Un blog de ciencia para entender el funcionamiento del planeta y su relación con la historia de la humanidad
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La semana pasada vimos las dificultades que supone asignar una edad a un registro o a unos fósiles. Por otra parte, ya vimos que las variaciones orbitales dejaron su huella en los registros, y en la civilización egipcia, debido a los cambios en la cantidad de energía solar que llega a nuestro planeta y cómo Milanković fue capaz de reconstruirlas matemáticamente para los últimos 500000 años. Entonces, ¿por qué no reconstruir esa variaciones solares durante millones de años y que nos sirva de guía para poner edad a ciertos registros que varían en paralelo a ese forzamiento solar? ¿Es posible? Sí, pero sólo durante unas decenas de millones de años y aún así hay muchas dudas. Milanković logró calcular esa insolación considerando la precesión, la oblicuidad y la excentricidad de la órbita terrestre, las principales, aunque no las únicas, variaciones del movimiento de nuestro planeta que nos dice lo lejos que está del Sol y cómo está orientado hacia él. Sin embargo, la posición de La Tierra respecto del Sol no depende exclusivamente de La Tierra y el Sol, si no de todos aquellos cuerpos celestes que pueden afectar a la relación gravitacional Tierra-Sol. Y cuanto más grandes y/o cercanos, más van a afectar a esa relación Tierra-Sol. Así que si queremos un calculo preciso de cuánta irradiación solar recibe el planeta debemos de considerar la atracción gravitatoria del resto de cuerpos celestes del sistema solar. ¿Quiere eso decir que los cálculos de Milanković eran incorrectos? Pues sí, pero como sólo calculó por 500000 años la precisión fue suficientemente cercana como para considerarla correcta. Pero si quieres ir más atrás, el error se habría ido acumulando y sus resultados habrían sido completamente erróneos. Veamos un ejemplo con una tabla de calculo para ver cómo el error se acumula. Si tomamos una calculadora y calculamos 10 / 3 nos da 3.33333333333... y tantos “3” como permita la calculadora. Si hacemos el calculo inverso y calculamos 3.3333333333 x 3 nos dará 9.9999999999, es decir, tendremos un error de 0.0000000001. Pero si no somos demasiado exigentes y consideramos que un error menor o igual a 0.1 es suficientemente preciso, podemos considerar que 3.3 x 3 = 9.9 es un resultado suficientemente próximo a 10 como para considerarlo correcto. Sin embargo, si seguimos en nuestra serie hasta 100 sumando 3.3 al valor anterior terminaremos con 99, un error mucho mayor de 0.1. Así que si queremos tener la suficiente precisión para cuando lleguemos a 100, necesitaremos considerar dos decimales, 3.33, para tener un error de 0.1. Y lo mismo para llegar a 1000, necesitaremos considerar tres decimales, 3.333. Algo similar ocurre para calcular la irradiación que recibe La Tierra del Sol.
Si todavía quieres ir más atrás en el tiempo ya debes incluir la influencia de las lunas y pequeños cuerpos celestes y es entonces, cuando queremos calcular más allá de 60 millones de años, que nos encontramos con estos dos; Vesta y Ceres Vesta y Ceres son los dos cuerpos celestes con más masa del cinturón de asteroides. Y si era un lío meterse con todos los planetas, meterse en un campo de asteroides es algo que sólo hace Han Solo para escapar de Darth Vader. Estos dos cuerpos celestes tienen un movimiento caótico por lo que no se puede calcular su trayectoria, impredecible más allá de 400000 años. De hecho, no sólo por Vesta y Ceres, sino por lo muchos asteroides que hay y sus interacciones con los planetas se considera que todo el sistema solar tiene un movimiento caótico. Así que, de la misma manera que no se puede calcular el tiempo meteorológico más allá de cuatro o cinco días debido al carácter caótico de la circulación atmosférica, no se puede calcular más allá de 60 millones de años en la irradiación solar que llega a La Tierra debido al movimiento caótico que hay en el sistema solar. Algo interesante es que, ya que los astrónomos no pueden ir más hacia atrás, los paleoclimatólogos les están devolviendo el favor. Los registros de temperatura de hace más de 60 millones de años están ayudando a los astrónomos a reconstruir los movimientos orbitales en el sistema solar. Uno podría pensar, OK hay un problema más allá de 60 millones de años, pero antes sí podemos utilizar esa relación para datar mejor nuestros registros. Por desgracia no es tan sencillo y aunque algunos grandes patrones muestran esa relación, hay ciertos problemas difíciles de reconciliar más allá de los cálculos realizados referidos al problema de la distancia Sol-Tierra. Solo los diré de pasada. Primero, estamos asumiendo que la respuesta del planeta es inmediata y lineal al forzamiento solar, cuando no necesariamente es así. De hecho hay cosas extrañas como que hace 130000 años la consecuencia fue anterior a la causa, es decir, empezó un periodo cálido antes de que empezase el forzamiento solar, lo cual es una piedra muy grande en el zapato de la teoría. Pueden fijarse en la primera figura. Además, si queremos saber la insolación a una latitud determinada sería necesario calcular cómo "mira" La Tierra al Sol en cada momento, es decir, cómo está su eje de inclinado y no sólo qué tan lejos o cerca están La Tierra y el Sol. A esto último se añade el problema de la tectónica de placas que hace a que a lo largo de millones de años cambie la proporción de agua y tierra en la superficie, o entre los hemisferios, o la latitud de una placa, etc y que por lo tanto el planeta responda de forma diferente, lo que nos lleva al primero de estos tres problemas. Para terminar una curiosidad; en las siguientes figuras pueden ver cómo Iberia estuvo en latitud sur hace 300 millones de años. Parece que lo que hoy es Baja California sólo se la puede rastrear hasta hace 100 millones de años, lo que reduce mucho su cambio latitudinal. Esta entrada está en gran medida inspirada por la conferencia que Jacques Laskar, astrónomo francés, dio en el último congreso Internacional de Paleoceanografía.
Referencias y enlaces interesantes Variaciones orbitales (wikipedia) Estabilidad sistema Solar (wikipedia) Calculos de insolación solar de Laskar con enlaces a programas en Fortran Calculo paleolatitud Laskar et al., 2011. La2010: a new orbital solution for the long-term motion of the Earth Laskar et al., 2011b. Strong chaos induced by close encounters with Ceres and Vesta
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Noviembre 2017
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