varios procesos llevaron a que esos dos elementos fueran raros en la Tierra, mientras concentraban la mayoría de los demás.

Los orígenes del hierro

Estos elementos iniciales consistían en una mezcla de isótopos estables y radiactivos. En el caso del hierro, por ejemplo, la Tierra heredó una gran cantidad de hierro-56 (es decir, átomos con 26 protones y 30 neutrones). También estaban presentes cantidades mucho más pequeñas de hierro-54 y 57 (aún con 26 protones, o no sería hierro, sino 28 y 31 neutrones) y una pequeña cantidad de hierro-58. Ninguno de ellos es radiactivo, por lo que la Tierra tiene hoy tanto como siempre, lo que permite algunas entregas de meteoritos.

Sin embargo, las supernovas que sembraron la nube de la que surgimos también habrían creado algo de hierro 55, 59 y 60, todos los cuales son radiactivos. Sin embargo, estos isótopos tomaron un camino muy diferente.

El hierro-59 tiene una vida media de 44,6 días. Un año después de la explosión en la que se formaron estos átomos, menos del 1 por ciento sobrevivió. Si alguno sobrevivió al viaje desde la estrella en explosión hasta el disco protoplanetario del Sol, ya había desaparecido cuando existió un planeta real. El hierro-55 tiene una vida media de 2,7 años, pero todavía es demasiado corta para que queden cantidades detectables antes de la formación de la Tierra, o incluso de explosiones cercanas que han ocurrido desde entonces.

Por qué el Hierro-60 es especial

Sin embargo, el hierro-60 es un asunto diferente. Su vida media es de 2,6 millones de años, lo suficientemente larga como para crear un legado duradero, pero lo suficientemente corta como para que podamos diferenciarla de los isótopos que duran para siempre. Incluso podemos detectar la presencia de hierro-60 una vez que se ha agotado. La desintegración beta convierte el hierro-60 en cobalto-60, que luego se convierte relativamente rápido en níquel-60. La distribución del hierro-60 en el Sistema Solar primitivo se ha investigado buscando la abundancia de níquel-60.

Mientras tanto, los sedimentos oceánicos revelan varios picos de hierro-60 en las últimas decenas de millones de años. La Tierra no tiene forma de producir este isótopo (al menos hasta que los humanos construyeron reactores nucleares), ni un proceso para concentrarlo. En cambio, estos aumentos indican que algo fuera del planeta debe haber bañado la Tierra con átomos de hierro-60. El mismo proceso también habría rociado muchos otros isótopos sobre nosotros.

Sin embargo, al igual que con el hierro asociado con la formación de la Tierra, los isótopos con vidas medias sustancialmente más cortas ya no existen. Los que son estables son ya tan abundantes en el planeta que un poco más desde el espacio no se nota.

Incluso hemos confirmado la naturaleza extraterrestre de estas puntas de hierro-60 al encontrar otras similares en la Luna.

Sin embargo, si bien podemos tener una idea general de que los aumentos de hierro-60 ocurrieron hace 3,4-1,7 millones y 8 millones de años, identificar la fuente es más complicado. Se cree que las supernovas son la fuente más común de hierro-60, pero las kilonovas también pueden producir mucho. Algunos astrónomos han atribuido la duración del pico de hierro-60 más reciente a dos supernovas que ocurren lo suficientemente cerca en el tiempo como para que sus picos se superpongan, pero otros a una kilonova. No es fácil notar la diferencia.

Incluso existe una tercera opción, aunque poco probable. Las llamadas estrellas de rama gigante asintótica (AGB) pueden producir muchos de los elementos más pesados ​​que antes se pensaba que eran exclusivos de las estrellas en explosión. No sólo fabrican una gran cantidad de hierro-60, sino que lo arrojan al espacio, junto con el aluminio-26.

Hasta donde sabemos, las estrellas AGB no dispersan estos elementos tan ampliamente como las supernovas. Sin embargo, un encuentro cercano con una estrella AGB podría producir un aumento en la abundancia, aunque las posibilidades de un encuentro tan cercano recientemente se consideran pequeñas.

Otra pregunta es si todo este hierro-60 importa. Aunque es radiactivo, el hierro-60 se desintegra tan lentamente que es bastante seguro en los volúmenes detectados. Sin embargo, los picos observados coinciden con períodos de enfriamiento planetario. El hierro-60 en sí no sería responsable de eso, pero es posible, aunque todavía muy especulativo, que los rayos cósmicos que acompañaron a la misma explosión pudieran haber provocado una mayor nubosidad que afectó el clima global.