El cambio climático está causando que las masas de hielo en Groenlandia y la Antártida se derritan. El agua de las regiones polares fluye hacia los océanos del mundo, especialmente hacia la región ecuatorial. “Esto significa que está ocurriendo un cambio de masa, y esto está afectando la rotación de la Tierra”, explica Benedikt Soja, profesor de Geodesia Espacial en el Departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y Geomática de la ETH Zurich.
“Es como cuando una patinadora artística realiza un pirueta, primero manteniendo los brazos cerca de su cuerpo y luego extendiéndolos”, dice Soja. La rotación inicial rápida se vuelve más lenta porque las masas se alejan del eje de rotación, aumentando la inercia física. En física, hablamos de la ley de conservación del momento angular, y esta misma ley también rige la rotación de la Tierra. Si la Tierra gira más lentamente, los días se alargan. Por lo tanto, el cambio climático también está alterando la duración del día en la Tierra, aunque solo mínimamente.
Con el apoyo de la agencia espacial estadounidense NASA, los investigadores de la ETH del grupo de Soja han publicado dos nuevos estudios en las revistas Nature Geoscience y Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) sobre cómo el cambio climático afecta el movimiento polar y la duración del día.
El cambio climático supera la influencia de la luna
En el estudio de PNAS, los investigadores de la ETH Zurich muestran que el cambio climático también está aumentando la duración del día en unos pocos milisegundos desde sus 86.400 segundos actuales. Esto se debe a que el agua fluye desde los polos hacia latitudes más bajas y, por lo tanto, ralentiza la velocidad de rotación.
Otra causa de esta desaceleración es la fricción de las mareas, que es provocada por la luna. Sin embargo, el nuevo estudio llega a una conclusión sorprendente: si los humanos continúan emitiendo más gases de efecto invernadero y la Tierra se calienta en consecuencia, esto finalmente tendría una mayor influencia en la velocidad de rotación de la Tierra que el efecto de la luna, que ha determinado el aumento en la duración del día durante miles de millones de años. “Nosotros los humanos tenemos un mayor impacto en nuestro planeta de lo que creemos”, concluye Soja, “y esto, naturalmente, nos coloca una gran responsabilidad por el futuro de nuestro planeta”.
El eje de rotación de la Tierra se está desplazando
Sin embargo, los cambios en la masa en la superficie de la Tierra y en su interior causados por el derretimiento del hielo no solo cambian la velocidad de rotación de la Tierra y la duración del día: como muestran los investigadores en Nature Geoscience, también alteran el eje de rotación. Esto significa que los puntos donde el eje de rotación realmente se encuentra con la superficie de la Tierra se mueven. Los investigadores pueden observar este movimiento polar, que, a largo plazo, llega a unos diez metros por cada cien años. No solo el derretimiento de las capas de hielo juega un papel aquí, sino también los movimientos que tienen lugar en el interior de la Tierra. En lo profundo del manto de la Tierra, donde la roca se vuelve viscosa debido a la alta presión, se producen desplazamientos durante largos períodos de tiempo. Y también hay flujos de calor en el metal líquido del núcleo externo de la Tierra, que son responsables tanto de generar el campo magnético de la Tierra como de provocar cambios en la masa.
En el modelado más completo hasta la fecha, Soja y su equipo han demostrado ahora cómo el movimiento polar resulta de los procesos individuales en el núcleo, en el manto y del clima en la superficie. Su estudio se publicó recientemente en la revista Nature Geoscience. “Por primera vez, presentamos una explicación completa de las causas del movimiento polar de largo período”, dice Mostafa Kiani Shahvandi, uno de los estudiantes de doctorado de Soja y autor principal del estudio. “En otras palabras, ahora sabemos por qué y cómo el eje de rotación de la Tierra se mueve en relación con la corteza terrestre”.
Un hallazgo en particular destaca en su estudio en Nature Geoscience: que los procesos en y en la Tierra están interconectados y se influyen mutuamente. “El cambio climático está provocando que el eje de rotación de la Tierra se mueva, y parece que la retroalimentación de la conservación del momento angular también está cambiando la dinámica del núcleo de la Tierra”, explica Soja. Kiani Shahvandi agrega: “El cambio climático en curso podría incluso estar afectando los procesos en lo profundo de la Tierra y tener un alcance mayor de lo que se suponía anteriormente”. Sin embargo, hay pocas razones para preocuparse, ya que estos efectos son menores y es poco probable que representen un riesgo.
Leyes físicas combinadas con inteligencia artificial
Para su estudio sobre el movimiento polar, los investigadores utilizaron lo que se conoce como redes neuronales informadas por la física. Estos son métodos novedosos de inteligencia artificial (IA) en los que los investigadores aplican las leyes y los principios de la física para desarrollar algoritmos de aprendizaje automático particularmente poderosos y confiables. Kiani Shahvandi recibió apoyo de Siddhartha Mishra, profesor de matemáticas en la ETH Zurich, quien en 2023 recibió el Premio Rössler de la ETH Zurich, el premio de investigación más dotado de la universidad, y quien es especialista en este campo.
Los algoritmos que desarrolló Kiani Shahvandi han permitido por primera vez registrar todos los diferentes efectos en la superficie de la Tierra, en su manto y en su núcleo, y modelar sus posibles interacciones. El resultado de los cálculos muestra cómo los polos de rotación de la Tierra se han movido desde 1900. Estos valores del modelo concuerdan perfectamente con los datos reales proporcionados por las observaciones astronómicas en el pasado y por los satélites en los últimos treinta años, lo que significa que también permiten pronósticos para el futuro.
Importante para viajes espaciales
“Incluso si la rotación de la Tierra está cambiando solo lentamente, este efecto debe tenerse en cuenta al navegar en el espacio, por ejemplo, al enviar una sonda espacial para aterrizar en otro planeta”, dice Soja. Incluso una ligera desviación de solo un centímetro en la Tierra puede crecer hasta una desviación de cientos de metros a través de las enormes distancias involucradas. “De lo contrario, no será posible aterrizar en un cráter específico en Marte”, dice.
Revista
Actas de la Academia Nacional de Ciencias
Título del artículo
El papel cada vez más dominante del cambio climático en las variaciones de la duración del día
Fecha de publicación del artículo
15-Jul-2024