La radiactividad en la Tierra

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Normalmente solemos oír la palabra radiactividad cuando se está hablando tanto de la energía nuclear como por bombas nucleares o similares. Sin embargo, se suele olvidar un dato importante: por el hecho de estar donde estamos ya estamos absorbiendo una cantidad de radiación todos los días.

¿Qué es esto de la radiactividad?

Conocemos que en la Naturaleza existen muchos tipos de elementos (átomos): Hidrógeno, Oxígeno, Sodio, Hierro, etc. Cada uno de ellos viene caracterizado principalmente por su número de protones: el Hidrógeno tiene un protón, el Helio dos, etc, así hasta completar átomos de unos 100 protones.

Éstos se encuentran en una región muy pequeña del propio átomo: su núcleo (con un tamaño de una milbillonésima parte del metro), pero no se encuentran solos, sino que están acompañados de neutrones, otras partículas, esta vez sin carga eléctrica. Aquí, el número de neutrones para átomos con pocos protones (átomos ligeros, como H, He, etc) suele coincidir con el de protones, aunque para átomos más pesados hay más neutrones que protones en el núcleo.

Fuera a parte del núcleo, el resto del átomo está constituido aproximadamente por nada, vacío en su mayor parte, hasta llegar a la región donde se encuentran los electrones, partículas mucho más ligeras que los protones y neutrones (éstos con la misma masa básicamente) pero con carga eléctrica igual a la del protón pero negativa.

Hoy lo que nos interesa es el núcleo únicamente. Aquí, un mismo elemento (por ejemplo Uranio) puede tener diferente número de neutrones, y así se le denominará 235U ó 238U, donde el número indica el número de protones + neutrones que tiene, y que cambia por los neutrones, ya que un mismo elemento siempre tiene el mismo número de protones (sino, habríamos obtenido un elemento diferente), en este caso, el Uranio tiene 92 protones.

Así que, como tienen diferente número de neutrones, en algo cambiarán, y una de las cosas en que afecta esto es a la “estabilidad” que tiene el núcleo. O dicho de otro modo, uno de estos dos núcleos es más inestable que el otro, lo que hará que en un tiempo más corto pueda de repente “dividirse” y formar dos núcleos diferentes, que como tendrán un número de protones diferente, serán dos elementos distintos. (Por ejemplo, se habrá podido dividir en un núcleo con 90 protones y otro con 2, completando los 92 iniciales, formándose así un átomo de Torio y una partícula alfa, Helio).
En esta desintegración es cuando se desprende una gran cantidad de energía, que por ejemplo puede ser utilizada para producir electricidad (lo que se hace en una central nuclear de fisión).

Otros elementos radiactivos más desconocidos

Estos elementos que he nombrado suelen ser conocidos precisamente por eso, por ser utilizados en las centrales nucleares, aunque normalmente se olvida que también les encontramos en la tierra, a micha menor concentración por supuesto, pero que no son los únicos. Todas las rocas y superficie de la Tierra tienen varios elementos radiactivos que con el tiempo (algunos se desintegran en pocos minutos, otros en miles de años) se van desintegrando. Aquí se pueden encontrar por ejemplo al 14C (Carbono-14) ó el Aluminio-26, ambos elementos radiactivos, desintegrándose (se suele definir el periodo de semidesintegración, que corresponde al tiempo en que en una muestra que tuvieras de dicho elemento se habría desintegrado la mitad de los átomos existentes) con periodos de 5.700 y 50.000 años.

Y precisamente debido a que se van desintegrando tan lentamente, son muy útiles para datar rocas u objetos antiguos (el Carbono-14 es ampliamente conocido precisamente por este hecho).

Y esto es un ejemplo de la radiactividad natural de la Tierra, a la cual estamos sometidos todos los días. Y que por ejemplo se incrementa ligeramente (u apreciablemente en varios casos) cuando nos metemos bajo tierra, por ejemplo en cuevas (ya que aquí al estar rodeados completamente de tierra, tenemos estos materiales por todos lados).

Radiación debida al espacio (cósmica)

Pero no solo esa es la única contribución que tenemos a la radiación que absorbemos todos los días. Sino que si miramos para arriba, estaremos viendo la dirección en que viene otra parte de radiación. (NOTA, aquí vamos a entender por radiación únicamente las partículas muy energéticas, las partículas alfa que nombramos antes, que nos llegan del espacio, aunque también podríamos incluir la luz: desde la que vemos hasta los rayos X ó Gamma).

Uno de los sitios donde mejor se observa este hecho es cuando vemos las auroras boreales: éstas precisamente se producen después de una tormenta solar (el Sol va produciendo de vez en cuando llamaradas que lanzan material al espacio), la cual emite partículas cargadas que en una gran parte son repelidas por el campo magnético de la Tierra, lo que nos protege de seguir vivos básicamente, pero una parte consigue llegar a la atmósfera.
Aquí, como esta capa de gas cuenta con varios kilómetros de altura, hace de un segundo escudo parando a estas partículas y protegiéndonos de esta radiación. Así, cuando estas partículas chocan con la atmósfera, suelen comenzar a “brillar”, produciendo las auroras boreales que vemos tan bonitas, aunque debido a las partículas tan energéticas (y cargadas) que las producen, suelen ser un peligro para todos los tendidos eléctricos que hay por la zona.

Pero volviendo a lo que nos interesa, éstas partículas entran hasta cierta altura en la atmósfera (más o menos en función de lo energéticas que fueran), por lo que tanto si vivimos en un sitio alto, como si vamos en avión, esta radiación comienza a ser mayor y llega incluso a limitar el número de horas que una persona puede estar volando al cabo del año (solamente relevante para la tripulación que está continuamente viajando).

La escala Sievert

Precisamente, para cuantificar la radiación que un cuerpo humano absorbe, se suele emplear las unidades llamadas Sievert, que como valores habituales, tenemos que una persona debido a la radiación natural de la Tierra absorbe unos 2-3 mSv/año; debido a la radiación cósmica, se suman unos 0.4 mSv/año más; y la radiación debida a pruebas médicas suele ser unos 1.3 mSv/año.

Y por ejemplo los astronautas que fueron en las misiones Apollo a la Luna, absorbieron tasas de aprox. 1 Sv (es decir, 1000 mSv), que comparándolo con que si se recibe una cantidad a partir de 6 Sv en poco tiempo, la probabilidad de estar muerto ya es casi segura, es una radiación bastante alta.
Este precisamente es uno de los problemas para un viaje a Marte: éste ocasionaría una radiación de unos 10 Sv: muerte segura para cualquier tripulante. Y por ejemplo en los astronautas que están en la Estación Espacial, aunque ésta tiene una órbita muy baja (500 km de altura) que les protege en parte, ya produce que una estancia de más de una año entrañe bastante riesgo para la salud.

Así que como vemos, la radiactividad es una cosa bastante común en nuestro planeta (no es que sea una excepción, sino que ocurre lo mismo en cualquier planeta naturalmente), aunque no nos demos cuenta de ello.

Referencias

  • Artículo escrito como parte del IV Carnaval de Física, organizado esta edición por rtfm.es.
  • Preguntas interesantes sobre los Sievert y la radiación.
  • Más información sobre el Carbono-14 y por qué es tan útil para datar fechas.
  • Información sobre diferentes radiaciones absorbidas de forma natural.
    ACTUALIZACIÓN:
  • Presentaciones sobre este tema y la radiación que absorben diferentes trabajadores (como la tripulación de aviones de largo recorrido), aquí y aquí.

9 comentarios en “La radiactividad en la Tierra

  1. Pingback: Bitacoras.com
  2. me ha sorprendido eso de que la radiactividad cósmica limite el tiempo que podemos viajar en avión. ¿Se ha tenido que jubilar algún piloto por exceso de radiación acumulada?

  3. Nono, el “problema” que puede causar es en función de la dosis que recibes en un determinado tiempo (corto), no a lo largo de tu vida.
    Así, lo que limitas es el número de horas de vuelo por año, ya que realmente “no importa” qué te haya ocurrido hace 2 años (por ejemplo), para lo que te esté pasando ahora (esa dosis ya hizo lo que hizo y no hay más, no se está acumulando a los daños que recibes ahora).
    Vamos, en la práctica solamente afecta a los vuelos intercontinentales (que alcanzan alturas de 10-15 km fácilmente) y a la tripulación que echaba muchos vuelos al año (en ppo. se necesitan unos 60 vuelos de este tipo para alcanzar una dosis de aprox. 1 mSv, para hacer una idea).

    Vamos, no es lo mismo absorber a lo largo de tu vida 1 Sv, que recibirlo de golpe en un segundo. En el primer caso con gran seguridad no se te producirá ningún síntoma grave, pero en el segundo caso, sí que tendrás una probabilidad apreciable de que te pasen cosas, ya que la radiación que te llega es mucho más energética (o con más intensidad).

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