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Cambio climáticoCXXXVI El cambio climático altera la rotación de la Tierra
Juan Carlos Tellechea
Cuando las masas de hielo de la Tierra se derriten, también cambia la manera en que nuestro planeta gira en el espacio. Investigadores de la Universidad Politécnica de Zúrich (ETH) han podido demostrar ahora cómo el cambio climático altera el eje de rotación de la Tierra y la duración del día. La velocidad de rotación, que antes dependía de la Luna, ahora también depende mucho más del clima.
Cuando los bloques de hielo de la superficie terrestre se derriten debido al cambio climático, la rotación de la Tierra y la duración del día también cambian como consecuencia de este desplazamiento de la masa. En pocas palabras, el eje de rotación de la Tierra se desplaza debido al cambio climático y a los movimientos del interior de la Tierra.
El movimiento polar asociado se desencadena por desplazamientos de masa, como el deshielo de las masas de hielo polares. Por primera vez, investigadores de la ETH de Zúrich han logrado explicar plenamente las diversas causas del movimiento polar a largo plazo en la modelización más completa realizada hasta la fecha, utilizando métodos de Inteligencia Artificial (IA).
Su modelo y sus observaciones muestran que el cambio climático y el calentamiento global influyen más en la velocidad de rotación de la Tierra que el efecto de la Luna, que ha determinado el aumento de la duración del día durante miles de millones de años.
El cambio climático está provocando el deshielo de las masas de hielo de Groenlandia y la Antártida. El agua de las regiones polares fluye hacia los océanos mundiales y, sobre todo, hacia la región ecuatorial.
El catedrático de Geodesia Espacial del Departamento de Ingeniería Civil, Medioambiental y Geomática de la ETH de Zúrich, Dr Benedikt Soja, explica que:.
Esto significa que se está produciendo un desplazamiento de masas que afecta a la rotación de la Tierra. Se puede imaginar como cuando una patinadora artística primero mantiene los brazos pegados al cuerpo durante una pirueta y luego los estira.
La rotación, inicialmente rápida, se ralentiza porque las masas se alejan del eje de rotación y aumenta la inercia física. En física se habla de la ley de conservación del momento angular, que también rige la rotación de la Tierra. Si la Tierra gira más lentamente, los días se alargan. Por tanto, el cambio climático también modifica la duración del día en la Tierra, aunque solo mínimamente.
Con el apoyo de la agencia espacial estadounidense NASA, investigadores de la ETH del grupo del profesor Benedikt Soja han publicado dos estudios recientes en las revistas "Nature Geoscience" y "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS) sobre cómo afecta el cambio climático al movimiento polar y a la duración del día.
El cambio climático supera la influencia lunar
A medida que la Tierra continúa calentándose, el cambio climático tendrá un mayor impacto en la velocidad de rotación de la Tierra en el futuro que el que ha tenido la Luna hasta la fecha. © 2024 by Adobe Stock.
En el estudio PNAS, los investigadores de la ETH muestran que el cambio climático también está aumentando la duración del día en varios milisegundos desde su duración actual de unos 86.400 segundos. Esto se debe a que el agua fluye desde los polos hacia latitudes más bajas y, por tanto, ralentiza la velocidad de rotación.
Otra causa de esta ralentización es la fricción de las mareas, provocada por la Luna. El nuevo estudio llega a una conclusión sorprendente: si los seres humanos siguen emitiendo más gases de efecto invernadero y la Tierra se calienta en consecuencia, esto tendría en última instancia un mayor impacto en la velocidad de rotación de la Tierra que el efecto de la Luna, que ha determinado el aumento de la duración del día durante miles de millones de años.
El catedrático Benedikt Soja concluye que:
"Los seres humanos influimos en nuestro planeta más de lo que creemos y esto se traduce naturalmente en una gran responsabilidad por el futuro de nuestro planeta".
El eje de rotación de la Tierra se desplaza
Los desplazamientos de masas en la superficie y el interior de la Tierra provocados por el deshielo no solo cambian la velocidad de rotación y la duración del día terrestre: como muestran los investigadores en Nature Geoscience, también desplazan el eje de rotación. Esto significa que los puntos donde el eje de rotación se encuentra realmente con la superficie de la Tierra se mueven.
Los investigadores pueden observar este movimiento polar; a largo plazo, es de unos diez metros cada cien años. No solo influye el deshielo de las capas de hielo, sino también los movimientos que se producen en el interior de la Tierra. Por ejemplo, en las profundidades del manto terrestre, donde la roca se vuelve viscosa debido a la alta presión, se producen desplazamientos durante largos lapsos. También hay flujos de calor en el núcleo externo de la Tierra, formado por metal líquido, que generan el campo magnético terrestre, pero también provocan desplazamientos de masas.
El académico Benedikt Soja y su equipo han demostrado cómo el movimiento de los polos es el resultado de los distintos procesos que tienen lugar en el núcleo, en el manto y en el clima de la superficie. Su estudio se publica ahora en la revista "Nature Geoscience":
El doctorando Mostafa Kiani Shahvandi, alumno del profesor Soja y autor principal del estudio, afirma que:
"Por primera vez, presentamos una explicación completa de las causas del movimiento polar de largo periodo. Ahora sabemos por qué y cómo se mueve el eje de rotación de la Tierra en relación con la corteza terrestre".
En su estudio "Nature Geoscience" destaca un hallazgo en particular: que los procesos sobre y en la Tierra están interconectados y se influyen mutuamente.
El profesor Dr Benedikt Soja explica que:
"El cambio climático provoca un movimiento del eje de rotación de la Tierra y parece que la dinámica del núcleo terrestre también está cambiando debido a la retroalimentación de la conservación del momento angular".
El doctorando Kiani Shahvandi añade que:
"Por tanto, el cambio climático en curso podría incluso tener un impacto en los procesos profundos del interior de la Tierra y llegar más lejos de lo que se suponía hasta ahora."
Sin embargo, hay pocos motivos de preocupación. Esto se debe a que estos efectos son pequeños y es poco probable que supongan un peligro.
Leyes físicas combinadas con IA
Los investigadores utilizaron las llamadas redes neuronales informadas por la física para su estudio sobre el movimiento polar. Se trata de métodos novedosos de inteligencia artificial (IA) en los que los investigadores se guían por leyes y principios físicos para desarrollar algoritmos de aprendizaje automático especialmente potentes y fiables. Kiani Shahvandi contó con el apoyo del profesor de matemáticas de la ETH Siddhartha Mishra, galardonado en 2023 con el Premio Rössler, el premio de investigación mejor dotado de la ETH de Zúrich, y especialista en este campo.
Gracias a los algoritmos creados por Kiani Shahvandi, fue posible registrar por primera vez todos los diferentes efectos en la superficie, en el manto terrestre y en el núcleo de la Tierra y modelizar sus posibles interacciones. Los resultados de los cálculos muestran los movimientos que han recorrido los polos de rotación de la Tierra desde 1900. Estos valores modelizados concuerdan perfectamente con los datos reales proporcionados por las observaciones astronómicas del pasado y por los satélites de los últimos treinta años, lo que permite hacer previsiones para el futuro.
Importante para los viajes espaciales
El profesor Dr Soja concluye afirmando que:
"Aunque la rotación de la Tierra solo cambie lentamente, este efecto debe tenerse en cuenta a la hora de navegar por el espacio, por ejemplo cuando una sonda espacial quiere aterrizar en otro planeta. Porque incluso una desviación de solo un centímetro en la Tierra puede convertirse en una desviación de cientos de metros en las enormes distancias. Aterrizar en un cráter concreto de Marte no funcionaría".
El resumen del estudio, publicado por la ETH Zúrich en su página de internet, fue escrito por la periodista científica Barbara Vonarburg.
Literatura
Kiani Shahvandi M, Adhikari S, Dumberry M, Modiri S, Heinkelmann R, Schuh H, Mishra S, Soja B: Contributions of core, mantle and climatological processes to Earth's polar motion. En: Nature Geoscience, Vol. 17, julio de 2024. S. 705-710. DOI: externe Seitehttps://doi.org/10.1038/s41561-024-01478-2call_made .
Kiani Shahvandi M, Adhikari S, Dumberry M, Mishra S, Soja B: The increasingly dominant role of climate change on length of day variations. En: Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS 2024, Vol. 121, No. 30, e2406930121. DOI: externe Seitehttps://doi.org/10.1073/pnas.2406930121call_made.
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