Titán puede ayudarnos a responder la paradoja del Sol débil

Durante primeros tiempos del Sistema Solar, la Tierra debió ser un mundo frio e inhóspito, una esfera primordial cubierta de agua, ya que el débil Sol proporcionaba menos energía que la que hoy nos ofrece

Esta paradoja del Sol débil ha intrigado a muchos investigadores durante décadas, pero ahora, tras echar un vistazo a la atmósfera de una de las lunas de Saturno, se ha sugerido una nueva solución.

Durante los dos primeros millones de años de existencia de la Tierra, el Sol era un 25 % más tenue de lo que es hoy en día, por lo que la temperatura media de la Tierra habría sido de hasta 25°C más fría. Y sin embargo, tenemos evidencias geológicas que nos muestran que nuestro planeta pudo mantener en estado liquido el agua en su superficie, a pesar de que la temperatura media de la superficie debería haber sido de unos -10°C.

Robin Wordsworth y Pierrehumbert Raymond, ambos de la Universidad de Chicago, le echaron un vistazo a Titán, la mayor luna de Saturno, tratando de resolver esta paradoja. A pesar de encontrarse lejos del Sol, Titán tiene líquido en su superficie, aunque hay que aclarar que no es agua lo que se encuentra en sus ríos y lagos. Debido a que su atmósfera contiene altas concentraciones de hidrógeno y nitrógeno y estos gases están bajo tanta presión, sus moléculas chocan constantemente, provocando una reacción química que atrapa la energía solar, de la misma forma que lo hacen los gases de efecto invernadero.

Wordsworth y Pierrehumbert crearon una simulación para determinar si una atmósfera rica en hidrógeno y nitrógeno podría provocar el mismo efecto en la antigua Tierra. Según su modelo, si la cantidad de hidrógeno en nuestra atmosfera alcanzase un 10 por ciento durante los primeros años de la Tierra, y el nitrógeno estuviese presente en concentraciones del doble o el triple de las actuales, la temperatura media de la superficie de la Tierra habría sido entre 10 y 15° C más alta.

Aunque Wordsworth admite que hay pocas evidencias geológicas de estos elevados niveles de hidrógeno y nitrógeno, señala varios factores que podrían haber creado esta atmósfera. El hidrógeno es lanzado a la atmósfera por los volcanes, y, aunque el modelo de los investigadores asume que la cantidad de hidrógeno liberado en esta era primordial sería similar al de hoy, los antiguos volcanes podrían haber emitido más hidrógeno.

Esta antigua atmósfera habría sido capaz de sostener más hidrógeno que el que existe en la actualidad, ya que los niveles de oxígeno serian mucho más bajos y, por lo tanto, sería menos probable que el hidrógeno se combinase con este oxigeno para formar agua. Durante estos comienzos de nuestro planeta, la vida seria escasa, los microbios consumidores de hidrógeno no alcanzarían los actuales valores, limitando su expansión y crecimiento debido a la falta de nutrientes.

Según Chris McKay, Centro de Inventigación Ames NASA en Moffett Field, California, este modelo es correcto, aunque añade la necesidad de encontrar importantes evidencias que muestren que existían esas elevadas concentraciones de hidrógeno y nitrógeno. Las bacterias que convierten el hidrógeno en metano son demasiado eficientes, comentó, y estas habrían eliminado rápidamente la mayor parte del hidrógeno de la atmósfera.

El estudio de Wordsworth y Pierrehumbert aparece en la revista Science, acompañado de un comentario de James Kasting de la Universidad Estatal de Pennsylvania. Kasting señala que los resultados del modelo también tienen implicaciones para la vida en los exoplanetas: altas concentraciones de hidrógeno en la atmósfera de un planeta podría indicar que éste puede albergar vida, incluso si hace frío y está lejos de su sol.

Sin embargo, el nuevo modelo no puede explicar un conjunto de huellas de gotas de lluvia fosilizadas que datan de los primeros días de la Tierra. El tamaño de estas huellas sugieren que las gotas de lluvia cayeron rápidamente a través de una delgada atmósfera similar a la nuestra, en lugar de hacerlo lentamente a través de una densa atmósfera con gases de efecto invernadero.

Como el hidrógeno es ligero, las gotas de lluvia que habrían atravesado esta atmosfera rica en gases de efecto invernadero, como el CO2 o el metano, lo harían mucho más rápidamente]; gases que forman parte de otras soluciones de la paradoja del Sol débil, dice Wordsworth. Sin embargo, las concentraciones de hidrógeno y nitrógeno establecidas por su modelo habrían frenado las gotas de lluvia demasiado como para ser compatibles con estas huellas.

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

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