NeoFronteras

Habitabilidad durante más de 1000 millones de años

Área: Espacio — domingo, 9 de febrero de 2014

Dos grupos de investigadores extienden la habitabilidad de nuestro planeta durante más de 1000 millones de años a partir del presente.

Foto

Hay ciertos temas que se ponen de moda en el mundo científico, sobre todo después del tiempo que sigue después de haber sido “descubiertos”. Uno de ellos es la habitabilidad que tendrá la Tierra en un futuro. Recientemente se han realizado varios estudios al respecto.
Cuando pensamos en la habitabilidad de este planeta a largo plazo siempre pensamos en términos astronómicos. Así por ejemplo, una vez supimos sobre la vida de las estrellas, calculamos la edad del Sol (una estrella de baja masa) y cuándo le queda por brillar. Dentro de unos 5000 millones de años, cuando empiece a agotarse en combustible termonuclear, se convertirá en una gigante roja y engullirá a Venus y posiblemente la Tierra. Curiosamente eso no signifique la destrucción total de ambos planetas, pues siempre quedarán sus núcleos rocosos sin vida.
Lo que sí estaba claro es que la vida sobre la Tierra quedaría eliminada al empezar esta fase de nuestra estrella. Porque, en un ejercicio de tremendo optimismo, se creía que la vida duraría todo ese lapso de tiempo. Pero no parece que sea así, el “último día perfecto sobre la Tierra” que mencionaba Carl Sagan en su Cosmos no es tan lejano.
La Astrofísica no solamente nos sirve para saber cómo son las galaxias lejanas a las que jamás viajaremos o cómo pueden ser los planetas que orbitan alrededor de otras estrellas. También nos sirve para entender mejor nuestro mundo y entorno. También el clima y la vida que nos rodea. Además nos hace recapacitar sobre nosotros mismos y nuestro papel en el Cosmos. Toda ciencia no hace nada más que eso, la tecnología es sólo un subproducto útil de esa búsqueda del saber.
El estudio de las zonas de habitabilidad de las estrellas y los posibles planetas que pueda haber en ellas nos ha llevado a la conclusión de que la Tierra se encuentra muy cerca del borde interior de la zona habitable del Sol. Las estrellas como el Sol se hacen cada vez más brillantes, por lo que llegará un momento en el que la zona habitable se desplace hacia el exterior y deje a la Tierra fuera de ella y demasiado expuesta a la radiación solar, por lo que sería demasiado caliente como para sustentar la vida.
El excesivo calor evaporaría el agua terrestre, aumentaría entonces el efecto invernadero, aumentaría la temperatura, se disociarían las moléculas de agua y se tendría un planeta similar a Venus miles de millones de años antes de que el Sol se transforme en gigante roja.
Un misterio que todavía no ha sido resuelto bien es cómo la Tierra consiguió escapar de la congelación total hace miles de millones de años, cuando el Sol era un 20-25% menos brillante. Es lo que se conoce como la paradoja del Sol joven. Se han propuesto soluciones, que generalmente tienen en cuenta aspectos climáticos y de interacción entre la tectónica y los gases de efecto invernadero. En algunos estudios se han podido incluso medir las relaciones isotópicas de ciertos elementos en las microburbujas de aire atmosférico atrapadas en rocas de hace miles de millones de años.
Aunque se podría argumentar que nuestros modelos estelares son demasiado simples, las realidad es que las estrellas son simples y que se pueden testar en los millones de estrellas que podemos observar. En todo caso son los modelos estelares con los que contamos, aunque seguro son mejorables.
También se ha podido comprobar recientemente el papel del la tectónica sobre el agua de los océanos y cómo gran parte pasa al manto terrestre. Esto permite que planetas rocosos como Tierra, pero de mayor tamaño, puedan tener continentes y una habitabilidad igual o mejor que la de nuestro mundo, tal y como contábamos en este mismo sitio web.
La actividad volcánica y la formación y meteorización de rocas controla el ciclo geológico del carbono a largo plazo y, con ello, la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera y su consecuente efecto invernadero. Incluso la misma vida modifica las condiciones de habitabilidad de la Tierra con su propia existencia y sus acciones sobre el medio.
El caso es que hay tanto factores de evolución estelar, como aspecto climáticos, como factores geológicos y biológicos que determinan la habitabilidad de nuestro mundo. Las predicciones que se hagan a tiempos futuros remotos dependen de lo que conozcamos en el momento y de lo bien que se tengan en cuenta todos estos aspectos. Puede que haya algo que ahora no vemos o no tengamos en cuenta y que cambie estas predicciones algún día, pero es así como funciona la ciencia: elabora la mejor predicción en un momento dado con la información que se dispone.

Dos estudios nuevos sobre la habitabilidad de nuestro mundo sugieren que el Sol no evaporará toda el agua terrestre en 1000-1500 millones de años a partir de ahora, por lo que será habitable todo ese tiempo.
En otros estudios anteriores, como el de Ravi Kopparapu (Pennsylvania State University) y sus colaboradores, se llegaba a la conclusión de que sólo un 6% más de radiación solar situaría a la Tierra en un efecto invernadero descontrolado. Como el Sol se hace un 1% más brillante cada 100 millones de años sólo habría vida durante otros 600 o 700 millones de años, que poco más que el periodo de tiempo durante el cual ha habido vida compleja en la Tierra.
La clave está en el efecto invernadero húmedo, según el cual el vapor de agua alcanza gran altura en la atmósfera y allí es disociado por la luz solar en hidrógeno y oxígeno, que escapan al espacio exterior.
Pero según Eric Wolf (University of Colorado) el modelo de Kopparapu es demasiado simple al tener en cuenta sólo la altura (es un modelo 1D) y excluir el papel de las nubes. Wolf y Owen Brian Toon han usado un modelo climático 3D desarrollado en el National Center for Atmospheric Research en sus estudio. En ese modelo se tienen en cuenta esos factores y otros que le hacen más preciso. Asumen una concentración de 500 ppm de dióxido de carbono (superior al nivel actual) que se mantiene constante a ese nivel de manera indefinida. Además, el modelo tiene en cuenta factores como que los desiertos radian mucho calor al espacio.
Según este modelo cuando el Sol se haga un 15,5% más brillante que hoy en día, la Tierra se calentará demasiado como para mantener agua líquida y la vida desaparecerá para siempre. Eso se traduce en unos 1500 millones de años más para que la vida siga evolucionando. La vida podría sobrevivir en sus últimos tiempos en las regiones polares y finalmente ser solamente microbiana.
El otro estudio es de Jérémy Leconte (University of Toronto) y ssus colaboradores. En su modelo también se tiene en cuenta el papel de las nubes, pero las trata de un modo diferente. Llega a la conclusión de que la Tierra será habitable durante otros 1000 millones de años.
Sin embargo, puede que se haya subestimado el periodo de habitabilidad en ambos casos. En los dos estudios se mantienen niveles de dióxido de carbono constantes, pero si la Tierra se calienta la formación de rocas carbonatadas, que se forman al fijar dióxido de carbono atmosférico, también aumenta, por lo que se reduce la concentración de este gas en la atmósfera y se reduce el efecto invernadero. Normalmente este gas es devuelto a la atmósfera por el vulcanismo, pero se espera que la actividad volcánica no aumente con el tiempo.
Pero otro problema de estos dos modelos es que no tienen en cuenta las respuesta de la vida misma a estos cambios y, por tanto, no se puede afirmar con seguridad por cuanto tiempo podrá sobrevivir.
Finalmente estos estudios limitan la definición de zona habitable. Según los resultados de Kopparapu dicha zona en nuestro sistema solar empezaría en las 0,97-0,99 UA, por lo que la Tierra estaría casi en el borde (1 UA).
Si se asumen los nuevos resultados dicha zona empezaría en las 0,93 UA y las 0,95 UA respectivamente. Extrapolando estos datos, significaría que en la galaxia habría de un 5% a un 6% más planetas habitables de lo que previamente se pensaba.
De todos modos es curioso el caso de unos seres capaces de pensar en términos de miles de millones de años de supervivencia de la vida cuando esta está ya amenazada por su culpa.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4338

Fuentes y referencias:
Notiica en Science.
Artículo original I.
Artículo original II.
Sobre la habitabilidad futura de la Tierra.
Ilustración: Detlev van Ravenswaay/Science Source.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
Compartir »

7 Comentarios

  1. tomás:

    Hay dos frases que me gustaría comentar:

    “… y engullirá a Venus y posiblemente la Tierra. Curiosamente eso no signifique la destrucción total de ambos planetas, pues siempre quedarán sus núcleos rocosos sin vida”. Yo pensaba que, aunque una gigante roja fuese mucho más fría que en su secuencia principal, su temperatura superficial o casi superficial, sería suficiente para fundir los núcleos; pongamos 3000 K; eso bastaría para que, poco a poco, los núcleos acabaran fundidos. Además, aunque la densidad será bajísima, indudablemente significará mayor rozamiento para la Tierra y eso llevaría -según creo- a una órbita cada vez menor y me parece que a una temperatura algo mayor, aunque la cantidad de calor sea, seguramente, mayor en la parte más externa por el traslado de la reacción de fusión.

    La otra frase -de metafísica científica- es “… nos hace recapacitar en nosotros… Toda la ciencia no hace más que eso, la tecnología es solo un subproducto útil de esa búsqueda del saber”. Me parece acertadísima porque, a veces se confunde tecnología con ciencia, o se les supone mucho más íntimas de lo que en realidad son.

  2. NeoFronteras:

    El caso es que se han encontrado casos de planetas como KOI 55.01 y KOI 55.02 que han sobrevivido a la fase de gigante roja. Orbitan muy cerca de la enana blanca remanente, así que la fricción posiblemente hizo que sus órbitas se acercaran tanto.
    Es de suponer que esto pueda pasar en otras ocasiones. Una gigante roja es muy poco densa (al menos la parte exterior que se expande), por lo que transfiere menos calor de lo que en principio se puede pensar y la fricción tampoco es tanta.

  3. tomás:

    Es prueba muy interesante la que aportas de los KOI. Resulta asombrosa la posible historia que puede imaginarse. ¿Habrán sido planetas como los interiores del Sistema Solar o quizá gigantes gaseosos de los que solo queda el núcleo?

    Es un buen tema para especular y más para investigar, pero supongo que las distancias serán importantes impedimentos; al menos por ahora.

    Gracias por la información

  4. r:

    Estimado Tomás:

    Sobre la relación entre ciencia y tecnología existe una frase que en lo personal me gusta, porque ayuda a diferenciar una de la otra y que más o menos dice así: “La tecnología hace uso de la ciencia para crecer, y la ciencia, hace uso de la tecnología para avanzar”.

    Saludos.

  5. David:

    Es curioso, por una parte, en una de las películas de James Bone 007, decía “Nunca digas, nunca jamas”. Pero por otra parte, Arturo Perez Reverte, sentencia, que “No todos los sueños que podamos tener, se cumplen, tan solo unos pocos de ellos”.

    El deseo de salir de la Tierra, y viajar al espacio profundo, (El futuro de la Humanidad, esta en las estrellas), no parece ser un sueño gglobal, commpartido, añorado y deseado por toda la humanidad, sino solo es el deseo o sueño de una parte de la humanidad.

  6. tomás:

    Caramba, Neo: Se me ha ocurrido hacer un cálculo de la densidad media del Sol una vez que sus límites alcancen la Tierra -muy sencillo desde luego- y me salen 0,14 g/m3, es decir, unas diez mil veces menor que la del aire, lo que indica que aún será mucho menor, ya que ha de ser creciente hacia el centro, donde imagino densidades cercanas a las actuales. ¿No será, entonces prácticamente, plasma del más ligero, aunque mucho más pesado que el viento solar? Eso explicaría lo que dices de los KOI.

  7. Juan Manuel:

    Pues ya sean 600 o 1500 millones de años, y hasta hay otro equipo de astrobiólogos encabezado por Andrew Rushby (Un novel doctorado) de la Universidad de East Anglia en Reino Unido que han calculado un rango entre 1750 y 3250 millones de años como límite para que el agua se evapore; como vemos la ventana de tiempo es amplísima, en cualquier caso quiene vivirán el último respiro y el ocaso de la vida en la tierra sean con mucha suerte los organismos extremófilos que viven a alta temperatura; para entonces nuestra especie u otra de mucho mayor alcance hará mucho tiempo que habrá desaparecido o emigrado a algún lugar remoto y habitable gracias a alguna tecnología de entonces hoy inimaginable (o trabajosamente imaginable), si bien les va.

    Sobre mis referencias:
    http://www.europapress.es/sociedad/noticia-tierra-sera-habitable-otros-1750-millones-anos-20130919103204.html

    Sobre el autor y más información:
    http://www.astrobio.net/paleblueblog/?author=24

    Hasta siempre amigos.

RSS feed for comments on this post.

Lo sentimos, esta noticia está ya cerrada a comentarios.