La Tierra es aproximadamente un 29 por ciento de tierra y un 71 por ciento de océanos. ¿Qué importancia tiene esa mezcla para la habitabilidad? ¿Qué nos dice sobre la habitabilidad de los exoplanetas?
Hay muy pocos lugares en la Tierra donde la vida no tenga un punto de apoyo. Múltiples factores contribuyen a la habitabilidad general de nuestro planeta: abundante agua líquida, tectónica de placas, composición masiva, proximidad al Sol, la magnetosfera, etc.
¿Qué papel juega la proporción de océanos a tierra?
Nuestra comprensión de la habitabilidad es bastante cruda en este punto, aunque se basa en evidencia. Confiamos en la zona habitable alrededor de las estrellas para localizar exoplanetas potencialmente habitables. Es un factor que es fácil de determinar desde una gran distancia y se basa en el potencial de agua líquida en los planetas.
Todavía estamos dibujando una imagen más grande y detallada de la habitabilidad, y sabemos que cosas como la tectónica de placas, la composición a granel, una magnetosfera, la composición y la presión atmosférica, y otros factores juegan un papel en la habitabilidad.
Pero, ¿qué pasa con la proporción de océanos a tierra de un planeta?
Un nuevo estudio examina esa proporción en detalle. El estudio es “Diversidad de fracciones terrestres en planetas similares a la Tierra e implicaciones para su habitabilidad” El artículo ha sido enviado a la revista. Astrobiología y está disponible en el sitio de preimpresión arxiv.org. Todavía no ha sido revisado por pares.
Los autores son Dennis Höning y Tilman Spohn. Höning es del Instituto Potsdam para la Investigación del Impacto Climático en Alemania, donde se enfoca en la interfaz entre la física planetaria y las ciencias del Sistema Terrestre.
Spohn es el Director Ejecutivo del Instituto Internacional de Ciencias Espaciales en Berna, Suiza. Spohn también fue el investigador principal de la Módulo de aterrizaje InSight instrumento “topo”, el Paquete de propiedades físicas y flujo de calor (HP3.)
La tectónica de placas y los factores relacionados están en la raíz del problema. La tectónica de placas es el movimiento de las placas continentales en la superficie de la Tierra a medida que avanzan sobre el manto.
La tectónica de placas sigue siendo un área activa de investigación, e incluso con todo lo que hemos aprendido, todavía hay mucho que los científicos no saben.
Uno de los factores críticos en la tectónica de placas es el principio de la “cinta transportadora”. Dice que a medida que las placas se subducen hacia el manto en los límites de las placas convergentes, se crea una nueva corteza oceánica en los límites divergentes, lo que se denomina expansión del fondo marino. El resultado es que la relación tierra-océano de la Tierra se mantiene constante.
Si esa proporción se mantiene constante, otros factores también se mantienen constantes. Y si esos factores fomentan la biosfera, eso es bueno para la habitabilidad. Una de esas cosas son los nutrientes.
La tierra expuesta está sujeta a la intemperie, que mueve los nutrientes por todo el mundo. Las plataformas continentales de la Tierra son áreas biológicamente ricas. Una de las razones es que toda la escorrentía de nutrientes de los continentes termina en los estantes. Entonces, los continentes y sus plataformas contienen la mayor parte de la biomasa de la Tierra, mientras que hay mucha menos en las profundidades del océano.
El calor es otro factor en la tectónica de placas y la habitabilidad. Los continentes actúan como una manta sobre el manto, ayudando a la Tierra a retener el calor. Pero ese efecto general se ve moderado por el agotamiento de los elementos radiactivos en el manto.
La descomposición radiactiva de elementos como el uranio en el manto crea calor que queda atrapado por el efecto de manta de los continentes.
Al mismo tiempo, la renovación de la corteza a través de la tectónica trae más de estos elementos a la corteza, donde su calor se disipa de manera más eficiente.
El ciclo del carbono de la Tierra también es fundamental para sustentar la vida. Ese ciclo se ve afectado por la tectónica de placas y también por la relación tierra-océano. La meteorización de los continentes elimina el carbono de la atmósfera más o menos en equilibrio con el carbono emitido por el manto de los volcanes.
Luego está el contenido de agua en el manto. Más agua en el manto reduce la viscosidad del manto, definida como resistencia al flujo. El contenido de agua del manto es parte de un ciclo de retroalimentación con la temperatura del manto. A medida que entra más agua en el manto, fluye más fácilmente. Eso aumenta la convección, que libera más calor del manto.
Como explica el documento, todos estos factores están relacionados, generalmente en circuitos de retroalimentación.
Todos estos factores y otros se combinan en la Tierra para crear una habitabilidad robusta. Si la proporción de tierra a agua de la Tierra estuviera sesgada hacia más tierra, entonces el clima sería mucho más seco, y grandes porciones de los continentes podrían ser desiertos fríos y secos, y la biosfera podría no ser lo suficientemente grande como para producir una atmósfera rica en oxígeno.
Por el contrario, si había mucha más agua, puede haber una falta de nutrientes por la meteorización continental. Esa falta de nutrientes también prohíbe una biosfera lo suficientemente grande como para producir la atmósfera rica en oxígeno necesaria para la vida compleja y una biosfera más rica.
Hay una extraordinaria cantidad de detalles en la tectónica de la Tierra y es imposible modelarlo todo. Sobre todo porque los científicos no han llegado a un consenso sobre muchos de los detalles. Gran parte de ella está oculta a los investigadores. Todavía no tienen suficiente evidencia para sacar conclusiones sólidas.
Este estudio se basó en modelos científicos para comprender cómo los planetas tienen diferentes proporciones tierra-océano.
Höning y Spohn modelaron los tres procesos principales que crean la relación tierra-océano: crecimiento de la corteza continental, intercambio de agua entre los depósitos sobre y sobre la superficie (océanos, atmósfera) y en el manto, y enfriamiento por convección del manto.
Desde el papel:
“Estos procesos están vinculados a través de la convección del manto y la tectónica de placas con:
- fusión y vulcanismo relacionados con la zona de subducción, y erosión continental que rigen el crecimiento de los continentes
- agua del manto desgasificación a través del vulcanismo y regasificación a través de la subducción que gobierna el balance de agua
- transferencia de calor a través de la convección del manto que gobierna la evolución térmica”.
Los autores llegaron a un punto fundamental conclusión. “… la expansión de la cobertura continental en planetas similares a la Tierra está determinada por las fuerzas respectivas de la retroalimentación positiva y negativa en el crecimiento continental y por la relación entre la cobertura térmica y el agotamiento de los isótopos radiactivos sobre el crecimiento de la corteza continental”, afirman. escribe.
“La incertidumbre en estos valores de parámetros representa la principal incertidumbre en el modelo”.
Estos bucles de retroalimentación estarán presentes en cualquier planeta con actividad tectónica y agua. La fuerza relativa de estos bucles es difícil de cuantificar. Es probable que haya una cantidad desconcertante de factores en juego en toda la población de exoplanetas.
Ningún investigador puede modelar cada factor, pero esta investigación se reduce a los ciclos de retroalimentación entre todos los factores y si son positivos o negativos.
Una fuerte retroalimentación negativa “… conduciría a una evolución en gran medida independiente de las condiciones iniciales y de la historia temprana del planeta, lo que implicaría un único valor actual estable de la superficie continental”, afirman. concluir.
Sin embargo, los fuertes bucles de retroalimentación positiva crean resultados diferentes. “Sin embargo, para una fuerte retroalimentación positiva, el resultado de la evolución puede ser bastante diferente según las condiciones iniciales y la historia temprana”, afirman. escribe.
La pregunta es, ¿estos mismos bucles de retroalimentación dan forma a los exoplanetas? ¿Pueden los exoplanetas con tectónica de placas también alcanzar un equilibrio entre la cobertura terrestre y oceánica? ¿Un planeta del tamaño aproximado de la Tierra y con un presupuesto de calor similar terminará similar a la Tierra, con su estabilidad que permite la vida?
En primer lugar, la investigación muestra que tanto los planetas terrestres como los oceánicos son posibles, lo que no debería sorprender. Y, por supuesto, sabemos que los planetas mixtos como la Tierra son posibles.
en un papel anterior, el mismo par de autores concluyó que los planetas terrestres son el resultado más probable. El siguiente resultado más probable son los planetas oceánicos.
Los autores señalan que hay incertidumbres en todo este trabajo, por supuesto, y que faltan datos. Aún así, su trabajo arroja luz sobre los mecanismos que crean diferentes proporciones de tierra a océano en los planetas.
“Nuestra discusión tiene como objetivo proporcionar una mejor comprensión cualitativa de los procesos de retroalimentación; admitimos que nos faltan datos para una comprensión detallada de las diferencias cuantitativas”, dijeron. escribe.
Otros investigadores también han abordado este problema. A estudio de 2015 Observó planetas alrededor de enanas M, el tipo de estrella más común en la Vía Láctea, y donde es probable que encontremos la mayoría de los exoplanetas.
ese estudio encontraron “… una distribución bimodal similar del área de tierra emergida, con la mayoría de los planetas con su superficie completamente cubierta de agua o con una cantidad significativamente menor de agua superficial que la Tierra”, los autores escribe.
Sin embargo, ese estudio analizó otros factores y no se centró únicamente en el crecimiento continental.
¿Qué significa este estudio para la Tierra? ¿Cómo podemos responder a la pregunta del titular: “¿Cuál es la mejor mezcla de océanos a la tierra para un planeta habitable?”
Por antropocéntrico o terracéntrico que suene, podríamos estar viviendo de la respuesta.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.