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Nuestro mundo radiactivo Octavio Alonso Lara Lima Marge, ¿hay otro hombre en esta casa? ¿un hombre radiactivo? Homero Simpson

A darle átomos Al reflexionar sobre el medio ambiente, es usual y evidente considerar algunas de sus peculiaridades físicas como la humedad, la temperatura y la presión atmosférica, porque nuestro cuerpo tiene una serie de mecanismos que le permiten percibirlas en

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menor o mayor grado. Sin embargo existen otras peculiaridades conspicuas de las que no nos damos cuenta pero allí están, una de ellas es la radiactividad ambiental. Es común que en los medios de comunicación se hable de radiactividad y no se trate de buenas noticias, por ejemplo, el accidente en la planta termonuclear de Fukushuima en Japón, o que en la industria del entretenimiento se utilice el término para agregar fantasía a sus mundos como por ejemplo el del personaje de Hulk, el hombre radiactivo o los 4 fantásticos, entre una larga lista. Por todo esto se puede pensar que la radiactividad es algo que no tiene que ver con la vida cotidiana y que está confinada en laboratorios o lugares donde se hace investigación científica o donde se trabaja con tecnología, cuando en realidad es todo lo contrario. Primero y de forma sencilla te cuento que la radiactividad es el proceso por el que los núcleos de ciertos átomos inestables se desintegran espontáneamente hasta alcanzar un estado estable –estos procesos pueden ser por decaimiento alfa, beta y gamma principalmente–, y en este texto me referiré a la radiación, producto de la radiactividad (ver: La tabla periódica de los núcleos, Hacia la Regla de Oro: Química y Radiación, El experimento de la hoja de oro, en Cienciorama. La radiación es un fenómeno presente durante prácticamente toda la evolución del universo y por ende es parte de la historia del Sistema Solar y de nuestro planeta. Es también muy posible que haya tenido un papel relevante en el origen y evolución de la vida, y es un tema del que hay mucho por explorar. La radiación es producto de núcleos de átomos inestables que están presentes en el medio, ya sea porque estaban desde que se formó la Tierra, o porque se crearon en el transcurso. Esta radiación no es riesgosa para la vida porque se desarrolló en su presencia y está adaptada a tolerarla dentro de ciertos límites, no hay forma de evitarla. Al hablar de una dosis de radiación, nos referiremos a una cantidad de ella sin entrar a más detalles. A grandes rasgos podemos clasificar las fuentes en artificiales o naturales y a su vez esta última subdividirla en radiación cósmica, radiación terrestre y radiación interna, la que aunque no lo creas se produce en los seres vivos, incluyendo los humanos.

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Una cascada de partículas Los rayos cósmicos son una fuente importante de radiación natural que baña todo el planeta, y de acuerdo a su tipo de energía se puede identificar su origen. Las posibles fuentes van desde galaxias vecinas, el centro de nuestra propia galaxia, las supernovas y novas, las estrellas y hasta el mismo Sol. Los rayos cósmicos están compuestos de partículas cargadas eléctricamente –principalmente protones–, neutrones y núcleos pesados que viajan a velocidades cercanas a la luz, y que al llegar a la Tierra, chocan contra moléculas de la atmósfera. Si bien la probabilidad de choque es muy pequeña, cuando sucede la radiación que se libera es muy energética. Pero el asunto no termina allí, al suceder estos choques provocan reacciones nucleares que forman otras partículas que a su vez pueden decaer o interaccionar con otras partículas que desatan nuevas reacciones, hasta que finalmente se estabilizan o pierden energía, por lo que se genera toda una cascada de radiación secundaria menos energética.

Figura 1. Representación artística de la cascada de partículas generada por los rayos cósmicos en la atmósfera. Imagen:http://science.portalhispanos.com/wordpress/wpcontent/uploads/2013/11/cosmic_rays.jpg Nuestro mundo radiactivo / CIENCIORAMA 3

Es pertinente hacer notar una de estas reacciones, la que sucede entre el nitrógeno 14 atmosférico (14N) y un neutrón de origen cósmico, que da lugar a la formación del carbono 14 (14C). El 14C es un núcleo radiactivo que se mezcla con el resto del carbono de la Tierra en forma de bióxido de carbono, y posteriormente se incorpora a los seres vivos vía la alimentación –en el caso de los animales– o la respiración –en el caso de las plantas–, lo que lo convierte en una fuente importante de radiación. El intercambio de 14C con la atmósfera se mantiene constante hasta alcanzar un cierto porcentaje. Cuando un organismo muere lo deja de asimilar y el

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C empieza a desaparecer poco

a poco, por eso se se mide para saber cuándo murió un organismo, por lo que se ha encontrado utilidad científica a los elementos radiactivos presentes en los seres vivos. Hay otros elementos radiactivos que se forman en la atmósfera por acción de los rayos cósmicos y aportan cierta dosis de radiación en el ambiente a los que se les llama isótopos cosmogénicos. Pero el nivel de radiación que aportan los rayos cósmicos no siempre se debe a la formación de nuevos elementos radiactivos, también puede suceder que una fracción muy pequeña de estas partículas prosiga su viaje al interior de la atmósfera, ionizándola –es decir, arrancando electrones a los gases que la componen– hasta que estas partículas pierden su energía. La mayoría de las partículas cargadas son desviadas por el campo magnético de la Tierra hacia los polos, y el resultado son las auroras boreales. Con esta información ya podemos hacernos a la idea de que los rayos cósmicos nunca podrán darnos el don de la invisibilidad o de lanzar chorros de energía como se ve en los comics, o cargarnos de energía por subirnos a lo alto de una pirámide en los equinoccios. De hecho estudios recientes de la NASA han encontrado que la acción de los rayos cósmicos sobre los astronautas en el espacio puede provocar daños cerebrales, por lo que la atmósfera y el campo magnético de la Tierra reducen bastante la cantidad de radiación hasta niveles que no son peligrosos en la superficie terrestre.

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Figura 2. Aurora boreal vista desde el espacio, partículas cargadas son desviadas por el campo magnético de la Tierra hacia los polos. Imagen: https://yhabriaque.files.wordpress.com/2013/08/aurora-boreal-desde-el-espacio-andrc3a9kuipers.jpg?w=800

Un planeta de radiaciones La radiación terrestre tiene que ver con la radiactividad de los núcleos inestables del interior y la superficie del planeta que se crearon durante la formación del Sistema Solar y por esta razón se les llama radioisótopos primarios. Al decaer uno de estos átomos, se transforma en uno nuevo, y éste a su vez puede decaer y formar otro nuevo, y así sucesivamente hasta que llegan a ser átomos estables. De esta forma se han agrupado familias o series radiactivas que proceden de un padre y que se pueden encontrar en el ambiente: uranio 238 (238U), uranio 235 (235U), torio 232 (232Th) y la del neptunio 237 (237Np). Este último ya debía estar extinguido en la naturaleza hace tiempo pero reapareció a causa de los ensayos nucleares en las décadas pasadas. Este dato hace surgir la pregunta de por qué las otras series radiactivas no han Nuestro mundo radiactivo / CIENCIORAMA 5

desaparecido; y esto se debe básicamente a las propiedades particulares de los átomos radiactivos, no todos decaen al mismo ritmo. Para explicar esto imaginemos que tenemos una muestra inicial de núcleos radiactivos del mismo tipo, y sucede que después de cierto tiempo, la mitad se han desintegrado convirtiéndose en otros átomos diferentes a los iniciales. Si dejamos pasar un lapso de tiempo igual al primero, veremos que ahora sólo tenemos una cuarta parte de los núcleos originales y así sucesivamente; a este lapso de tiempo lo llamamos vida media. La vida media es una propiedad que varía para cada núcleo radiactivo, y puede durar desde fracciones de segundo hasta millones de años, pues unos núcleos decaen más rápido que otros. Se estima que la Tierra se formó hace 4,550 millones de años, y la vida media del

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U es de 4,500

millones de años, por lo que uno puede imaginarse que aún hay bastantes reservas de este elemento y que seguirá decayendo los siguientes millones de años. El uranio y el torio son elementos que se encuentran comúnmente en rocas y suelo, junto con otros isótopos radiactivos del potasio, el rubidio, el samario y el lutecio. En particular el potasio 40 (40K) es el radioisótopo más común en la Tierra y tiene una vida media de 1 251 millones de años. La dosis de radiación que recibe el ser humano por estos radioisótopos no es uniforme, puede haber variaciones dependiendo de las concentraciones de estos materiales; por ejemplo, hay localidades en Francia e India donde se han medido dosis 20 veces mayores a las del promedio mundial. Además, la radiación por estas fuentes sucede dentro y fuera de nuestros hogares, ya que los materiales de construcción se extraen del suelo; el cemento, la arena, el yeso y el granito en diferentes concentraciones contienen potasio, uranio y torio, y aunque las casas se construyeran con madera –que contiene potasio–, la dosis sólo disminuiría un 70%. De los radioisótopos mencionados, el más conocido es el uranio, ya que uno de sus isótopos es usado como combustible nuclear en los reactores; sin embargo hare énfasis en que en la naturaleza se encuentra generalmente en concentraciones muy bajas que no generan ningún peligro.

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Figura 3. El uranio es un metal de color blanco pero que en el ambiente se encuentra como un oxido y de allí su coloración amarilla. Imagen: http://proactivo.com.pe/wp-content/uploads/2013/09/uranio-mineral.jpg

Radiación en el aire, el caso del radón El radón (222Rn) es la fuente de radiación ambiental más importante. Mencionamos que al decaer un núcleo éste se trasforma en uno nuevo, y en la serie de decaimiento del 238

U, uno de los productos es el radón, un gas radiactivo. Como el uranio está presente

en todas partes, es lógico que el radón también lo esté, en el ambiente, normalmente sus emanaciones se incorporan a la atmósfera, pero hay que recordar que también lo hace en los hogares por el uranio presente en los materiales de construcción. Es aquí donde puede ser un problema, las emanaciones de radón en un hogar tenderán a concentrarse y las personas las inhalarán. El radón tiene un vida de 3.8 días, por lo que es posible que salga del organismo sin decaer, pero si decae, su producto es el polonio 218 (218Po), un elemento radiactivo que se adhiere a tejidos y es de difícil eliminación. El polonio seguirá decayendo y por lo tanto irradiará los pulmones, destruirá las células y formará radicales libres que podrán incrementar la posibilidad de aparición de cáncer. Del total de las fuentes presentes en el ambiente, se estima que el radón contribuye con el 55%; es imposible no recibir radiación por este gas, pero existe una forma de que no se concentre en grandes cantidades en nuestros hogares: abriendo las ventanas. Mantener una ventilación es la mejor forma de Nuestro mundo radiactivo / CIENCIORAMA 7

dispersar este gas, por lo que no suele ser un problema en países cálidos o tropicales, pero en lugares con climas fríos donde las personas tienden a estar encerradas durante meses, es un serio problema de salud. Dado el clima en México, éste no suele ser un problema muy importante. El hombre radiactivo Todos aquellos elementos que decaen dentro de nuestro cuerpo se consideran como radiación interna, y por su importancia ya se ha mencionado dos: el carbono 14 y el radón, pero hay más. Básicamente todos entran al organismo por la inhalación de polvo y gases con partículas radiactivas o por su ingestión, pues también están presentes en el agua y los alimentos. El potasio es un elemento esencial para la vida que se encuentra en los alimentos, y una fracción es radiactiva, se puede encontrar en una gran variedad de alimentos, cómo el plátano, el café, el aguacate, las carnes rojas y hasta en la cerveza. También es posible encontrar radio 226 (226Ra) y sodio 32 (32Na) en gran cantidad de alimentos. Los hongos absorben material radiactivo de forma natural por lo que son una fuente radiactiva para quien los consume –y un indicador ambiental–, la carne contiene elementos radiactivos y algunas contienen más que otras como es el caso de la de reno y de algunos jabalíes que se alimentan de plantas que absorben radioisótopos. Hay muchos otros elementos radiactivos que pueden ingresar a nuestro cuerpo por medio de los alimentos, y lo único que se puede hacer es evitar consumir aquellos que rebasen ciertas concentraciones ya sea por razones naturales o por contaminación radiactiva; por norma los gobiernos y empresas deben realizar este tipo de estudios en alimentos. El agua, incluyendo la de los océanos, contiene también algunos elementos radiactivos disueltos. Con todo esto podemos decir que el ser humano es un ser radiactivo, uno que irradia poco pero lo hace, por lo que el epígrafe de este texto tiene cierto sentido, todos somos radiactivos. Por cierto, decirle a una chica que es un ser radiante, no es ninguna exageración, es algo literal.

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Figura 4. Si bien el plátano es un alimento que contiene potasio radiactivo, para que alguien presente síntomas dañinos de irradiación por comer plátanos, tendría que comer millones de una sola vez. Imagen: https://arcoirisdesalud.files.wordpress.com/2011/04/platanos.jpg

Los objetos radiactivos del hombre radiactivo Los seres humanos han generado fuentes de radiación que se agregan a las naturales, se les llaman fuentes artificiales y son diversas. Las principales son las de estudios, diagnósticos y tratamientos médicos, como por ejemplos los rayos X, la medicina nuclear y la radioterapia (ver: Hacen visible lo invisible: medios de contraste en medicina, Electrones en la batalla contra el cáncer en Cienciorama). La dosis promedio mundial por estos estudios o tratamientos sigue siendo menor que la dosis promedio mundial del radón, y varía entre los países del primer y segundo mundo, ya que los países más desarrollados tienen mayor acceso a estas tecnologías. Aquí también se incluye la radiación generada por productos de consumo como los detectores de humo que contienen americio radiactivo, las carátulas de relojes que contienen radio, las cerámicas, el vidrio, y ciertas lámparas entre otras cosas, que por lo general también irradian en dosis insignificantes. Fumar es una fuente de radiación importante, ya que el plomo 210 se deposita en las plantas de tabaco, y es posible que al depositarse en los pulmones del fumador incremente su riesgo de tener cáncer.

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Otra de las fuentes de radiación ambiental son los reactores nucleares de los cuales se han construido más de 400 en el mundo, pero contribuyen con una dosis muy pequeña, entre el 0.1% de la dosis total ambiental, de hecho una planta que quema carbón emite mayor cantidad de material radiactivo que una nucleoeléctrica, cosa que puede sonar paradójico. Por lo general, que algo vaya acompañado con la palabra nuclear no debe causar alarma, a menos que lo anteceda la palabra bomba o arma que por sí sola sí es sinónimo de alarma. Los más de 500 ensayos con armas nucleares que empezaron en 1945, dejaron una huella en el ambiente. Al explotar una bomba nuclear, parte de material nuclear permanece suspendido por años en la atmósfera, además de que se generan otros radioisótopos por reacciones nucleares con la atmósfera –como el 14C– y se distribuyen por todo el planeta, hasta que cae al suelo por ejemplo en lluvias radiactivas que irradian externamente a todo ser vivo e internamente cuando el material es inhalado o digerido. El ser humano recibió en 1962 las dosis máximas por estas pruebas, y actualmente contribuyen cerca del 1% de la dosis total.

Figura 5. Ensayo nuclear en el atolón Bikini en 1946. Imagen: http://bashny.net/t/en/132819 Nuestro mundo radiactivo / CIENCIORAMA 10

La dosis también varía en función de la actividad que realice una persona, el viajar por avión incrementa la radiación recibida proveniente de rayos cósmicos, una persona que trabaja en una planta nuclear o realiza estudios de medicina nuclear recibe mayores dosis.

Figura 6. En esta grafica se pueden apreciar los porcentajes de dosis provenientes de todas las fuentes presentes en el ambiente, los porcentajes pueden variar de acuerdo a la bibliografía consultada.

Así pues, vivimos en un mundo de radiaciones. Están presentes en todos lados, por lo que no deben ser sinónimo de algo dañino. Además, no son como las pintan en algunos lados, no son ni verde ni fosforescentes. Así que cuando estés por comer unas papas o unos plátanos, puedes pensar que qué ricos alimentos radiactivos te vas a comer. Bibliografía o

Silvia Bulbulian; La radiactividad, La ciencia para todos; Fondo de la cultura económica, México 1995.

o

Radioactivity in Nature; Radiation Information Network’s, Idaho State University. http://www.physics.isu.edu/radinf/natural.htm

o

Radiation, people and the environment; International Atomic Energy Agency; 2004 Nuestro mundo radiactivo / CIENCIORAMA 11

o

Natural and Man-Made Radiation Sources; Reactor Concepts, United States Nuclear Regulatory Commission

o

http://news.sciencemag.org/brain-behavior/2015/05/space-radiation-may-damageastronauts-brains

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