Los científicos han encontrado evidencia geológica de que la interacción gravitacional entre Marte y la Tierra está impulsando el ciclo de circulación en las profundidades marinas que dura 2,4 millones de años y el calentamiento global. ¿Qué pasa si la luna desaparece? Las estrellas pueden despojar a planetas enteros de sus atmósferas. Descubrimiento de órbitas retrógradas.
Marte influye en el clima de la Tierra y el mar
Los científicos han encontrado evidencia geológica de que la interacción gravitacional entre Marte y la Tierra está impulsando el ciclo de circulación en las profundidades marinas que dura 2,4 millones de años y el calentamiento global.
Una conexión sorprendente entre Marte y los mares y el clima de la Tierra hace que las corrientes profundas aumenten y disminuyan durante períodos de mayor energía solar y climas más cálidos. La investigación podría ayudar a aclarar cómo el cambio climático en escalas de tiempo geológicas (en lugar del tipo que los humanos están provocando actualmente a través de las emisiones de gases de efecto invernadero) afecta la circulación oceánica. Según los miembros del equipo de investigación, este conocimiento podría ayudar a los investigadores a crear mejores modelos climáticos en el futuro, informa la revista en la revista Nature Communications.
Un equipo de investigación dirigido por la científica de la Universidad de Sydney, Adriana Dutkiewicz, comenzó a estudiar si las corrientes oceánicas se vuelven más fuertes o más lentas a medida que el clima de la Tierra se calienta. Para ello, Dutkiewicz y sus colegas utilizaron medio siglo de datos científicos de perforación recopilados en cientos de sitios de todo el mundo. Estos datos les permitieron comprender cuán fuertes han sido las corrientes de aguas profundas durante los últimos 50 años.
Para retroceder en el tiempo (unos 65 millones de años, casi hasta la edad de los dinosaurios), estudiaron el registro de sedimentos de las profundidades marinas de la Tierra. Esto les permitió probar si los cambios en la órbita de la Tierra estaban relacionados con cambios en las rocas sedimentarias. El equipo descubrió ciclos de 2,4 millones de años, o “grandes ciclos astronómicos”, asociados con las órbitas de la Tierra y Marte.
“Nos sorprendió encontrar estos ciclos de 2,4 millones de años en nuestros datos de sedimentos de aguas profundas”, dijo Dutkiewicz. “Sólo hay una manera de explicarlos: están relacionados con los ciclos de interacción de Marte y la Tierra que orbitan alrededor del Sol”.
Los científicos conocen desde hace mucho tiempo los grandes ciclos astronómicos, pero rara vez se encuentran en la geología de la Tierra.
La ilustración (no a escala) muestra a Marte y la Tierra orbitando alrededor del Sol. Robert Lee/NASA
El coautor del estudio, Dietmar Muller, también de la Universidad de Sydney, explicó cómo las órbitas de la Tierra y Marte podrían provocar cambios en los océanos.
“Los campos gravitacionales de los planetas del sistema solar interfieren entre sí, y esta interacción, llamada resonancia, cambia la excentricidad de los planetas, una medida de cuán cercanas a circulares son sus órbitas”, dijo.
En la Tierra, esto provocó períodos en los que nuestro planeta recibía más radiación solar, creando así un clima más cálido. Los ciclos de 2,4 millones de años contenían “interrupciones” en el registro de las profundidades marinas, y estas interrupciones indican períodos de circulación oceánica más vigorosa.
Los resultados del equipo sugieren que el movimiento circular del agua, que provoca pequeños remolinos o “remolinos” en las profundidades del océano, fue un factor importante en el calentamiento de los mares.
Estos remolinos pueden haber ayudado a compensar el estancamiento del océano que muchos científicos predicen que seguirá a una desaceleración en la Circulación Meridional de Inversión del Atlántico (AMOC). El AMOC es un vasto sistema de corrientes oceánicas que transporta agua cálida desde los trópicos hasta el Océano Atlántico Norte. Es responsable del movimiento de la Corriente del Golfo y del mantenimiento de un clima cálido en Europa.
“Sabemos que existen al menos dos mecanismos separados que promueven una mezcla vigorosa de aguas profundas en los océanos. El AMOC es uno de ellos, pero los remolinos oceánicos profundos parecen desempeñar un papel importante en los climas cálidos al mantener la ventilación del océano”. – dijo Müller. “Por supuesto, no tendrá el mismo efecto que el AMOC en términos de transporte de masas de agua de latitudes bajas a latitudes altas y viceversa”.
Estos remolinos a menudo llegan al fondo del océano profundo, también conocido como “fondo marino abisal”. Una vez que estos enormes remolinos se conectaran con el fondo marino profundo, podrían causar erosión y crear grandes acumulaciones de sedimentos similares a la deriva llamadas “contornos”.
“Nuestros 65 millones de años de datos de aguas profundas sugieren que los océanos más cálidos tienen una circulación profunda más vigorosa”, concluyó Dutkiewicz. “Esto potencialmente evitará el estancamiento de los océanos incluso si el AMOC se desacelera o se detiene por completo”.
El equipo aún no sabe cómo la interacción entre las órbitas de la Tierra y Marte y la dinámica oceánica que ésta crea podría afectar la vida en los océanos de la Tierra en el futuro. Independientemente, los resultados podrían conducir a modelos y pronósticos climáticos más confiables.
¿Qué pasa si la luna desaparece?
La Luna estuvo conectada a la Tierra durante la mayor parte de su órbita de 4.500 millones de años alrededor del Sol. Los astrofísicos sugieren que los orígenes de la Luna se encuentran en un antiguo impacto en el que un objeto del tamaño de Marte se estrelló contra nuestro planeta, enviando enormes cantidades de escombros al espacio. Los materiales resultantes se juntaron bajo la influencia de la gravedad, formando lo que hoy llamamos la Luna.
Nosotros y el resto de la vida en la Tierra estamos tan acostumbrados a la presencia de la Luna que resulta difícil imaginar cómo sería la vida en la Tierra si nuestro satélite natural desapareciera repentinamente. ¿Pero podría alguna vez la Luna escabullirse o desaparecer? ¿Qué pasa si ella desaparece?
Según Noah Petro, científico de la misión lunar Artemis 3 de la NASA, pocos eventos astronómicos realistas podrían haber causado un evento tan dramático.
“Creo que el único evento astronómico plausible que podría separar la Luna sería un fuerte impacto en la Luna que la dividiría. … De manera similar al gran impacto que se cree que formó la Luna, un objeto lo suficientemente grande podría teóricamente romper la Luna”, dijo Petro.
Afortunadamente, el Sol y los planetas se han tragado la mayoría de los objetos grandes del sistema solar. Un planeta rebelde que ingrese al sistema solar desde el espacio interestelar podría causar daños, pero la probabilidad de que colisione con la luna es extremadamente baja, dijo Petro. Pero digamos que sucedió que la Luna desapareció y la Tierra de alguna manera permaneció relativamente intacta.
En términos de procesos físicos, una de las perturbaciones más notables será el impacto sobre las mareas oceánicas, responsables de los ecosistemas costeros. La vida marina en las zonas intermareales morirá o se adaptará, y probablemente veremos el colapso de ecosistemas clave que dependen de las zonas intermareales como fuente de alimento. Casi las tres cuartas partes de la población mundial vive a 50 kilómetros (31 millas) del océano, por lo que miles de millones de personas cosechan o buscan alimentos en las zonas intermareales. El colapso de este ecosistema tendría consecuencias catastróficas para las comunidades costeras.
Además, la erosión costera por mareas determina en gran medida la forma de nuestras costas. Este proceso se ralentizará significativamente y la batalla entre tierra y mar se convertirá en una (en cierto modo) tregua.
Los corales utilizan señales del ciclo lunar y la temperatura del océano para influir en su ciclo de desove. Aquí, el coral duro (Acropora sp.) desova en el Parque Nacional Lizard Island, Gran Barrera de Coral, Queensland, Australia. Grupo Auscape/Imágenes Universales
Las mareas también desempeñan un papel importante en la termorregulación general del océano. El agua del océano, más fría y profunda, es arrastrada hacia bahías y ensenadas durante la marea alta, donde se calienta. Las mareas oceánicas también tienen una profunda influencia en las corrientes oceánicas más fuertes y, por lo tanto, en la circulación oceánica. Estas corrientes también se retroalimentan, provocando vientos suprayacentes que desempeñan un papel importante en la regulación del clima costero. La repentina desaparición de las fuerzas de marea que impulsan estos mecanismos tendría un enorme impacto en la propagación del calor y la energía por todo el planeta, cambiando las temperaturas y los climas en lugares que apenas reconocemos.
Uno de los efectos más profundos de la desaparición de la Luna tardará algún tiempo en manifestarse, pero tendrá enormes consecuencias. El eje de la Tierra se encuentra actualmente en un ángulo de 23,4 grados con respecto a nuestra órbita del Sol. Sin embargo, hay oscilación en su ciclo de rotación. Pero se necesitan 26.000 mil años para completar un ciclo completo, cuya desviación es de sólo 2,4 grados. Sin la Luna para estabilizarla, esta oscilación puede volverse extrema y errática. En este escenario, las estaciones predecibles desaparecerían y los polos acabarían en ocasiones alineados con el ecuador. Los resultados cambiarán radicalmente la habitabilidad de la Tierra, ya que el entorno que alguna vez fue predecible se volverá hostil a muchas formas de vida.
De hecho, varias especies y ecosistemas han desarrollado una profunda dependencia de las consecuencias físicas de la Luna. Al fin y al cabo, la vida evolucionó gracias a la luna y sus ciclos como condición ambiental importante. Los ciclos de vida o comportamiento de algunas especies se basan en los ciclos de la luna. Algunos ejemplos son las especies de aves que dependen de la luz de la luna como señal para sus viajes migratorios. El momento de la salida de la luna también es clave para el desove sincronizado de los corales en la Gran Barrera de Coral.
Si un objeto del tamaño de un planeta rebelde destruye la Luna, es poco probable que la Tierra permanezca relativamente intacta
La luna también es una fuente de luz nocturna para las especies nocturnas, especialmente los depredadores nocturnos. La evidencia ha demostrado que los pequeños mamíferos limitan su actividad durante la luna alta (cuando hay más luz) debido al riesgo de depredación. Sin esta luz, la presa tendría una gran ventaja sobre sus oponentes depredadores.
La relación de la humanidad con la Luna es profunda. Por supuesto, la Luna fue el primer cuerpo extraterrestre que los humanos pisaron, y su desaparición tendría un gran impacto en nuestros objetivos de exploración espacial. La Luna proporciona un trampolín tangible para futuros viajes astronómicos, donde podemos probar nuestros equipos y aprender más sobre la historia del sistema solar sin alejarnos demasiado de casa.
La Luna es una cápsula del tiempo del sistema solar primitivo, señaló Petro. Al estudiarlo podemos hacernos una idea de cómo se desarrolló el Sol, la historia de los impactos en la superficie lunar y cómo era en las primeras etapas del sistema solar.
Las estrellas ejercen una “compresión” gravitacional sobre los planetas, privándolos de atmósfera
Las fuerzas de marea y los bombardeos de radiación pueden provocar que algunas atmósferas planetarias se filtren al espacio. El científico aprendió más sobre los procesos que quitan la atmósfera a los planetas y descubrió que la compresión por la estrella madre puede contribuir a este proceso.
El estudio, dirigido por Guo Jianheng del Observatorio de Yunnan de la Academia de Ciencias de China, puede ayudar a los astrónomos a determinar mejor qué planetas extrasolares, o “exoplanetas”, deberían estudiarse más de cerca a medida que amplían su búsqueda de vida más allá del sistema solar.
Hay varias formas en que los planetas pueden perder su atmósfera en el espacio, incluida la atmósfera superior que abandona el planeta por completo, lo que se denomina “escape hidrodinámico”. Este proceso se considera más extremo que el proceso por el cual los planetas de nuestro sistema solar hoy expulsan partículas al espacio a través de una “ventilación hidrodinámica”, que hace que el planeta pierda masa y al mismo tiempo afecta su clima y, por tanto, su habitabilidad.
Jianheng simuló la pérdida de atmósfera debida a exoplanetas de baja masa. En particular, Jianheng se centró en el mecanismo del escape atmosférico hidrodinámico y propuso un nuevo método de clasificación que puede utilizarse para comprender este y otros procesos de escape atmosférico.
Aunque esto ya no ocurre con los planetas interiores alrededor del Sol, en la era temprana del Sistema Solar, el escape hidrodinámico de la atmósfera podría ocurrir con planetas como Venus y la Tierra. Si este proceso continúa, nuestro planeta podría quedarse sólo con una atmósfera delgada, mayoritariamente sin agua, similar a la que vemos alrededor de nuestro vecino planetario, Marte.
Esto significa que comprender la producción hidrodinámica de la atmósfera puede ayudar a determinar por qué la Tierra es capaz de sustentar vida, pero Marte y Venus no.
Una ilustración que muestra los mecanismos que pueden provocar que los planetas pierdan su atmósfera. Guo Jian Heng
Aunque la eyección atmosférica hidrodinámica no causa actualmente destrucción atmosférica en el sistema solar, los astrónomos han utilizado telescopios espaciales y terrestres para determinar que estos procesos ocurren alrededor de exoplanetas cercanos a sus estrellas madre.
Jianheng realizó simulaciones por computadora de exoplanetas de baja masa, que mostraron que los planetas con atmósferas ricas en hidrógeno pueden experimentar eyecciones atmosféricas hidrodinámicas como resultado de procesos energéticos internos.
Esta energía se manifiesta como calor interno y es generada por fuerzas de marea que aprietan y comprimen el planeta, fuerzas causadas por la gravedad de las estrellas madre y el bombardeo de intensa radiación ultravioleta de esas estrellas. A veces, estas fuerzas pueden incluso deformar los planetas, dándoles una forma ovoide.
Anteriormente se habían utilizado modelos para comprender los mecanismos físicos que causan la explosión hidrodinámica, pero estos modelos eran complejos y a menudo conducían a conclusiones poco claras.
Jianheng, por otro lado, sostiene que los parámetros físicos necesarios para clasificar los mecanismos de producción hidrodinámicos son simples. Según el investigador, basta pensar en las características de los planetas y estrellas involucrados, como sus masas, radios y la distancia orbital entre el planeta y su estrella.
Las simulaciones de Jianheng mostraron que para exoplanetas más gruesos y menos densos, con baja masa y gran radio, temperaturas internas suficientemente altas podrían causar fugas atmosféricas. La relación entre la energía interna de un planeta y su energía potencial gravitacional, conocida como “parámetro de Jeans”, se puede utilizar para determinar si un planeta experimentará un escape atmosférico. Cuanto menor sea el parámetro Jeans, más probable será que se produzca una fuga atmosférica.
La ilustración muestra tres exoplanetas a diferentes distancias alrededor de una estrella, experimentando diferentes niveles de radiación y fuerzas gravitacionales que erosionan sus atmósferas a diferentes velocidades. Robert Lee
Para los planetas que no pueden experimentar un escape hidrodinámico debido a la alta energía interna, Jianheng descubrió que un parámetro de Jeans modificado que tiene en cuenta las fuerzas de marea generadas por las estrellas puede identificar y distinguir el papel que desempeñan estas fuerzas y la radiación ultravioleta extrema en el escape atmosférico.
Las simulaciones también mostraron que los planetas de baja masa con un alto potencial gravitacional, resultante de la creciente distancia entre un planeta y su estrella, así como de la menor radiación con la que sería bombardeado un mundo así, resultan en un escape hidrodinámico más lento de la atmósfera.
Los hallazgos podrían ayudar a los científicos a determinar mejor cómo cambian las atmósferas de los planetas de baja masa con el tiempo, ayudando a construir una imagen más completa de la habitabilidad de estos mundos.
¿Por qué todos los planetas giran en la misma dirección?
El sistema solar tuvo inicialmente un sentido de rotación original y lo mantuvo durante 4.600 millones de años. Para obligar a un planeta a cambiar su trayectoria alrededor del Sol, algo masivo debe obligarlo a cambiar su órbita bajo la influencia de su gravedad.
Los astrónomos han descubierto planetas alrededor de otras estrellas con órbitas retrógradas que se mueven en dirección opuesta a la rotación de sus estrellas.
Si pudieras retroceder 4.600 millones de años, verías una época en la que nuestro sistema solar no existía. Pero el espacio no estaría vacío: en lugar de nuestro Sol y nuestros planetas, nos encontraríamos con una nube de gas y polvo. Esta “nebulosa solar” alguna vez fue una rica fuente de gas y polvo que formó nuestro sistema solar. Las nebulosas son el resultado final de la agonía de una estrella, cuando la estrella arroja explosivamente todo su material. También son viveros de nuevas estrellas y los planetas que las acompañan, y pueden ayudar a explicar por qué todos nuestros planetas giran en la misma dirección.
Nuestra explicación actual para la creación del sistema solar es la siguiente: una onda de choque de una estrella cercana que se convirtió en supernova desencadenó el colapso de nuestra nebulosa solar. Cuando una estrella gigante cercana explotó, partículas de alta energía explotaron en la nebulosa, provocando el colapso de bolsas de materia y gas.
Esto creó un poderoso punto central gravitacional alrededor del cual giraba el resto de la nube en condensación. La presión del núcleo hizo que los átomos de hidrógeno se combinaran y formaran helio, liberando enormes cantidades de calor y luz, consumiendo más del 99 por ciento de la materia disponible en la nube. El centro de la nebulosa en colapso se convirtió en nuestro Sol, y el resto de la materia se aglomeró para formar planetas, lunas y otros cuerpos rocosos familiares, como los asteroides.
Cuando la nebulosa solar colapsó, la materia de su interior comenzó a girar más rápido bajo su propia gravedad. Debido a la conservación del momento angular (la velocidad de rotación de un objeto alrededor de un eje central), la velocidad de rotación de la nube aumentó y se estabilizó. Debido a que la nube inicialmente giró, se mantuvo la misma dirección de rotación. Según los astrónomos, la mayor parte de los planetas mantuvieron sus posiciones en el mismo plano orbital. Venus y Urano vivieron en algún momento grandes turbulencias. Los astrónomos creen que los movimientos de Júpiter y Saturno, que también se alejaron del Sol, influyeron en estos dos planetas más pequeños y cambiaron su movimiento.
La dirección inicial de rotación fue aleatoria. Al mirar el polo norte del Sol desde arriba, el plano orbital del sistema solar podría comenzar a girar en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj. Resulta que todos viajamos alrededor del sol en sentido antihorario, pero no tiene nada de especial.
Nuestros planetas (y las lunas que los acompañan) orbitan alrededor del Sol en la misma dirección en la que gira el Sol. Sin embargo, algunos cometas y asteroides se mueven alrededor del Sol en órbitas retrógradas (a diferencia de la rotación del Sol) porque su masa relativamente baja permite que objetos espaciales más grandes los desvíen más fácilmente de su dirección original.
Cambiar la órbita de un planeta requeriría un enorme gasto de energía o un encuentro cercano con otro planeta. Alternativamente, un objeto distante del tamaño de un planeta en el espacio podría ejercer su propia fuerza gravitacional para contrarrestar a su estrella anfitriona. Por ejemplo, el exoplaneta Kepler-2b, un gigante gaseoso que orbita alrededor de una estrella a más de 1.040 años luz de distancia, puede haber sido puesto en una órbita inclinada y alargada por una fuerte fuerza gravitacional, tal vez procedente de otro planeta. De hecho, la inclinación invirtió la órbita de Kepler-2b. Júpiter hizo algo similar a los asteroides de nuestro sistema solar. Tritón, la luna de Neptuno, Febo, la luna de Saturno, y las lunas kármicas de Júpiter también tienen órbitas retrógradas alrededor de sus planetas.