por Toby Tyrrell
La evolución tardó tres o cuatro mil millones de años en producir Homo sapiens. Si el clima hubiera fallado por completo solo una vez en ese tiempo, entonces la evolución se habría detenido por completo y no estaríamos aquí ahora. Entonces, para comprender cómo llegamos a existir en el planeta Tierra, necesitaremos saber cómo la Tierra logró mantenerse en forma para la vida durante miles de millones de años.
Este no es un problema trivial. El calentamiento global actual nos muestra que el clima puede cambiar considerablemente en el transcurso de algunos siglos. En escalas de tiempo geológicas, es incluso más fácil cambiar el clima. Los cálculos muestran que existe la posibilidad de que el clima de la Tierra se deteriore a temperaturas por debajo del punto de congelación o por encima de la ebullición en solo unos pocos millones de años.
También sabemos que el sol se ha vuelto un 30 por ciento más luminoso desde que la vida evolucionó. En teoría, esto debería haber causado que los océanos se evaporaran a estas alturas, dado que generalmente no estaban congelados en la Tierra primitiva. Esto se conoce como la ” paradoja del sol joven y tenue “. Sin embargo, de alguna manera, este rompecabezas de habitabilidad se resolvió.
Los científicos han propuesto dos teorías principales. La primera es que la Tierra podría poseer algo así como un termostato, un mecanismo (o mecanismos) de retroalimentación que evita que el clima llegue a temperaturas fatales.
La segunda es que, de una gran cantidad de planetas, tal vez algunos lo logren por suerte, y la Tierra es uno de ellos. Este segundo escenario se hace más plausible por los descubrimientos en las últimas décadas de muchos planetas fuera de nuestro sistema solar, los llamados exoplanetas . Las observaciones astronómicas de estrellas distantes nos dicen que muchos tienen planetas orbitando alrededor de ellos, y que algunos tienen un tamaño, densidad y distancia orbital tales que teóricamente son posibles temperaturas adecuadas para la vida. Se ha estimado que hay al menos dos mil millones de estos planetas candidatos solo en nuestra galaxia.
A los científicos les encantaría viajar a estos exoplanetas para investigar si alguno de ellos ha igualado los mil millones de años de estabilidad climática de la Tierra. Pero incluso los exoplanetas más cercanos, los que orbitan alrededor de la estrella Proxima Centauri , están a más de cuatro años luz de distancia. Es difícil conseguir evidencia observacional o experimental.
En cambio, exploré la misma pregunta a través del modelado. Usando un programa de computadora diseñado para simular la evolución del clima en los planetas en general (no solo en la Tierra), primero generé 100,000 planetas , cada uno con un conjunto de retroalimentaciones climáticas diferente al azar. Las retroalimentaciones climáticas son procesos que pueden amplificar o disminuir el cambio climático; piense, por ejemplo, en el derretimiento del hielo marino en el Ártico, que reemplaza el hielo que refleja la luz solar por un mar abierto que absorbe la luz solar, lo que a su vez provoca más calentamiento y más derretimiento.
Para investigar qué tan probable era que cada uno de estos diversos planetas permaneciera habitable en escalas de tiempo (geológicas) enormes, simulé cada 100 veces. Cada vez, el planeta partió de una temperatura inicial diferente y estuvo expuesto a un conjunto aleatorio de eventos climáticos diferentes. Estos eventos representan factores que alteran el clima, como erupciones de supervolcanes (como el Monte Pinatubo pero mucho más grande) e impactos de asteroides (como el que mató a los dinosaurios). En cada una de las 100 carreras, se siguió la temperatura del planeta hasta que se volvió demasiado caliente o demasiado fría o hasta que había sobrevivido durante tres mil millones de años, momento en el que se consideró que había sido un posible crisol de vida inteligente.
Los resultados de la simulación dan una respuesta definitiva a este problema de habitabilidad, al menos en términos de la importancia de la retroalimentación y la suerte. Era muy raro (de hecho, solo una vez entre 100.000) que un planeta tuviera retroalimentaciones estabilizadoras tan fuertes que permaneciera habitable las 100 veces, independientemente de los eventos climáticos aleatorios. De hecho, la mayoría de los planetas que permanecieron habitables al menos una vez lo hicieron menos de 10 veces de cada 100. En casi todas las ocasiones en la simulación en las que un planeta permaneció habitable durante tres mil millones de años, fue en parte por suerte. Al mismo tiempo, se demostró que la suerte por sí sola era insuficiente. Los planetas que fueron diseñados especialmente para no tener retroalimentación en absoluto nunca permanecieron habitables; caminatas al azar, azotadas por los eventos climáticos, nunca duraron el curso.
Este resultado general, que los resultados dependen en parte de las reacciones y en parte de la suerte, es sólido. Todo tipo de cambios en el modelado no lo afectaron. Por consiguiente, la Tierra debe poseer algunas reacciones estabilizadoras del clima, pero al mismo tiempo, la buena suerte también debe haber estado involucrada en su permanencia habitable. Si, por ejemplo, un asteroide o una llamarada solar hubiera sido un poco más grande de lo que era, o hubiera ocurrido en un momento ligeramente diferente (más crítico), probablemente no estaríamos hoy aquí en la Tierra. Brinda una perspectiva diferente sobre por qué podemos mirar hacia atrás en la historia de la vida extraordinaria, enormemente extendida, que evoluciona, se diversifica y se vuelve cada vez más compleja hasta el punto en que nos dio origen.
Crédito de la imagen: PIRO4D de Pixabay
TOBY TYRRELL
Profesor de Ciencias del Sistema Terrestre, Universidad de Southampton
Toby Tyrrell es profesor de ciencia del sistema terrestre en el Centro Nacional de Oceanografía de Southampton, Universidad de Southampton. Se especializa en ciclos biogeoquímicos. Sus intereses de investigación incluyen:
- Cómo los organismos interactúan con sus entornos
- Biogeoquímica oceánica, tanto moderna como a lo largo de la historia de la Tierra
- Cambios químicos oceánicos durante eventos extremos en el pasado antiguo de la Tierra (por ejemplo, en los límites E / O y K / T)
- Ciclos marinos de N, P , C, Si
- Ecología del fitoplancton, en particular cocolitóforos Acidificación del
océano - Controles sobre la distribución de elementos biogénicos en el mar, ya sea por competencia ecológica entre grupos funcionales del fitoplancton o por otras causas
- Cómo la Tierra permaneció habitable durante 3.000 millones de años
