La «paradoja del Sol débil», un misterio más sencillo de lo que parece

Investigadores estadounidenses aportan una nueva explicación a uno de los mayores enigmas de la ciencia: cómo la vida pudo desarrollarse en la fría Tierra de hace 3.000 millones de años

La «paradoja del Sol débil» es una de las mayores incógnitas de la Ciencia desde que fue expuesta por el famoso astrónomo Carl Sagan hace cuarenta años. Cuando la Tierra era todavía muy joven, hace unos 3.000 millones de años, los rayos del Sol apenas alcanzaban su superficie, ya que eran hasta un 30% más suaves de lo que son ahora. Sin embargo, el planeta no se congeló ni entró en una temprana edad de hielo que podría haber complicado el desarrollo de la vida. Muy al contrario, se mantuvo lo suficientemente cálido para que esta consiguiera arraigarse. Cómo pudo ser posible todavía es un enigma hoy en día, aunque diferentes equipos de investigadores han intentado aportar una solución con más o menos éxito. Ahora, científicos de la Universidad de Colorado Boulder creen tener una respuesta y aseguran que el misterio no es tan oscuro y complicado como se creía.

Los de Boulder escriben en la revista Astrobiology que todo lo que pudo haber sido necesario para mantener el agua líquida y la vida primitiva en la Tierra durante el eón Arcaico, hace unos 2.800 millones de años, eran cantidades atmosféricas razonables de dióxido de carbono, que se cree que estaban presentes en ese momento, y tal vezuna pizca de metano.

Para llegar a esta conclusión, el equipo utilizó por primera vezsofisticados modelos climáticos tridimensionales que se ejecutaron en el superordenador Janus de la universidad. El proyecto recurrió 6.000 horas de cálculo, un esfuerzo que para un ordenador personal requeriría diez años.

CO2 y una pizca de metano

«Nuestros modelos indican que el clima Arcaico pudo haber sidosimilar a nuestro clima actual, tal vez un poco más fresco. Incluso si la Tierra pasara por períodos glaciales en aquel entonces, todavía habría habido una gran cantidad de agua líquida en las regiones ecuatoriales, al igual que hoy en día», afirma Eric Wolf, autor principal de la investigación.

El modelo tiene en cuenta la atmósfera, el océano, la tierra, las nubes y los componentes del hielo marino, además de la radiación que permitió la absorción, emisión y dispersión de la energía solar y un cálculo preciso del efecto invernadero para la atmósfera inusual de la Tierra primitiva, donde no había oxígeno ni ozono, pero sí un montón de CO2 y posiblemente metano.

Según Wolf, la solución más simple a la «paradoja del Sol débil» implica el mantenimiento de aproximadamente 20.000 partes por millón (ppm) de gases de efecto invernadero CO2 y 1.000 ppm de metano en la atmósfera antigua hace unos 2.800 millones de años. Si bien esto puede parecer mucho en comparación con el actual 400 ppm de CO2 en la atmósfera, los estudios geológicos de las antiguas muestras de suelo apoyan la idea de que el CO2 probablemente podría haber sido tan alta durante ese período de tiempo. El metano se considera por lo menos 20 veces más potente como gas de efecto invernadero que el CO2 y podría haber jugado un papel importante en el calentamiento de la Tierra primitiva.

Océanos abiertos

Hay otras razones para creer que el CO2 fue mucho mayor en el Arcaico, según los investigadores. La superficie continental de la Tierra era más pequeña entonces, así que había menos erosión de la tierra y una menor liberación de minerales a los océanos. Como resultado hubo una transformación más pequeña de CO2 en piedra caliza en el océano. Del mismo modo, no había plantas con raíces en el Arcaico, que podrían haber acelerado la erosión de los suelos e indirectamente bajado la concentración atmosférica de CO2.

Otra solución para lograr un clima habitable pero ligeramente más fresco en las condiciones del Sol débil es que la atmósfera arcaica contuviera aproximadamente e 15.000 a 20.000 ppm de CO2 y no metano. «Incluso si la mitad de la superficie de la Tierra estaba por debajo de cero y la otra mitad por encima, todavía habría constituido un planeta habitable, ya que al menos el 50%de los océanos habría permanecido abiertos», dice Wolf.

Wolf cree que su estudio muestra que la paradoja no es definitivamente tan difícil como se pensaba en los últimos 40 años y que su modelo concuerda con un Tierra temprana lo suficientemente cálida para albergar vida.

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