El Sofista

El Proyecto Lucifer (final)

Parte final de la serie El Proyecto Lucifer: ¿Podrá la Cassini convertir a Saturno en un segundo sol?, en la que se discute la posibilidad de que la nave espacial Cassini pueda convertir a Saturno en el segundo sol del Sistema Solar.

La historia: Es posible que el Proyecto Lucifer sea la mayor teoría conspirativa en la que la NASA pueda estar envuelta. Primero, en 2003, la agencia espacial —en colaboración con organizaciones secretas y poderosas— envió a la sonda Galileo, con una cantidad importante de plutonio, a lo profundo de la atmósfera de Júpiter. La NASA confiaba en que a medida que la sonda se introdujera en el planeta, las presiones atmosféricas crearían una implosión, la que generaría una explosión nuclear que, a su vez, originaría una inmediata reacción en cadena, convirtiendo al gigante gaseoso en un segundo Sol. Fallaron. Entonces, en un segundo intento, dentro de dos años enviarán a la sonda Cassini —también con una carga de plutonio— a lo profundo de la atmósfera de Saturno, a fin de que este gigante gaseoso de menor tamaño tenga éxito donde falló Júpiter.

La realidad: Según lo investigado brevemente en la primera parte de El Proyecto Lucifer: ¿Podrá la Cassini convertir a Saturno en un segundo sol?, consideramos algunos de los problemas técnicos para que la Galileo y la Cassini fueran utilizadas como armas nucleares rudimentarias. Por muchas razones no pueden generar una explosión, pero los puntos principales son: 1) las minúsculas bolitas de plutonio utilizadas para calentar y propulsar las sondas están en cilindros separados y a prueba de daños. 2) El plutonio no es de uso militar; es decir, el 238Pu es un combustible fisionable muy ineficiente. 3) Las sondas se quemarán y despedazarán, con lo que no habrá ninguna posibilidad de que los trozos de plutonio formen una "masa crítica" —además, tampoco hay la menor posibilidad de que el plutonio alcance la configuración adecuada para crear un mecanismo que desencadene una implosión—.

Por lo tanto, ni la Galileo ni la Cassini pueden usarse como armas nucleares rudimentarias. Pero ¿y si hubiera una explosión nuclear dentro de Saturno: podría generarse una reacción en cadena en el núcleo y crear así un segundo Sol?


Bombas termonucleares

A menos que se pueda mantener una fusión nuclear dentro de un cuerpo estelar, la reacción se perderá muy pronto. En consecuencia, el Proyecto Lucifer sostiene que la Cassini se zambullirá en la atmósfera de Saturno a muchos cientos de kilómetros de profundidad y estallará como una bomba rudimentaria de fisión alimentada por plutonio. La explosión generará una reacción en cadena, que creará la energía suficiente como para desencadenar la fusión nuclear dentro del gigante gaseoso. (En la imagen, la bomba Zar soviética de 50 megatones, el arma más grande jamás detonada (1961).)

Aun cuando esta idea es incorrecta, puedo ver de dónde salió. La bomba de fusión —o "arma termonuclear"— utiliza un detonador de fisión para desencadenar una reacción de fusión incontrolada. El detonador de fisión está construido para explotar como una bomba de fisión normal, de forma muy parecida al dispositivo de implosión descrito en la primera parte de esta serie. Cuando es detonado, se producen enormes cantidades de rayos X energéticos que calientan el material alrededor del combustible de fusión —como el deuteriuro de litio—, que causa la transición de fase a un plasma. Como un plasma muy caliente rodea el deuteriuro de litio —en un ambiente sumamente aislado y presurizado— el combustible producirá tritio, un pesado isótopo de hidrógeno. El tritio entra a continuación en una fusión nuclear y libera enormes cantidades de energía a medida que los núcleos de tritio son forzados a combinarse, con lo que las fuerzas electrostáticas entre núcleos quedan superadas y se fusionan. La fusión libera grandes cantidades de energía de enlace, mucha más que la fisión.


¿Cómo funciona una estrella?

Aquí es necesario destacar que la fusión sólo se puede obtener en un artefacto termonuclear cuando se logran ingentes temperaturas dentro de un ambiente sumamente aislado y presurizado. Es más: en el caso de una bomba de fusión, tal reacción es incontrolada.

Entonces, ¿cómo se mantienen las reacciones de fusión nuclear en una estrella, como el Sol? En el ejemplo que vimos antes de una bomba termonuclear, la fusión del tritio se lograba por medio de un confinamiento inercial —esto es, una presión rápida, caliente y enérgica sobre el combustible a fin de provocar la fusión—, pero en el caso de una estrella se requiere una forma sostenible de confinamiento. Se necesita un confinamiento gravitacional para que se produzcan reacciones de fusión nuclear en el núcleo. La estrella tendrá un confinamiento gravitacional importante si tiene una masa mínima.

En el núcleo del Sol —y en la mayoría de las estrellas más pequeñas que el Sol—, la fusión nuclear se logra por medio de la cadena protón-protón (en la siguiente imagen). Se trata de un mecanismo en el que se quema hidrógeno para generar helio. Se combinan dos protones —núcleos de hidrógeno— después de superar la fuerza de repulsión electrostática. Esto sólo se puede lograr si el cuerpo de la estrella tiene una masa lo suficientemente grande como para aumentar el confinamiento gravitacional en el núcleo. Una vez que se combinan los protones, éstos forman deuterio (²D), que produce un positrón —rápidamente aniquilado con un electrón— y un neutrino. A continuación el núcleo del deuterio se combina con otro protón y así se crea un isótopo ligero de helio (³He). El resultado de esta reacción genera rayos gamma que mantienen la estabilidad y la alta temperatura del núcleo de la estrella —el núcleo del Sol, por ejemplo, alcanza una temperatura de 15 millones de Kelvin—.

La cadena protón-protón que alimenta la fusión nuclear dentro del núcleo del Sol. Crédito: Ian O'Neill.

Según el análisis de este artículo (en inglés), hay un rango de cuerpos planetarios que no pueden convertirse en "estrellas" —e incapaces de sustentar, por lo tanto, la fusión protón-protón—. Los cuerpos intermedios entre los planetas mayores —esto es, los gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno— y las estrellas más pequeñas son las enanas marrones. Estas tienen menos de 0,08 masas solares y las reacciones de fusión nuclear nunca han podido mantenerse —si bien es posible que las enanas marrones más grandes hayan pasado por un corto período de fusión de hidrógeno en sus núcleos—. Sus núcleos tienen una presión de 10⁵ millones de atmósferas con temperaturas inferiores a los 3 millones de Kelvin. Hay que tomar en cuenta que aún las enanas marrones más pequeñas tienen una masa aproximadamente 10 veces más grande que la de Júpiter —mientras que las enanas marrones más grandes tienen alrededor de 80 veces la masa de Júpiter—. En consecuencia, aún para que haya la más mínima posibilidad de que se produzca la cadena protón-protón, se necesitaría una enana marrón grande, con por lo menos 80 veces la masa de Júpiter —y más de 240 veces la de Saturno— para siquiera tener la esperanza de poder mantener un confinamiento gravitacional.


¿Hay alguna posibilidad de que Saturno pueda mantener una fusión nuclear?

No, para nada. Saturno es, simplemente, demasiado pequeño.

Afirmar que una bomba nuclear (de fisión) detonada dentro de Saturno pueda crear las condiciones para una reacción en cadena de fusión nuclear —como la cadena protón-protón— es otra idea de ciencia ficción. Incluso Júpiter, el mayor gigante gaseoso del Sistema Solar, es demasiado pequeñito para poder mantener la fusión. (En la imagen: Saturno visto desde la Cassini. Crédito: NASA/JPL/SSI.)

También me he enterado de argumentos que sostienen que como Saturno está compuesto de los mismos gases que el Sol —es decir, hidrógeno y helio—, es posible una reacción en cadena incontrolada con sólo una rápida inyección de energía. Sin embargo, el hidrógeno de la atmósfera de Saturno es hidrógeno molecular diatómico (H₂), algo muy diferente a los núcleos de hidrógeno libre —protones de gran energía— que se encuentran en el núcleo del Sol. Y sí, el H₂ es muy inflamable —después de todo fue el responsable del tristemente célebre desastre aéreo del dirigible Hindenburg, acaecido en 1937—, pero sólo cuando se lo mezcla con una gran cantidad de oxígeno, cloro o flúor. Sin embargo, Saturno no contiene cantidades importantes de ninguno de esos gases.


Conclusión

El "Proyecto Lucifer", aunque sea entretenido, es sólo el resultado de una imaginación alocada. En la primera parte de esta serie, presenté la conspiración y centré mi análisis en algunos de los aspectos generales de porqué en el año 2003 la sonda Galileo simplemente se quemó en la atmósfera de Júpiter, dispersando al mismo tiempo las diminutas bolitas de plutonio-238. La "mancha negra" descubierta al mes siguiente fue una de las tantas tormentas dinámicas y de corta duración que se observan en ese planeta.

En la segunda y última parte de la serie di un paso más e ignoré el hecho de que es imposible que la Cassini se convierta en un arma atómica interplanetaria. Me pregunte que qué sucedería si se produjera una explosión nuclear dentro de la atmósfera de Saturno. La respuesta es que sería algo muy aburrido. Me animo a decir que se generarían algunas tormentas eléctricas fuertes, pero no veríamos mucho desde la Tierra. Con respecto a que suceda algo más siniestro, es casi inverosímil que se produjeran daños duraderos al planeta. Por cierto, no habría reacción de fusión alguna ya que Saturno es demasiado pequeño y está compuestos por los gases equivocados.

En definitiva, Saturno tendrá que quedarse como está, con sus anillos y todo lo demás. Cuando la Cassini termine su misión dentro de dos años, desearemos ver la ciencia que se acumulará a partir de una empresa tan increíble como histórica, en vez de tener miedo de lo imposible.

Fuente: Ian O'Neill para Universe Today (en inglés).

Entradas relacionadas: No habrá una llamarada solar asesina en 2012, El Fin del Mundo no ocurrirá en 2012 y 2012: El planeta X no es Nibiru.

escrito por el sofista @ lunes, agosto 04, 2008