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Tomó evolución 3 o 4 mil millones de años para producir Homo sapiens. Si el clima hubiera fallado por completo solo una vez en ese tiempo, entonces la evolución se habría detenido 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% más luminoso desde que la vida evolucionó por primera vez. En teoría, esto debería haber causado que los océanos se evaporaran a estas alturas, dado que no eran en general congelado en la Tierra primitiva - esto se conoce como el "débil joven paradoja del sol”. 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 esos. 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 existen al menos 2 millones de estos planetas candidatos en nuestra galaxia solo.
Hay muchos exoplanetas ... pero ¿cuántos tienen un clima estable? Jurik Peter / Shutterstock
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 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 generó 100,000 planetas, cada uno con un conjunto de retroalimentación climática aleatoriamente diferente. 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 del sol por un mar abierto que absorbe la luz del sol, lo que a su vez provoca más calentamiento y más derretimiento.
Para investigar la probabilidad de que cada uno de estos diversos planetas permaneciera habitable en escalas de tiempo (geológicas) enormes, simulé cada uno 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 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 rastreó la temperatura del planeta hasta que se volvió demasiado caliente o demasiado fría o si había sobrevivido durante 3 mil millones de años, momento en el que se consideró que había sido un posible crisol de vida inteligente.
Alteración del clima: la erupción del Monte Pinatubo en Filipinas en 1991 arrojó tanta ceniza a la atmósfera que las temperaturas globales cayeron temporalmente 0.6°C. SRA Blaze Lipowski / picrílico
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 de cada 100,000) que un planeta tuviera una retroalimentación estabilizadora tan fuerte 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 diez veces de cada 100. En casi todas las ocasiones en la simulación, cuando un planeta permaneció habitable durante 3 millones de años, fue en parte por suerte. Al mismo tiempo, la suerte por sí sola demostró ser insuficiente. Los planetas que fueron diseñados especialmente para no tener retroalimentación en absoluto, nunca permanecieron habitables; las caminatas al azar, azotadas por los eventos climáticos, nunca duraron el curso.
Las ejecuciones repetidas en la simulación no fueron idénticas: se generaron 1,000 planetas diferentes al azar y cada ejecución dos veces. (a) resultados en la primera ejecución, (b) resultados en la segunda ejecución. Los círculos verdes muestran éxito (permanecieron habitables durante 3 mil millones de años) y fracaso negro. Toby Tyrrell, autor proporcionado
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 implicación, la Tierra debe poseer algunas retroalimentaciones estabilizadoras del clima pero al mismo tiempo buena fortuna también debe haber estado involucrado en permanecer 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.
El profesor Toby Tyrrell habla de su investigación.
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Sobre el Autor
Toby Tyrrell, profesor de ciencia del sistema terrestre, Universidad de Southampton
Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.
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