Descubre una interesante relación entre los terremotos y la radiación cósmica

Los científicos han encontrado una fuerte relación estadística entre los cambios en la radiación cósmica y la actividad sísmica, lo que puede ayudar a predecir los terremotos. Sin embargo, la capacidad de predecir ubicaciones específicas sigue sin estar clara, y el descubrimiento ha dado lugar a preguntas intrigantes sobre la posible influencia de fenómenos como las corrientes de materia oscura.

Existe una clara correlación estadística entre la actividad sísmica global y los cambios en la intensidad de la radiación cósmica registrada en la superficie de nuestro planeta, lo que puede ayudar a predecir terremotos. Sorprendentemente, muestra una frecuencia que escapa a una explicación física obvia.

Los terremotos fuertes suelen provocar muchas pérdidas humanas y enormes pérdidas materiales. La escala de la tragedia podría reducirse en gran medida si tuviéramos la capacidad de predecir el momento y el lugar de tales eventos catastróficos. El proyecto CREDO, iniciado en 2016 por el Instituto de Física Nuclear de la Academia de Ciencias de Polonia (IFJ PAN) en Cracovia, intenta verificar la hipótesis previamente conocida de que los terremotos pueden predecirse observando cambios en… la radiación cósmica. Los análisis estadísticos han demostrado que efectivamente existe una relación entre los dos fenómenos, pero muestran características que nadie esperaba.

El proyecto internacional CREDO (Highly Distributed Cosmic Ray Observatory) es un observatorio virtual de rayos cósmicos, abierto a todos, que recopila y procesa datos no solo de detectores científicos de alta gama, sino también de una gran cantidad de detectores más pequeños, entre ellos el CMOS. sensores en smartphones El camino (para convertir un smartphone en un detector de rayos cósmicos, basta con instalar la aplicación gratuita CREDO Detector). Una de las principales misiones 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 intensamente en la estratosfera de la Tierra dentro de lo que se llama Regener-Pfotzer max, donde las partículas de radiación cósmica primaria chocan con las moléculas de gas en nuestra atmósfera y comienzan una cadena de partículas secundarias.

A primera vista, la idea de un vínculo entre los terremotos y la radiación cósmica, en su forma más básica que nos llega principalmente desde el sol y el espacio profundo, puede parecer extraña. Sin embargo, sus fundamentos físicos tienen perfecto sentido”, afirma el Dr. Piotr Humola (IFJ PAN y AstroCeNT CAMK PAN), coordinador de CREDO y primer autor del artículo que describe el descubrimiento en el Journal of Terrestrial Atmospheric and Heliophysics.

La idea principal aquí es notar 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 las partículas cargadas de la radiación cósmica primordial. Por lo tanto, si los grandes terremotos están asociados con perturbaciones en los flujos de materia que mueven la dínamo de la Tierra, estas perturbaciones alterarán el campo magnético, que a su vez afectará las trayectorias de las partículas de radiación cósmica primaria de una manera dependiente de la dinámica. de perturbaciones dentro 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 de 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 en lados opuestos del ecuador y utilizan diferentes técnicas de detección. Los análisis incluyeron cambios en la actividad solar, como se muestra en una base de datos mantenida por el Centro de Análisis de Datos de Efectos Solares. La información básica sobre la actividad sísmica de la Tierra, a su vez, se obtuvo del Servicio Geológico de los Estados Unidos.

Los análisis se realizaron utilizando varias técnicas estadísticas. En cada caso, durante el período estudiado, surgió una clara correlación entre los cambios en la intensidad de la radiación cósmica secundaria y la magnitud total de todos los terremotos de magnitudes mayores o iguales a 4. Es importante destacar que esta correlación solo se hace evidente cuando los datos de rayos cósmicos mostrar 15 días hacia adelante en relación con los datos sísmicos. Esta es una buena noticia, ya que indica que los próximos terremotos se pueden detectar mucho antes.

Desafortunadamente, no queda claro a partir de los análisis si se pueden identificar los lugares del desastre. Las relaciones entre los cambios en la intensidad de los rayos cósmicos y los terremotos no están claras en los análisis específicos del sitio. Aparecen solo cuando se tiene en cuenta la actividad sísmica a escala global. Este hecho puede significar que en los cambios en la intensidad de los rayos cósmicos se puede ver un fenómeno que está experimentando nuestro planeta en su conjunto.

«En el mundo científico, se acepta que se dice que se hace un descubrimiento cuando el nivel de confianza estadística para respaldar los datos alcanza cinco sigma, o desviaciones estándar. Para la correlación observada, obtenemos más de seis sigma, lo que significa que hay menos de una posibilidad entre mil millones de que la correlación se deba al azar. Entonces, tenemos una muy buena base estadística para afirmar que hemos descubierto un fenómeno que realmente existe. La única pregunta es, ¿es realmente el uno que esperábamos?» 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 misterios emocionantes asociados con el descubrimiento. La mayor sorpresa es la frecuencia generalizada de la asociación, un fenómeno que nadie esperaba. Los análisis muestran que la correlación máxima ocurre cada 10 u 11 años, un período comparable al ciclo de actividad solar. Sin embargo, ¡no coincide en absoluto con la actividad máxima de nuestra estrella!

Además, existen otros períodos periódicos comunes de naturaleza desconocida tanto en los rayos cósmicos como en los datos sísmicos. Los ejemplos incluyen cambios periódicos en la actividad sísmica y la intensidad de la radiación cósmica secundaria en el transcurso de un ciclo correspondiente al día sideral de la Tierra (igual a ~24 horas menos ~236 segundos). Entonces, ¿podrían las asociaciones cósmico-sísmicas ser causadas por un agente que nos llega desde fuera del sistema solar, capaz de producir efectos radiativos y sísmicos simultáneamente? ¿Qué fenómeno físico convencional puede explicar cualitativamente las aparentes correlaciones?

La falta de explicaciones clásicas para la ciclicidad observada plantea la consideración del posible papel de otros fenómenos menos clásicos. Uno de esos factores podría ser el paso de la Tierra a través de una corriente de materia oscura que es modificada por el Sol y otros cuerpos masivos en nuestro sistema planetario. La Tierra, con su gran campo magnético, es un detector de partículas muy sensible, mucho más grande que los detectores hechos por el hombre. Por lo tanto, es razonable permitir la posibilidad de responder a fenómenos que no son visibles para los instrumentos de medición actuales.

«Independientemente de la fuente de la periodicidad observada, 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 en todo caso podemos estar seguros de que nuestra observación apunta a oportunidades de investigación completamente nuevas y emocionantes», concluye el Dr. Humola.

Referencia: “Observación de correlaciones primarias a gran escala entre rayos cósmicos y terremotos con una periodicidad similar al ciclo solar” por P. Homola, V. Marchenko, A. Napolitano, R. Damian, R. Guzik, D. Alvarez-Castillo , S. Stuglik, O. Ruimi, O. Skorenok, J. Zamora-Saa, JM Vaquero, T. Wibig, M. Knap, K. Dziadkowiec, M. Karpiel, O. Sushchov, JW Mietelski, K. Gorzkiewicz, N Zabari, K. Almeida Cheminant, B. Idźkowski, T. Bulik, G. Bhatta, N. Budnev, R. Kamiński, MV Medvedev, K. Kozak, O. Bar, Ł. Bibrzycki, M. Bielewicz, M. Frontczak, P. Kovács, B. Łozowski, J. Miszczyk, M. Niedźwiecki, L. del Peral, M. Piekarczyk, MD Rodriguez Frias, K. Rzecki, K. Smelcerz, T., J. Stasielak y A.A. Tursunov, 13 de abril de 2023 Disponible aquí. Revista de física de la atmósfera, el sol y la tierra.
DOI: 10.1016/j.jastp.2023.106068