Los cambios en la Tierra, una oportunidad biológica

Nuestro planeta se halla más o menos entre el desierto helado de Marte y el infierno candente de Venus / Wikimedia - Autor: Edits by Pepedavila. Source image on Commons edited by Farry, credited by original uploader to "Martin Kornmesser", and later an anonymous edit re-credited it to "zaria mayers".

Analizado Marte con profundidad debemos volver a otros planetas para comprender el contexto de la formación de nuestra Tierra. Los cambios de esta brindaron grandes oportunidades biológicas que debemos comprender antes de iniciar nuestro viaje de 4.000 millones de años. Hablemos ahora de Venus y luego de las variables climáticas relacionadas con la Tierra. Éstas devinieron el germen de su evolución geológica y biológica.

 

David Rabadà | Catalunya Vanguardista  @DAVIDRABADA

Venus representa un planeta rocoso con grandes similitudes con nuestro planeta. De todas formas equivale a la antítesis del desierto helado en Marte mientras la Tierra equidista entre ambos. Venus posee una presión atmosférica cientos de veces mayor que la terrestre. Además está repleta de una densa atmósfera de dióxido de carbono que produce un efecto invernadero brutal con sus más de 400 grados centígrados. Por ello el agua sólo puede estar en estado gaseoso mientras sus coladas volcánicas se extienden cientos de veces más largas que las terrestres. Ante tal infierno tardan mucho más tiempo en fraguar que las terrestres recubriendo gran parte de los cráteres de impacto de su pasado. En fin, Venus, y bajo su averno, tampoco parece albergar vida.

Analizados Marte, Venus y la Tierra, vemos que su atmósfera condicionó en gran mesura su transformación. Los cambios climáticos, gran estandarte de lo devendrá en esta Evolución en la Tierra, han esculpido su eje fundamental. Ante ellos debemos analizar sus variables y consecuencias. Veamos ahora los principales en la Tierra.

Nuestro planeta se halla más o menos entre el desierto helado de Marte y el infierno candente de Venus. Gracias a ello contiene agua líquida

Nuestro planeta se halla más o menos entre el desierto helado de Marte y el infierno candente de Venus. Gracias a ello contiene agua líquida e infinitas posibilidades de evolución climática. Pero, ¿qué factores controlan los cambios meteorológicos terrestres?

En primer lugar tenemos la distribución de los continentes sobre el planeta. Las zonas emergidas sobre los océanos jamás han sido iguales, algo que la Tectónica de Placas explica hoy en día perfectamente. Ello ha generado distintos contextos donde los climas han sufrido sus cambios. Pongamos dos ejemplos extremos que la historia de la Tierra ha generado. Por un lado una concentración de los continentes en los polos y la otra su mayor situación en el ecuador. La primera situación hace que mucha radiación solar sea absorbida por la gran masa de océanos tropicales. Ello implicó etapas de gran calentamiento global como ocurrió durante los primeros periodos del Paleozoico. En cambio cuando los continentes se concentraron alrededor del ecuador reflejaron gran parte de la luz solar perdiéndose esta por el espacio y reduciendo las temperaturas medias terrestres.

Cambio climático en los últimos 500 millones de años en a base medidas del isótopo 18O. El clima actual (a la izquierda) es más frío que durante la mayor parte del Paleozoico. / Wikimedia – Esta figura fue originalmente preparada por Dragons Flight a partir de datos disponibles públicamente y es parte del proyecto Global Warming Art.

En lo anterior cabe añadir los descensos y subidas del nivel del mar. En ellos los continentes han visto expandidas o reducidas sus superficies con consecuencias climáticas y biológicas importantes. Las variaciones del nivel del mar se hallan regidas por distintas causas que ahora detallaremos.

Cuando las masas oceánicas ganan terreno a los continentes se las llama transgresiones, mientras que en sentido contrario regresiones. Ambas, transgresiones y regresiones, hallan dos rangos claros de evolución. A escala geológica podemos dividirlos entre lentos y rápidos. En los ralentizados y graduales hallamos el aporte o captación del agua por los glaciares a un ritmo medio de 10 mm por año, como también las fluctuaciones del volumen de las cuencas oceánicas a un ritmo de 0,6 mm por año.

En cambio en los transcursos rápidos tenemos las subidas y bajadas del fondo oceánico y de la forma del geoide terrestre con rangos de 10 a 30 mm por año, más fenómenos en la superficie dinámica del nivel del mar con cambios de 100 hasta 200 mm por año. Es decir, el nivel del mar sube y baja en función del volumen del agua en los océanos, de su dilatación en función de la temperatura y presión atmosférica, más los ascensos y descensos del fondo marino.

Cuando las masas oceánicas ganan terreno a los continentes se las llama transgresiones, mientras que en sentido contrario regresiones / Pixabay

Pero no sólo la distribución de las masas continentales y oceánicas afectó nuestra Evolución en la Tierra. De hecho la composición de la atmósfera devino un factor mucho mayor que la situación de las tierras emergidas. Son muchos los gases que absorben gran cantidad del calor solar y lo revierten a la Tierra. Pongamos por ejemplo el dióxido de carbono que hoy ronda los 400 ppm. Durante algunos momentos del Mesozoico rondó los 1300 ppm dando un clima tremendamente cálido durante casi toda la etapa de los dinosaurios. De hecho por encima de los 1.000 ppm los ciclos astronómicos, que en breve detallaremos, poco regularon el clima terrestre. Al predominar el efecto invernadero del dióxido de carbono los cambios orbitales y de rotación terrestres quedaron al margen del efecto atmosférico.

Marte, con una ínfima presión atmosférica apenas puede calentar la superficie del planeta deviniendo un gran desierto helado

Enlazando con lo anterior, la presión atmosférica también interviene en nuestro clima y biología. De hecho nuestra Tierra ostenta una presión atmosférica ideal para esta. Bajo ella puede existir agua líquida y con ello gran reactividad idónea para la vida. Distinto es el caso de Marte y Venus que ya detallamos. Marte, con una ínfima presión atmosférica apenas puede calentar la superficie del planeta deviniendo un gran desierto helado. Con tan poco aire este no puede captar la radiación solar y su escasa agua se halla congelada y muerta, como también la vida.

Los intentos de hallar biología en Marte son casi una quimera de muchos prejuicios humanos al no desear estar solos en el cosmos. La prueba es que la atmósfera de Marte se halla estable y sin injerencias biológicas desde hace millones de años. En la Tierra la vida altera y desequilibra continuamente la composición atmosférica bajo muchos ciclos, cosa que en Marte sabemos que no sucede. Sí que en este planeta se han hallado gases y minerales que en la Tierra sintetiza la vida (Nature y Science de abril de 2019), pero allí, en Marte, como también aquí, lo hicieron inicialmente los volcanes y las acciones hidrotermales.

En fin, que en Marte, y por mucho que deseemos no estar solos, no hay vida ni océanos, es más, el agua marciana se halla helada bajo el suelo marciano, su permafrost. Este se funde de vez en cuando bajo sus oscilaciones climáticas dando flujos de materiales en sus pendientes o cortos cursos torrenciales. Luego el viento barre parte de los materiales originando dunas en algunos lugares (erg) y desiertos de piedra en otros (reg).

Zona geotermal de Krisuvik / Flickr – Autor: Perec

Pero volviendo a la Tierra otro factor que ha regulado su evolución ha sido su actividad tectónica. Cuando ésta es elevada, y las dorsales oceánicas trabajan a destajo, la emisión de dióxido de carbono se hace muy elevada con el consecuente calentamiento. Pero cuando esta actividad tectónica se concentra en los continentes provocando multitud de volcanes y la elevación de grandes cordilleras heladas, predomina el efecto contrario enfriando muchas partes del planeta.

Ello sucede por dos razones, la excesiva meteorización de rocas expuestas al ascender los relieves, y la otra las partículas en suspensión expulsadas por los volcanes. La meteorización de las rocas roba gran cantidad de dióxido de carbono atmosférico y el polvo volcánico remite gran parte de la luz solar al espacio exterior. Ambas causas explicarían el largo invierno que a finales del Cretáceo quizás extinguió a los dinosaurios. Ya llegaremos a ello.

Una sola causa no resulta ser la única en cada momento climático, sino que nuestra meteorología proviene de la combinación de cientos de variables

También la expansión de grandes masas forestales regula el clima planetario. El suelo desnudo refleja gran parte de la luz solar al exterior, lo que conlleva alto riesgo de noches frías y contrastadas como ocurrió durante el clima desértico del Pérmico. En cambio cuando las selvas y los bosques se adueñan de grandes superficies continentales el efecto se invierte y suelen darse climas cálidos con temperaturas menos contrastadas como durante gran parte del Carbonífero. Cabe matizar, y como estamos viendo, que una sola causa no resulta ser la única en cada momento climático, sino que nuestra meteorología proviene de la combinación de cientos de variables. El clima deviene un sistema caótico muy difícil de describir y predecir a largo término.

 

Los efectos de la radiación solar en la Tierra

Pero una de las causas que mayor incide en la temperatura global terrestre es la cantidad de radiación solar que llega a la Tierra y la absorción de esta energía por su atmósfera. Por ejemplo sabemos que el Sol va transformando su hidrógeno en helio. Este proceso es el culpable que la radiación solar haya aumentado desde la formación de éste.

Hace unos 4.000 millones de años, y cuando la Tierra empezó a ser más o menos estable, la luz que recibía del Sol era un 25 por ciento inferior a la actual

Hace unos 4.000 millones de años, y cuando la Tierra empezó a ser más o menos estable, la luz que recibía del Sol era un 25 por ciento inferior a la actual. En otra escala temporal, mucho menor, hay las manchas solares que siguen ciclos de unos once años. Cuando el número de manchas aumenta, la intensidad solar también. La formación de éstas se halla ligada a los máximos magnéticos solares. Es decir, cuando el Sol aumenta su intensidad magnética también lo hace su radiación. Algunas anomalías de este ciclo de once años han sido las causantes de cambios bruscos en nuestro clima global. Por ejemplo entre el 1650 y el 1710 no hubo manchas solares (mínimo de Maunder), y ello provocó el inicio la Pequeña Edad del Hielo medieval.

Pero nuestra Evolución en la Tierra se halla ligada a otros ciclos que han condicionado sus grandes cambios. Éstos, y a una escala mucho mayor, han regulado la cantidad de luz solar que nos llega. La órbita solar no es circular sino elíptica, un hecho que conlleva cambios entre la distancia del Sol y la Tierra. De hecho de julio a enero el Sol se separa de nosotros unos 4.800 kilómetros. Sumado lo anterior al eje inclinado de rotación terrestre hace que la primavera y el verano sean más largos en el hemisferio norte que en el sur.

Para la evolución terrestre lo que tiene mayor importancia no es la órbita elíptica solar sino su cambio

Pero para la evolución terrestre lo que tiene mayor importancia no es la órbita elíptica solar sino su cambio. Más o menos cada 100.000 años esta elipse pasa de casi circular a totalmente elíptica. Este ciclo condiciona significativamente la distribución de las estaciones terrestres. Cuando la órbita solar tiende a ser circular las estaciones devienen más suaves mientras que durante su máximo elíptico estas se hacen más marcadas entre los dos hemisferios. Si a ello añadimos dos ciclos orbitales más, se explican bastante bien la alternancia de las glaciaciones terrestres.

Wikimedia / File:Solar Life Cycle.svg – Autor: Derivative work: NACLE2

Los cambios de la elipse solar no son los únicos que modulan el clima de la Tierra. Cabe añadir aquí dos más para definir los llamados ciclos de Milankovitch. Uno es la oscilación en la inclinación del eje terrestre de rotación y el otro el vaivén que este mismo realiza alrededor de los polos. La actual inclinación del eje de rotación con respecto al plano ecuatorial es de unos 23 grados, pero este, y cada 41.000 años, oscila entre los 21,6 y los 24,5 grados. Esta inclinación es la causante de nuestras estaciones al exponer a menor o mayor concentración los rayos solares sobre los hemisferios. Es decir, si la inclinación disminuye el contraste entre invierno y verano se hace más drástico y fuerte.

A todo lo anterior cabe añadir la migración más o menos circular que hace el eje de rotación alrededor de los polos. Esta cierra un ciclo cada 22.000 años, algo que condiciona el inicio de las estaciones terrestres. Si ahora combinamos los tres ciclos astronómicos anteriores, es decir, la excentricidad de la órbita terrestre más la oscilación en la inclinación de su eje de rotación, conjuntamente con el vaivén del polo de giro obtenemos los ciclos que un serbio descubrió allá por el 1920.

De 22,1 a 24,5° Rango de oblicuidad terrestre / Wikimedia

Milutin Milankovitch describió perfectamente la entrada y salida de las glaciaciones en base a aquellos ciclos astronómicos. Sólo pongamos un ejemplo, si la órbita solar se halla en su elipse máxima combinada con un mínimo de inclinación del eje de rotación, las estaciones hallan su mayor contraste, los inviernos trabajan a lo máximo y los hielos se expanden de lo lindo ante una posible glaciación que comienza su periplo.

Pero el clima terrestre no sólo de ciclos astronómicos, Tectónica de Placas, distribución de los continentes y gases invernadero se ha alimentado. Existen multitud de variables que lo hacen a veces imprevisible y caótico. Uno de ellos es la caída de meteoritos. Existen cálculos sobre qué tamaño debe tener un asteroide para que provoque un cambio climático global. Entre los 0,5 a los 5 kilómetros, y según dónde y con qué inclinación caiga, ya puede provocar una eyección de polvo que reduzca la insolación planetaria. Pero no tema que el asunto sucede cada muchos miles de años, casi millones, y nuestra Evolución en la Tierra le queda mucho por delante. Comencemos ahora por el principio, por el Eón Hadeano y su Tierra fundida.

Este artículo es la continuación de una serie titulada “Evolución en la Tierra“, a cargo de nuestro colaborador científico, David Rabadà.

Entrega anterior: Life on Mars or lies on Mars? (entrega 6)

Ver todas las entregas

Dejar comentario

Deja tu comentario
Pon tu nombre aquí