La Ciencia del Da del Juicio Final Gonzalo

La Ciencia del Día del Juicio Final Gonzalo Tancredi Fac. Ciencias

Extinciones Masivas Cualquier incremento sustantivo en la cantidad de extinción que sufre mas de un taxón con una distribución geográfica amplia durante un corto intervalo de tiempo geológico, que resulte en un disminución temporaria de los niveles de diversidad.

Extinción de especies 99. 9 % de las especies que han habitado la Tierra están extinguidas

Las 5 grandes extinciones Table: Great Marine Extinction Percentages Name Ma Families Genera All Species Land Species Cretaceous -Tertiary (KT) 65 16 47 85 18% of vertebrate families Triassic - Jurassic 214 22 53 83 unclear Permian -Triassic 251 53 82 95 70% of land species Late Devonian 364 22 57 83 little known Ordovician – Silurian 439 25 60 85 nonexistent Note that Genera and All Species % are observed, while Land Species % is estimated.

Datos en el presente n n 50 % de la flora y fauna mundial puede estar en proceso de extinción en los próximos 100 años Las selvas tropicales se reducirán a un 10 % de su cobertura original en los primeros años del s. XXI y a una muy pequeña fracción para 2050 La tasa de extinción presente es de entre 25. 000 a 100. 000 especies por año (300 especies por día, entre ellas 5 especies de plantas y una animal por día). La tasa de fondo promedio en los últimos 500 Maños ha sido entre 10 y 100 especies por año. La extinción de mamíferos en los úlitmos millones de años es 1 especie cada 200 años. En los últimos 400 años han desaparecido 89 especies de mamíferos y otros 169 están en situación crítica.

Tasa presente: 5 familias por siglo 5000 familias por millón de años !!!

Numbers of threatened species by major groups of organisms Vertebrates Number of species in group Number of threatened species in 2002 % of total in group threatened in 2002 % of total assessed threatened in 2002* Mammals 4, 763 1, 137 24% Birds 9, 946 1, 192 12% Reptiles 7, 970 293 4% 25% Amphibians 4, 950 157 3% 21% 25, 000 742 3% 30% 52, 629 3, 521 7% 18% Fishes Subtotal Invertebrates Insects Number of species in group Number of threatened species in 2002 % of total in group threatened in 2002 % of total assessed threatened in 2002* 950, 000 557 0. 06% 59% Molluscs 70, 000 939 1% 27% Crustaceans 40, 000 409 1% 20% 130, 200 27 0. 02% 21% 1, 190, 200 1, 932 0. 20% 29% Others Subtotal Plants Mosses Number of species in group Number of threatened species in 2002 % of total in group threatened in 2002 % of total assessed threatened in 2002* 15, 000 80 0. 50% 53% 876 142 16% 23% 194, 000 5, 202 3% 54% Monocotyledons 56, 000 290 0. 50% 26% Subtotal 265, 876 5, 714 2% 49% Gymnosperms Dicotyledons

Extinciones de mamíferos, pájaros y peces de agua dulce

¿La sexta extinción? § Fase 1: Los primeros humanos modernos comienzan a dispersarse a diferentes partes del mundo 100, 000 años atrás. § Fase 2: Con la invención de la agricultura y la sofistificación de las armas de caza 10. 000 años atrás. § Fase 3: Revolución agrícola con la destrucciónde vastas áreas de habitat natural en los últimos 2000 años § Fase 4: Revolución industrial con la polución de aire, agua y suelos en los últimos 200 años § Fase 5: Superpoblación mundial por parte del Hombre en lo últimos 50 años

El Hombre n n El Hombre representa la mayor proporción de protoplasma de nuestro planeta Consume 40 % de la Productividad Primaria Neta (NPP) (energía total atrapada en la fotosíntesis menos la que requieren las plantas para su supervivencia).

Causas de extinción Causas anteriores n Impactos n Erupciones volcánicas masivas n Cambios climáticos n Cambios en los niveles de los océanos n Invernadero Posibles causas futuras n. Rotación de la Tierra n. Sol –Actividad –Gigante n. Supernova cercanas n. Explosiones de rayos Gamma n. Colisión de galaxias n. Periodicidad (Pasaje por brazos espirales) n. Destino del Universo

Impactos de cometas y asteroides

Cráter Aristarco, Luna

Cráter Meteórico Barringer, Arizona 1. 2 km, 49. 000 año

Crater Doble Clearwater, Canada 32 y 22 kkm, 290 Maño

Cráter Manicouagan, Canada 100 km, 212 Maño

Tunguska, 1908

Tunguska, 90 años después

¿Que pasó en Tunguska en 1908?

La extinción de los dinosaurios

Capa de Iridio

Quartz Tectitas

Crater de Chicxulub

Cenotes, cuna de los Mayas

Tectónica de Placas

¿Múltiples impactos?

Riesgos Comparativos de Desastres Naturales RIESGO ANNUAL PROMEDIO DE MUERTE EN PARTES POR MILLON 1 0. 01 50 25 20 15 10 <1 <0. 1 Riesgo total por impacto Riesgo por impactos Locales/Regionales (<2 km) Riesgo por impacto tipo Tunguska (<300 m) Bangladesh (principalmente inundaciones) China (principalmente inundaciones y terremotos) Turquía/Irán/Turkestán (principalmente terremotos) Japón (principalmente terremotos) Caribe y América Central (tormentas, terremotos y volcanes) Europa USA/Canada

Riesgos Comparativos para USA y Canada RIESGO ANNUAL PROMEDIO DE MUERTE EN PARTES POR MILLON 300 Accidentes (no automotores) 200 Homicidios y suicidios 160 Accidentes automotores 10 Incendio 5 Electrocutarse 1 Accidents de aviones 0. 5 IMPACTOS DE ESCALA MUNDIAL 0. 3 Tormentas e inundaciones (en descenso) 0. 1 IMPACTOS LOCALES / REGIONALES 0. 1 Terremotos 0. 01 IMPACTOS TIPO TUNGUSKA <0. 01 Accidentes nucleares (objetivo de diseño)

¿Cómo deflectarlos? Misiles nucleares Rayos láseres Metralleta Impacto de sonda Otras: Velas solares, repulsión electrostática

La Escala de Torino n n n Es una escala análoga a la escala Ritcher para categorizar el riesgo de impacto asociado a asteroides y cometas recientemente descubiertos. Dadas las incertidumbres en la determinación orbital de un objeto nuevo, la posibilidad de impacto con la Tierra se puede estimar como una probabilidad de colisión en un encuentro futuro. La escala Torino es una medida de esa probabilidad y del riesgo asociado a ese impacto. Desarrollada por R. Binzel (MIT) y adoptada en el “Impact Workshop” (Junio 1999, Torino, Italia)

La Escala Torino

El diagrama para la clasificación Energía Cinética (MT) Global Regional Local Sin consecuencias Probabilidad de colisión Eventos sin consecuencias importantes Eventos que ameritan un monitoreo cuidadoso Eventos que ameritan preocupación Eventos peligrosos Colisiones seguras

¿Como ubicar un objeto en el diagrama? La energía cinética: m = 4 /3 R 3 1 MT = 4. 3 x 1015 J 1 J = 1 kg m / s E = ½ m v 2

Al momento no existe ningún objeto con clase > 0. Ojalá se hayan tomado las medidas necesarias para cuando se descubra un objeto clase > 5

¿Fueron todas las extinciones causadas por impactos? ¿Son periódicas? ¿ 26 millones de años?

TABLE 1. STRATIGRAPHIC EVIDENCE OF IMPACT DEBRIS AT OR NEAR EXTINCTION EVENTS (Various sources) Age Evidence Pliocene (2. 3 Ma) Impact melt debris Late Eocene (35 Ma) Microtektites (multiple), tektites , microspherules, shocked quartz Cretaceous-Tertiary (65 Ma) Microtektites, shocked minerals, stishovite, Ni-rich spinels, and Ir Jurassic-Cretaceous (143 Ma) Shocked quartz, Ir Late Triassic (~201 -214 Ma) Shocked quartz (multiple? ), Ir Late Devonian (~368 -365 Ma) Microtektites (multiple), and Ir TABLE 2. DATED IMPACT CRATERS AND ASSOCIATED EXTINCTIONS Extinction % Species Late Eocene 30 K-T 76 J-K 42 Late Triassic 75 or 42 Late Devonian 60 Crater Popigai Chesapeake Chicxulub Boltysh Morokweng Mølnir Gosses Bluff Manicouagan Rochechouart Siljan Rochechouart Diameter (km) 100 90 180 100? 40 22 100 23 52 46 Age (Ma) 35. 7± 0. 8 35. 2± 0. 3 65. 2± 0. 4 65. 17± 0. 64 145± 0. 8 142. 6± 2. 6 142. 5± 0. 8 214± 1 214± 8 368± 1 ~360

Deccan trap Erupciones de enormes cantidades de magma en cortos lapsos de tiempo (años) que cubren grandes areas inundadas de basaltos

Correlación entre las inundaciones de basalto y extinciones

¿Asociación entre impactos e inundaciones de basaltos?

Mercurio Cuenca de Caloris cráter de 1300 km de diám. Zona de terreno caótico en las antípodas de Caloris Mercurio

¿Y la extinción P/T?

El efecto Invernadero

Venus: un invernadero caliente

Marte: pérdida de volátiles

Correlación entre CO 2 y T

CO 2 – círculos T – cuadrados CO 2 – cuadrado CH 4 – triángulos N 2 O – diamantes T – círculos

Enlentecimiento de la rotación de la Tierra

Aumento del período de rotación terrestre en 1. 5 mseg por siglo

Variación del período orbital lunar Variación de la rotación terrestre

El sistema Plutón-Caronte Sistema sincrónico con período 6. 4 días (retrógrado)

Sincronismo total del sistema Tierra-Luna Período final - 47 horas Distancia Tierra-Luna 550. 000 km (43% mas que la actual) La Tierra y la Luna se mostrarán la misma cara Tiempo estimado - 10 millones de años (aproximación asintótica)

Actividad Solar

Ciclo de manchas solares

Mínimo de Maunder y pequeña era glacial Nevando en el verano de Holanda (principio s. XVII)

Otras formas de actividad

Fulguraciones

Fulguraciones Protones energéticos arrivando 15 minutos después de la erupción

Combinación de imágenes de diferentes instrumentos donde se observa la corona, una eyección coronal de masa y una protuberancia asociada.

Eyecciones de masa coronales (CME)

Interacción CME-magnetósfera

Aurora boreal Aurora desde el Transbordador espacial

Agujeros coronales y variaciones del viento solar

Heliosfera

Heliosfera* vs Sistema Planetario HELIOSPHERE: SW Termination Shock: 75 -90 au Heliopause: 140 au Bow shock: 250 au, M~1. 5 (? ) PLANETARY SYSTEM: Pluto: 39 au NASA Spacecraft: Voyager 1: 84 au (in nose direction) (3. 6 au/year) Voyager 2: 66 au (in nose direction) (3. 3 au/year) Pioneer 10: 80 au (in tail direction) ESA/NASA: Ulysses: 1— 5 au, over poles of Sun Future Spacecraft: Interstellar Probe 10 -20 au/year in nose direction (Liewer and Mewaldt 2000) *Heliosphere = solar wind bubble

Sol en el interior de la Burbuja Local por los últimos ~106 años Sol se mueve hacia Lon. Gal. ~28 o, Lat. Gal. ~+32 o, V~13. 4 km/s Densidad de la Burbuja Local : n. HI<0. 0005 cm 3 n. HII~0. 005 cm-3 T~106 K

El ambient Solar varía con el tiempo Sol entró en un flujo de materia del medio interestelar (MIS) difusa proveniente de la Asociación Sco. Cen Association (SCA) en lo últimos 103 -105 años El MIS que rodea al Sol está actualmente parcialmente caliente e ionizado. La trayectoria actual del Sol implica que permanecerá en el flujo SCA por ~millón de años. Un MIS más denso reducirá el tamaño de la heliosfera a un radio <<100 UA

Entrada del MIS en la Heliosfera

La evolución del Sol

Supernova cercanas

Modelo de cáscara de cebolla

SN 1987 A

Supernovas cercanas 1 supernova en un radio de 100 pc cada 500. 000 años 1 supernova en la Galaxia cada 20 -150 años

La burbuja local

Geminga (150 pc, explotó 350 mil años atrás)

Ráfagas de de rayos Gama

Pasaje del Sol por brazos espirales

¿Son cíclicas las extinciones masivas? ¿Hay una periodicidad de 26 millones de años?

Lluvia de cometas

Colisión de la Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda

Andrómeda

Galaxias Antena

Simulación de la colisión de Andrómeda y la Vía Láctea Velocidad de aproxima´ción - 125 km/seg Distancia - 2 millones de años luz Tiempo de colisión - 5 a 10 millones de años

El destino final

Geometría del Universo r -- = rcri { < 1 Abierto = 1 Plano > 1 Cerrado rcri= 5 protones /m 3

“Big Crunch” Universo Oscilatorio Expansión infinita

Combinando resultados de SN, CMBR y Cumulos de Galaxias

Estado de Cuenta de Universo: CDM (cold dark matter constante cosmológica)

El Destino del Universo

El final de la era de las Estrellas 1014 años en el Futuro Durante la era de las Estrellas (desde 10, 000 años hasta 1014 años después del Big Bang), la mayor parte de la energía generada en el Universo ha sido a través de la combustión de Hidrógeno y otros elementos en el interior de las estrellas.

La Era Degenerada 1014 a 1037 años en el Futuro La mayor parte de la masa del Universo estará atrapada en estrellas degeneradas (aquellas que explotaron y luego colapsaron en agujeros negros y estrellas neutrónicas o que se “marchitaron” en enanas blancas. La energía en esta era esta generada por decaimiento del protón y aniquilación de partículas.

La Era de los agujeros negros 1038 a 10100 años en el Futuro Luego del decaimiento de los protones, los únicos objetos tipo estelar quedan son los agujeros negros de una gran variedad de masas, que se estarán evaporando durante esta era.

La Era Oscura Desde 10100 años en el Futuro Lo único remanente son los productos de la evaporación de los protones y los agujeros negros: mayormente fotones de longitudes de onda colosales, neutrinos, electrones y positrones. Para todo intento y propósito, el Universo tal como lo conocemos se ha disipado.

Otra alternativa: Big Rip Si la energía “oscura” del Universo es suficientemente grande, la materia del Universo terminaría separándose, desgarrándose. Primero las galaxias se separarían unas de otras, luego la gravedad sería muy débil como para mantener las galaxias unidas. Los sistemas planetarios se comenzarían a desligar gravitacionalmente. En los últimos minutos, las estrellas y los planetas se disgregrarían. Finalmente los átomos se destruirían una fraccción de segundo antes del final, disociándose luego los núcleos y los nucleones. Una nueva Física comenzaría

“Bienaventurado el que lee, y los que oyen las palabras de esta profecía, y guardan las cosas en ellas escritas; porque el tiempo esta cerca. ” Apocalipsis de San Juan c. 1 v. 3 Nunca es tarde para empezar a preocuparse. . .