NeoFronteras

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

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.

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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.