Astronomía

¿Por qué la excentricidad orbital de la Tierra oscila con un período de aproximadamente 100.000 años?

¿Por qué la excentricidad orbital de la Tierra oscila con un período de aproximadamente 100.000 años?


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La excentricidad orbital de la Tierra varía con el tiempo de ser casi circular (excentricidad baja de 0,0034) y ligeramente elíptica (excentricidad alta de 0,058). Se necesitan aproximadamente 100.000 años para que la Tierra experimente un ciclo completo.

¿Por qué la excentricidad orbital de la Tierra oscila con un período de aproximadamente 100.000 años? ¿Cuál sería el conjunto más simple de condiciones y / o el menor número de sistemas corporales que llevarían a este tipo particular de variación periódica en la excentricidad?


Decir por qué se vuelve complicado más allá de "debido a Júpiter", pero para aclarar la cita, la afirmación "La excentricidad de la Tierra sigue un ciclo de 100.000 años" es vagamente cierta, pero también es una simplificación excesiva. De Wikipedia.

La órbita de la Tierra se aproxima a una elipse. La excentricidad mide la salida de esta elipse de la circularidad. La forma de la órbita de la Tierra varía entre casi circular (con la excentricidad más baja de 0.000055) y ligeramente elíptica (excentricidad más alta de 0.0679) 2 Su media geométrica o logarítmica es 0.0019. El componente principal de estas variaciones se produce con un período de 413.000 años (variación de excentricidad de ± 0,012). Otros componentes tienen ciclos de 95.000 años y 125.000 años (con un período de tiempo de 400.000 años). Ellos combinar libremente en un ciclo de 100.000 años (variación de −0,03 a +0,02).

Si el más alto es 0.0679 y las variaciones son 0.012 y hasta 0.03, eso es más del 50% de variación pico a pico. Eso es amplitud, no período, pero si miramos el gráfico, claramente no es un ciclo ordenado y ordenado, aunque está algo cerca de un período de 100.000 años (línea superior en el gráfico a continuación).

Fuente de imagen.

La causa de la variación de la excentricidad de la Tierra son los otros planetas, principalmente Júpiter, con Venus y quizás Marte (pequeño pero cercano) y Saturno también teniendo efectos. Si un planeta en particular es responsable de un período en particular es una buena pregunta. No estoy seguro.

En última instancia, esta es una versión del problema de los 3 cuerpos o, más específicamente, la perturbación orbital, que son matemáticas complicadas. Desafortunadamente, no puedo dar una buena explicación de por qué las perturbaciones gravitacionales duran aproximadamente 100.000 años o, más específicamente, 413.000, 95.000 y 125.000. Quizás alguien más pueda.

¿Cuál sería el conjunto más simple de condiciones y / o el menor número de sistemas corporales que conducirían a este tipo particular de variación periódica en la excentricidad?

La menor cantidad de cuerpos serían 3. Sol-Tierra-Luna es un ejemplo. La Luna experimenta una variación de excentricidad en un ciclo mucho más rápido que cualquiera de los planetas. El Sol, la Tierra, Júpiter o cualquier conjunto de Sol y dos planetas también funcionarían siempre que los planetas fueran lo suficientemente grandes y / o lo suficientemente cerca como para afectar las órbitas de cada uno y (creo) querría que los dos planetas no estén en resonancia orbital. . Eso podría crear un patrón diferente.


¿Por qué la excentricidad orbital de la Tierra oscila con un período de aproximadamente 100.000 años? - Astronomía

En este módulo, veremos los cambios naturales recientes en el clima de la Tierra y usaremos estos impulsores para comprender por qué ha cambiado el clima.

Después de leer este módulo, los estudiantes deberían poder

  • describir el clima cambiante del Cuaternario
  • explicar por qué los ciclos de Milankovitch explican las variaciones del clima durante el Cuaternario, en términos de períodos similares de variaciones orbitales y ciclos glaciales
  • Explicar cómo el sistema glaciar / climático está vinculado a través de retroalimentaciones de albedo.
  • describir cómo los sedimentos y los núcleos de hielo proporcionan información sobre climas pasados
  • utilizar los mecanismos que provocan el fraccionamiento de isótopos estables para predecir el impacto del cambio climático en los registros de isótopos estables

Introducción

En módulo Procesos climáticos Controles externos e internos vimos los principales impulsores del clima: la energía que proviene del Sol (insolación) y las propiedades del planeta que determinan cuánto tiempo permanece esa energía en el sistema terrestre (albedo, gases de efecto invernadero). En esta sección, veremos los cambios naturales recientes en el clima de la Tierra y utilizaremos estos impulsores para comprender por qué ha cambiado el clima.

El período más reciente de la historia geológica de la Tierra, que abarca los últimos 2.6 millones de años, se conoce como período Cuaternario. Este es un período importante para nosotros porque abarca todo el período durante el cual han existido los humanos: nuestra especie evolucionó hace unos 200.000 años. Examinaremos en detalle cómo ha cambiado el clima durante este período. Al comprender los procesos naturales recientes del cambio climático, podremos comprender mejor por qué los científicos atribuyen los cambios observados actualmente en el clima global como resultado de la actividad humana.

Clima cuaternario: información de los núcleos de hielo

¿Cómo sabemos del clima cuaternario? Después de todo, la mayor parte del período es anterior a la existencia humana, y solo hemos estado registrando las condiciones del clima durante unos pocos siglos. Los científicos pueden hacer juicios informados sobre los climas del pasado profundo mediante el uso de datos proxy.. Los datos proxy son información sobre el clima que se acumula a través de fenómenos naturales. En el módulo anterior, por ejemplo, discutimos cómo se han encontrado fósiles de cocodrilos de 60 millones de años en Dakota del Norte. Esto nos da información indirecta sobre el clima del período: que el clima de la región era más cálido de lo que es hoy. Aunque no son tan precisos como los datos climáticos registrados por instrumentos (como los termómetros), los datos indirectos se han recuperado de una amplia gama de fuentes naturales y proporcionan una imagen sorprendentemente precisa del cambio climático a lo largo del tiempo profundo.

Se ha recuperado un registro muy detallado de las condiciones climáticas pasadas de las grandes capas de hielo de Groenlandia y la Antártida. Estas capas de hielo están formadas por la nieve que cae sobre la superficie del hielo y se cubre con las nevadas posteriores. La nieve comprimida se transforma en hielo. Hace tanto frío en estos lugares polares que el hielo no se derrite ni siquiera en los veranos, por lo que el hielo puede acumularse durante cientos de miles de años. Debido a que el hielo en profundidades más bajas fue producido por nevadas progresivamente más tempranas, la edad del hielo aumenta con la profundidad y el hielo más joven está en la superficie. La capa de hielo de la Antártida tiene hasta tres millas de espesor. Se necesita mucho tiempo para acumular tanto hielo, y el hielo más antiguo que se encuentra en el fondo de la capa de hielo de la Antártida tiene alrededor de 800.000 años.

Los científicos perforan estas capas de hielo para extraer Núcleos de hielo, que registra información sobre climas pasados. Figura Núcleos de hielo muestra cómo se ven estos núcleos cuando se abren. Como los anillos de los árboles, los núcleos de hielo indican años de crecimiento. Observe cómo el núcleo central (que requirió más de una milla de perforación para extraerlo) tiene capas distintas, esto se debe a que las estaciones dejan una huella en las capas de nieve. Los científicos pueden usar esta impresión para ayudar a calcular la edad del hielo a diferentes profundidades, aunque la tarea se vuelve más difícil cuanto más profunda es la muestra del núcleo, ya que las capas de hielo se comprimen más. El hielo registra varios tipos diferentes de información climática: la temperatura del núcleo, las propiedades del agua que forma el hielo, el polvo atrapado y pequeñas burbujas sepultadas de la atmósfera antigua.

Núcleos de hielo Tres secciones diferentes de un núcleo de hielo. Las capas estacionales son más claras en la sección central (observe las bandas oscuras y claras). La sección más profunda (núcleo inferior) se toma desde casi dos millas hacia abajo y está coloreada de marrón por los escombros rocosos del suelo debajo del hielo. Fuente: Laboratorio Nacional de Núcleos de Hielo

Las moléculas de agua que forman el hielo registran información sobre la temperatura de la atmósfera. Cada molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno (y también tiene el nombre químico H2O). No todos los átomos de oxígeno son iguales; sin embargo, algunos son & # 8220livianos & # 8221 y otros & # 8220pesados ​​& # 8221. Estos diferentes tipos de oxígeno se denominan isótopos, que son átomos que tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones. El isótopo pesado de oxígeno (oxígeno 18 o 18 O) es más de un 10% más pesado que el isótopo ligero (oxígeno 16 o 16 O). Esto significa que algunas moléculas de agua pesan más que otras. Esto es importante porque las moléculas de agua más ligeras se evaporan más fácilmente del océano y, una vez en la atmósfera, es más probable que las moléculas de agua más pesadas se condensen y caigan en forma de precipitación. Como podemos ver en la Figura Esquema de oxígeno, el agua de las capas de hielo es más ligera (tiene una proporción más alta de 16 O en relación con 18 O) que el agua de los océanos.

El proceso de diferenciación entre moléculas de agua pesadas y ligeras depende de la temperatura. Si la atmósfera es cálida, hay más energía disponible para evaporar y retener el agua de 18 O más pesada en la atmósfera, por lo que la nieve que cae sobre las capas de hielo polar es relativamente más alta en 18 O.Cuando la atmósfera está fría, la cantidad de la energía es menor, por lo que menos 18 O llega a los polos para convertirse en hielo glacial. Podemos comparar la cantidad de 18 O en diferentes partes del núcleo de hielo para ver cómo ha cambiado la temperatura de la atmósfera y el clima.

Esquema de oxígeno El agua se vuelve más liviana a medida que viaja hacia los polos. El agua pesada (18O) cae de la atmósfera (como lluvia o nieve) antes de llegar a la capa de hielo. Esto significa que la nieve que forma el hielo glacial es más liviana que el agua del océano (tiene más de 16O que de 18O, en comparación con el agua del océano). Fuente: Robert Simmon, NASA GSFC, NASA Earth Observatory

Figura Temperatura de la Edad de Hielo muestra cómo se ve este registro durante los últimos 400.000 años. Las líneas azul y verde representan dos núcleos de hielo antártico diferentes (tomados del hielo a unas 350 millas de distancia) y las variaciones en los isótopos de oxígeno se convierten en cambios de temperatura. El eje y muestra el cambio de temperatura actual y el clima # 8217s está en cero: la línea discontinua. ¡Tenga en cuenta que el clima de la Tierra no ha sido estable! A veces, la temperatura es más alta de lo que es hoy; las líneas azul y verde son más altas que las punteadas hace unos 120.000 años, por ejemplo. Sin embargo, la mayoría de las veces el clima es mucho más frío que el actual: el valor más común es de alrededor de -6 o C (-13 o F). En promedio, la temperatura de la tierra entre 25.000 y 100.000 años atrás era unos 6 o C más baja que la actual. Estos cambios se pueden verificar dos veces midiendo la temperatura del hielo en los núcleos directamente. El hielo que tiene 30.000 años es de hecho más frío que el hielo que se fabrica hoy, tal como predicen los datos de isótopos.

Temperatura de la Edad de Hielo Las líneas azul y verde representan dos núcleos de hielo antártico diferentes (tomados del hielo a unas 350 millas de distancia) y las variaciones en los isótopos de oxígeno se convierten en cambios de temperatura. La línea roja representa el volumen global de hielo. El eje y muestra el cambio de temperatura actual y el clima # 8217 está en cero: la línea discontinua. Fuente: Robert A. Rohde

Cambio climático de cinco myr Una comparación de la edad del sedimento (eje x) y el cambio de temperatura a lo largo del tiempo (eje y izquierdo) derivado de las proporciones de isótopos de oxígeno (eje y derecho). La línea discontinua muestra el clima actual. Tenga en cuenta que el clima se está enfriando durante los últimos millones de años, pero es muy variable. En el último millón de años, el clima alterna entre condiciones cálidas y frías en una escala de tiempo de 100.000 años (& # 8220100 kyr ciclo & # 8221), antes de esto alternaba en un ciclo de 41.000 años. Ambos períodos son los mismos que los ciclos de Milankovitch. Estos núcleos sugieren que la temperatura actual es más alta que casi toda la del Cuaternario (los últimos 2,6 millones de años). Fuente: Jo Weber

Se cree que los cambios climáticos registrados en las capas de hielo son mundiales. Los mismos cambios climáticos observados en la Antártida también se encuentran en núcleos tomados de Groenlandia, que está al otro lado de la Tierra. Los datos de isótopos también se pueden tomar de sedimentos extraídos del fondo del océano, en todo el planeta, y estos núcleos también muestran los mismos cambios en el clima, alternando entre frío y cálido. Debido a que el sedimento oceánico se deposita durante millones de años, el sedimento puede dar una indicación del clima en todo el Cuaternario y más allá. Figura Cambio climático de cinco myr muestra cómo ha cambiado la temperatura a lo largo del tiempo (línea azul), en comparación con la actual (línea discontinua). La temperatura, en promedio, se ha vuelto más fría durante el Cuaternario, pero también parece oscilar entre períodos cálidos y fríos. Investigaremos estos cambios periódicos en la siguiente sección de este capítulo.

A medida que la nieve que cae se acumula en el suelo, pequeñas burbujas de aire quedan atrapadas en él. Estas burbujas se retienen a medida que la nieve se transforma en hielo y constituyen pequeñas muestras de la atmósfera antigua que se pueden analizar para averiguar si los cambios de temperatura (registrados en los isótopos de oxígeno) están relacionados con cambios en la atmósfera. La temperatura registrada por los isótopos en el hielo está directamente relacionada con la cantidad de dióxido de carbono en el aire atrapado (Figura Vostok Petit Data): las épocas con más dióxido de carbono también son épocas de alta temperatura.

La nieve que cae también captura y sepulta el polvo atmosférico, que es la capa superficial del suelo que levanta el viento y que es especialmente frecuente durante las sequías. El hecho de que se produzca más polvo en el hielo acumulado durante los períodos fríos sugiere que el clima glacial era seco, además de frío.

Vostok Petit Data Estos gráficos representan cómo los cambios en la temperatura, inferidos de los cambios en las proporciones de isótopos (línea azul) y # 8211, corresponden a los cambios en el dióxido de carbono atmosférico (línea verde) y el polvo (línea roja) durante los últimos 400.000 años, según se registra en un núcleo de hielo extraído de Antártida. El dióxido de carbono varía directamente con la temperatura: cuanto más cálido es el clima, mayor es el nivel de dióxido de carbono. El polvo atmosférico es más alto durante los períodos más fríos (como hace 25.000 y 150.000 años). Fuente: William M. Connolley produjo una figura utilizando datos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, Departamento de Comercio de los Estados Unidos, rama de Paleoclimatología, Vostok Ice Core Data.

Clima cuaternario - Ciclismo entre glaciares e interglaciares

Tierra de la Edad de Hielo Una impresión artística de la Tierra durante una edad de hielo. Tenga en cuenta que las partes del norte de América del Norte y Europa (incluidos Canadá y Escandinavia) están completamente cubiertas por capas de hielo. Fuente: Ittiz

Durante el Cuaternario, la Tierra ha experimentado un ciclo entre períodos glaciares (a veces denominados & # 8220edades de hielo & # 8221) y períodos interglaciares. El hielo estaba en su extremo más reciente hace unos 20.000 años en un período conocido como Último Máximo Glacial, o LGM. Como podemos ver en el registro del núcleo de hielo, el clima del Cuaternario suele ser frío (ver Figura Temperatura de la Edad de Hielo), con largos períodos de frío interrumpidos por períodos más cortos (10.000 años, más o menos) de condiciones más cálidas, como las que experimentamos hoy. En muchos sentidos, nuestro clima actual es excepcional: durante la mayor parte de la existencia humana, la Tierra ha sido un lugar mucho más frío.

¿Cómo era la Tierra durante estos períodos glaciales? Casi todo el mundo estaba frío, las temperaturas medias eran alrededor de 6 o C (-13 o F) más frías que en la actualidad. Tales condiciones permiten que las capas de hielo crezcan; gran parte de América del Norte, Asia y Europa estaban cubiertas por hielo de una milla de espesor (ver Figura Tierra de la Edad de Hielo). Debido a que este hielo estaba hecho de agua que alguna vez estuvo en los océanos, los niveles del mar eran mucho más bajos. En el LGM, el nivel del mar era unos 120 metros (o unos 400 pies) más bajo de lo que es hoy. A medida que los mares se retiraron, los continentes se hicieron más grandes, creando puentes terrestres que unían Asia con América del Norte, Gran Bretaña con Europa y Australia con Papúa Nueva Guinea.

Durante los períodos glaciales, el clima también fue mucho más seco, como lo demuestra el aumento del polvo atmosférico (Figura Vostok Petit Data). Las tierras en y cerca de los polos estaban cubiertas de hielo, y los pastizales secos ocuparon áreas donde se encuentran hoy los bosques templados. Los desiertos eran mucho más grandes de lo que son ahora, y las selvas tropicales, que tienen menos agua y menos calor, eran pequeñas. Los animales y plantas de los períodos glaciares eran diferentes en su distribución de lo que son hoy, ya que se adaptaron a estas diferentes condiciones. Fósiles de mastodontes (Figura Caballero Mastodonte) se han encontrado en todo lo que hoy es Estados Unidos, incluso en Florida, que actualmente disfruta de un clima subtropical.

Caballero Mastodonte La impresión de un artista de un mastodonte, un mamífero parecido a un elefante con una gruesa capa de lana. Se han encontrado fósiles de mastodonte que datan de períodos glaciares pasados ​​en América del Norte, desde Florida hasta Alaska. Fuente: Charles R. Knight

Durante los períodos glaciales, los humanos no hubieran podido ocupar el globo como lo hacen hoy porque todas las masas de tierra experimentaron diferentes condiciones climáticas. Algunos países del presente no podrían existir, ya que estarían casi completamente cubiertos por hielo. Como ejemplos, busque Canadá, Islandia y el Reino Unido en la Figura 800pn Hoja de hielo del norte.

Ciclos Milankovitch

¿Por qué la Tierra ha pasado por climas cálidos y fríos a lo largo del Cuaternario? Como aprendimos en el módulo anterior, el clima de la Tierra está controlado por varios factores diferentes: la insolación, los gases de efecto invernadero y el albedo son todos importantes. Los científicos creen que los cambios en la insolación son responsables de estos cambios climáticos, y la insolación varía como resultado de las oscilaciones en la órbita de la Tierra.

La órbita de la Tierra no es fija, cambia regularmente con el tiempo. Estos cambios periódicos en la órbita de la Tierra y # 8217 nombrados se conocen como Ciclos de Milankovitch y se ilustran en la Figura Ciclos Milankovitch. Los cambios en la órbita de la Tierra alteran el patrón de insolación que recibe la Tierra. Hay tres formas principales en las que varía la órbita de la Tierra:

    (o Forma orbital). La órbita de la Tierra no es perfectamente circular, sino que sigue una elipse. Esto significa que la Tierra está, a lo largo del año, a veces más cerca y a veces más lejos del Sol. Actualmente, la Tierra está más cerca del Sol a principios de enero y más lejos del Sol a principios de julio. Esto cambia la cantidad de insolación en un pequeño porcentaje, por lo que las estaciones del hemisferio norte son un poco más suaves de lo que serían si el orbital fuera circular (veranos más fríos e inviernos más cálidos). La forma orbital cambia con el tiempo: la Tierra se mueve entre ser casi circular y ser ligeramente elíptica. Hay dos períodos principales durante los cuales se produce este cambio, uno tarda alrededor de 100.000 años (este es el tiempo durante el cual la órbita pasa de ser circular a elíptica y de nuevo a circular), otro tarda alrededor de 400.000 años. (u oblicuidad).El eje de la Tierra gira en un ángulo con respecto a su órbita alrededor del Sol; actualmente este ángulo es de 23,5 grados (este ángulo se conoce como inclinación axial). Esta diferencia en la órbita crea las estaciones (ya que cada hemisferio se turna para inclinarse hacia el Sol y alejarse del mismo a lo largo del año). Si el eje de giro se alineara con la dirección de la órbita de la Tierra y (de modo que el ángulo de inclinación fuera cero), ¡no habría estaciones! Esta inclinación axial también cambia con el tiempo, variando entre 22,1 y 24,5 grados. Cuanto mayor sea el ángulo, mayor será la diferencia de temperatura entre el verano y el invierno. Se necesitan aproximadamente 41.000 años para que la inclinación axial cambie de un extremo al otro y viceversa. Actualmente, la inclinación axial está a medio camino entre los dos extremos y está disminuyendo, lo que hará que las estaciones sean más débiles (veranos más fríos e inviernos más cálidos) durante los próximos 20.000 años. La dirección del eje de rotación de la Tierra también cambia con el tiempo en relación con las estrellas. Actualmente, el Polo Norte apunta hacia la estrella Polaris, pero el eje de rotación oscila entre apuntar a esa estrella y la estrella Vega. Esto impacta el clima de la Tierra, ya que determina cuándo ocurren las estaciones en la órbita de la Tierra. Cuando el eje apunta a Vega, el verano máximo del hemisferio norte es en enero, no en julio. Si esto fuera cierto hoy, significaría que el hemisferio norte experimentaría estaciones más extremas, porque enero es cuando la Tierra está más cerca del Sol (como se discutió anteriormente en excentricidad). Este ciclo tarda unos 20.000 años en completarse.

Los tres ciclos descritos anteriormente tienen diferentes períodos, todos los cuales son largos para los estándares humanos: 20.000, 40.000, 100.000 y 400.000 años. Si miramos los datos de temperatura de los núcleos de hielo y sedimentos, vemos que estos períodos se reflejan en el clima de la Tierra. En los últimos millones de años aproximadamente, la excentricidad de 100.000 años en la órbita ha determinado el momento de las glaciaciones, y antes de eso, la inclinación axial de 40.000 años era dominante (Figura Cambio climático de cinco myr). Estos ciclos han sido importantes durante mucho tiempo, los geólogos incluso han encontrado evidencia de estos períodos en rocas que tienen cientos de millones de años.

Pero, ¿cómo cambian nuestro clima los Ciclos de Milankovitch? Estos ciclos orbitales no tienen mucho impacto en el total insolación que recibe la Tierra: sólo cambian la momento de esa insolación. Dado que la insolación total no cambia, estas variaciones orbitales tienen el poder de hacer que las estaciones de la Tierra sean más fuertes o más débiles, pero la temperatura media anual debería permanecer igual. La mejor explicación para los cambios a largo plazo en la temperatura media anual es que los ciclos de Milankovitch inician una retroalimentación positiva que amplifica el pequeño cambio en la insolación.

La insolación y la retroalimentación del albedo

Hoy en día, la órbita de la Tierra no es muy excéntrica (es casi circular), pero al comienzo de cada uno de los períodos recientes de la edad de hielo, la órbita era mucho más elíptica. Esto significó que la Tierra estaba más lejos del sol durante los veranos del hemisferio norte, reduciendo la insolación total. Una insolación más baja significaba que los meses de verano eran más suaves de lo que serían de otra manera, con temperaturas más frescas. Las temperaturas de verano también eran más bajas cuando la inclinación axial de la Tierra era menor, por lo que los dos parámetros orbitales diferentes podrían reforzarse mutuamente los efectos, en este caso produciendo veranos especialmente suaves.

Se cree que estos suaves veranos del norte produjeron una retroalimentación de albedo que hizo que todo el planeta entrara en una era de hielo. El hemisferio norte tiene continentes cerca de los polos: Europa, Asia y América del Norte. Hoy, estos continentes tienen climas en gran parte templados. Durante el invierno, la nieve cae en gran parte del territorio (ver Figura Superficie de la Tierra en febrero sin cobertura de nubes en el módulo anterior) solo para derretirse durante los meses de verano. Si los veranos no son lo suficientemente calurosos como para derretir toda la nieve y el hielo, los glaciares pueden avanzar cubriendo una mayor parte de la tierra. Debido a que el hielo tiene un alto albedo, se refleja más luz solar que antes y la Tierra se enfría. Esto crea una retroalimentación positiva, ya que las condiciones más frías permiten que el hielo avance más, lo que, a su vez, aumenta el albedo y enfría la Tierra. Finalmente, una gran proporción de los continentes del norte se cubrió de hielo (Figura 800pn Hoja de hielo del norte).

800pn Hoja de hielo del norte Cobertura glacial (azul claro) del hemisferio norte durante las edades de hielo. Fuente: Hannes Grobe

Este proceso de retroalimentación positiva también funciona en la otra dirección. Los períodos interglaciares comienzan cuando los parámetros orbitales crean veranos inusualmente cálidos, que derriten parte del hielo. Cuando las capas de hielo se encogen, el albedo de la Tierra disminuye, lo que calienta aún más el sistema. Las gigantescas capas de hielo del norte se marchitaron en unos pocos miles de años a medida que los veranos cálidos y el albedo decreciente trabajaban juntos.

Estos ciclos de enfriamiento y calentamiento alternos también están relacionados con cambios en la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera. Como observamos en la Figura Vostok Petit Data, el clima contiene niveles más altos de dióxido de carbono durante los períodos interglaciares. Aunque esto parece tener sentido (el dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero y, por lo tanto, debería producir climas más cálidos), también es un enigma, porque no está claro cómo los cambios en los ciclos de Milankovitch conducen a niveles más altos de dióxido de carbono en la atmósfera. Está claro que estos cambios en el dióxido de carbono son importantes para que el cambio de temperatura entre los períodos interglacial y glacial sea tan extremo. Se han propuesto varias hipótesis diferentes para explicar por qué los períodos glaciales producen niveles más bajos de dióxido de carbono (puede estar relacionado con la forma en que los cambios físicos influyen en la capacidad de los ecosistemas de la Tierra para absorber dióxido de carbono: tal vez los niveles más bajos del mar aumentan el suministro de nutrientes en el océano , o la caída del nivel del mar destruye los arrecifes de coral, o el polvo rico en hierro de los nuevos desiertos fertiliza los océanos), pero aún queda por hacer más trabajo sobre esta cuestión.

A todos nos preocupa que existan lagunas en nuestra comprensión de cómo operan las reacciones entre la insolación, el albedo y los gases de efecto invernadero, ya que dificulta predecir las consecuencias de cualquier cambio en el sistema climático. El nivel actual de dióxido de carbono atmosférico no tiene precedentes en la experiencia humana, está en el nivel más alto jamás registrado en el Cuaternario. ¿El aumento actual de gases de efecto invernadero conducirá a una retroalimentación positiva, calentando aún más la Tierra?

Preguntas de revisión

En el texto, discutimos cómo el hielo polar tiene una proporción menor de 18 O a 16 O (es decir, tiene proporcionalmente menos agua isotópica pesada) que el agua del océano. El hidrógeno también tiene isótopos, los dos más comunes son el hidrógeno-1 (1 H) y el hidrógeno-2 (2 H, también conocido como deuterio). El agua está compuesta de hidrógeno y oxígeno, y los científicos analizan ambos elementos al examinar los núcleos de hielo. ¿Predice que las capas de hielo polar tendrían una proporción más alta o más baja de 1 H a 2 H que el agua del océano? ¿Las temperaturas globales más frías aumentarán o disminuirán la cantidad de 2 H en el hielo polar?

En el texto, discutimos cómo el hielo polar tiene una proporción menor de 18 O a 16 O (es decir, tiene proporcionalmente menos agua de isótopos pesados) cuando el clima es más frío. También discutimos cómo los cambios en la proporción de 18 O a 16 O en los núcleos de sedimentos también pueden usarse para determinar el clima y la temperatura promedio. En los sedimentos oceánicos, la proporción de 18 O a 16 O aumenta cuando el clima es más frío (es decir, tiene proporcionalmente más agua isotópica pesada). Explica por qué las proporciones de isótopos en los sedimentos oceánicos tienen la reacción opuesta a las del hielo polar.

Hay tres formas diferentes en las que la órbita de la Tierra cambia a través del tiempo. ¿Qué combinación de parámetros orbitales es más probable que inicie una edad de hielo? (Sugerencia: las edades de hielo requieren veranos frescos en el norte).


¿Por qué la Tierra tarda 365 días en orbitar el sol?

tierra está más cerca de la sol y gira alrededor eso en aproximadamente 365 dias. Oraciones: tierra gira alrededor del Sol en 365 dias, 5 horas, 59 minutos y 16 segundos. El tiempo un planeta toma a girar alrededor del sol se llama año.

Además, ¿la tierra tarda exactamente 24 horas en rotar? La rotación de la tierra es el rotación del planeta tierra alrededor de su propio eje. La tierra gira una vez en aproximadamente 24 horas con respecto al sol, pero una vez cada 23 horas, 56 minutos y 4 segundos con respecto a otras estrellas distantes (ver más abajo). La rotación de la tierra se está desacelerando ligeramente con el tiempo, por lo que un día era más corto en el pasado.

También sepa, ¿cuánto tiempo tarda la Tierra en orbitar el sol?

¿Se acerca la órbita de la Tierra al Sol?

No somos acercarse hacia sol, pero los científicos han demostrado que la distancia entre los sol y el tierra está cambiando. La sol brilla al quemar su propio combustible, lo que hace que pierda lentamente potencia, masa y gravedad. Los soles gravedad más débil a medida que pierde masa hace que la tierra para lentamente moverse lejos de ella.


Contenido

Los seres humanos juegan un papel clave en la biosfera, con una gran población humana que domina muchos de los ecosistemas de la Tierra. [3] Esto ha resultado en una extinción masiva generalizada y continua de otras especies durante la época geológica actual, ahora conocida como la extinción del Holoceno. La pérdida a gran escala de especies causada por la influencia humana desde la década de 1950 se ha denominado crisis biótica, con un estimado del 10% del total de especies perdidas a partir de 2007. [6] Al ritmo actual, alrededor del 30% de las especies están en riesgo. de extinción en los próximos cien años. [17] El evento de extinción del Holoceno es el resultado de la destrucción del hábitat, la distribución generalizada de especies invasoras, la caza y el cambio climático. [18] [19] En la actualidad, la actividad humana ha tenido un impacto significativo en la superficie del planeta. Más de un tercio de la superficie terrestre ha sido modificada por acciones humanas, y los humanos utilizan aproximadamente el 20% de la producción primaria mundial. [4] La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado cerca del 50% desde el inicio de la Revolución Industrial. [3] [20]

Se ha pronosticado que las consecuencias de una crisis biótica persistente durarán al menos cinco millones de años. [7] Podría resultar en una disminución de la biodiversidad y homogeneización de biotas, acompañada de una proliferación de especies oportunistas, como plagas y malezas. También pueden surgir especies nuevas en taxones particulares que prosperen en ecosistemas dominados por el ser humano y que rápidamente se diversifiquen en muchas especies nuevas. Es probable que los microbios se beneficien del aumento de nichos ambientales enriquecidos con nutrientes. No es probable que surjan nuevas especies de grandes vertebrados existentes y es probable que las cadenas alimentarias se acorten. [5] [21]

Existen múltiples escenarios de riesgos conocidos que pueden tener un impacto global en el planeta. Desde la perspectiva de la humanidad, estos se pueden subdividir en riesgos de supervivencia y riesgos terminales. Los riesgos que los humanos se plantean a sí mismos incluyen el cambio climático, el mal uso de la nanotecnología, un holocausto nuclear, la guerra con una superinteligencia programada, una enfermedad generada por ingeniería genética o un desastre causado por un experimento de física. De manera similar, varios eventos naturales pueden representar una amenaza apocalíptica, incluida una enfermedad muy virulenta, el impacto de un asteroide o cometa, el efecto invernadero desbocado y el agotamiento de los recursos. También puede existir la posibilidad de una infestación por una forma de vida extraterrestre. [22] Las probabilidades reales de que ocurran estos escenarios son difíciles, si no imposibles, de deducir. [8] [9]

Si la especie humana se extingue, entonces las diversas características ensambladas por la humanidad comenzarán a decaer. Las estructuras más grandes tienen una vida media de desintegración estimada de unos 1.000 años. Lo más probable es que las últimas estructuras sobrevivientes sean minas a cielo abierto, grandes rellenos sanitarios, carreteras principales, cortes anchos de canales y presas de flanco de relleno de tierra. Algunos monumentos de piedra masivos como las pirámides de la necrópolis de Giza o las esculturas del monte Rushmore pueden sobrevivir de alguna forma después de un millón de años. [9] [a]

A medida que el Sol orbita la Vía Láctea, las estrellas errantes pueden acercarse lo suficiente como para tener una influencia disruptiva en el Sistema Solar. [23] Un encuentro estelar cercano puede causar una reducción significativa en las distancias del perihelio de los cometas en la nube de Oort, una región esférica de cuerpos helados que orbitan a medio año luz del Sol. [24] Tal encuentro puede desencadenar un aumento de 40 veces en el número de cometas que llegan al interior del Sistema Solar. Los impactos de estos cometas pueden desencadenar una extinción masiva de la vida en la Tierra. Estos encuentros perturbadores ocurren en promedio una vez cada 45 millones de años. [25] El tiempo medio para que el Sol choque con otra estrella en el vecindario solar es de aproximadamente 30 billones (3 × 10 13) de años, que es mucho más largo que la edad estimada del Universo, aproximadamente 13,8 mil millones de años. Esto puede tomarse como una indicación de la baja probabilidad de que tal evento ocurra durante la vida de la Tierra. [26]

La energía liberada por el impacto de un asteroide o cometa con un diámetro de 5 a 10 km (3 a 6 millas) o más es suficiente para crear un desastre ambiental global y causar un aumento estadísticamente significativo en el número de extinciones de especies. Entre los efectos nocivos resultantes de un evento de impacto importante se encuentra una nube de eyecta de polvo fino que cubre el planeta, lo que impide que la luz solar directa llegue a la superficie de la Tierra, lo que reduce la temperatura de la tierra en aproximadamente 15 ° C (27 ° F) en una semana y detiene la fotosíntesis. durante varios meses (similar a un invierno nuclear). Se estima que el tiempo medio entre impactos importantes es de al menos 100 millones de años. Durante los últimos 540 millones de años, las simulaciones demostraron que tal tasa de impacto es suficiente para causar cinco o seis extinciones masivas y entre 20 y 30 eventos de menor gravedad. Esto coincide con el registro geológico de extinciones significativas durante el Eón Fanerozoico. Se puede esperar que estos eventos continúen. [27]

Una supernova es una explosión cataclísmica de una estrella. Dentro de la galaxia Vía Láctea, las explosiones de supernovas ocurren en promedio una vez cada 40 años. [28] Durante la historia de la Tierra, es probable que se hayan producido múltiples eventos de este tipo a una distancia de 100 años luz, conocida como supernova cercana a la Tierra. Las explosiones dentro de esta distancia pueden contaminar el planeta con radioisótopos y posiblemente impactar la biosfera. [29] Los rayos gamma emitidos por una supernova reaccionan con el nitrógeno de la atmósfera y producen óxidos nitrosos. Estas moléculas provocan un agotamiento de la capa de ozono que protege la superficie de la radiación ultravioleta (UV) del sol. Un aumento de la radiación UV-B de solo un 10-30% es suficiente para causar un impacto significativo en la vida, particularmente en el fitoplancton que forma la base de la cadena alimentaria oceánica. Una explosión de supernova a una distancia de 26 años luz reducirá la densidad de la columna de ozono a la mitad. En promedio, una explosión de supernova ocurre dentro de los 32 años luz una vez cada pocos cientos de millones de años, lo que resulta en un agotamiento de la capa de ozono que dura varios siglos. [30] Durante los próximos dos mil millones de años, habrá alrededor de 20 explosiones de supernovas y un estallido de rayos gamma que tendrán un impacto significativo en la biosfera del planeta. [31]

El efecto incremental de las perturbaciones gravitacionales entre los planetas hace que el Sistema Solar interior en su conjunto se comporte de forma caótica durante largos períodos de tiempo. Esto no afecta significativamente la estabilidad del Sistema Solar en intervalos de unos pocos millones de años o menos, pero durante miles de millones de años, las órbitas de los planetas se vuelven impredecibles. Las simulaciones por computadora de la evolución del Sistema Solar durante los próximos cinco mil millones de años sugieren que existe una pequeña posibilidad (menos del 1%) de que se produzca una colisión entre la Tierra y Mercurio, Venus o Marte. [32] [33] Durante el mismo intervalo, las probabilidades de que la Tierra sea dispersada fuera del Sistema Solar por una estrella que pasa son del orden de 1 en 100.000 (0,001%). En tal escenario, los océanos se congelarían sólidos en varios millones de años, dejando solo unas pocas bolsas de agua líquida a unos 14 km (8,7 millas) bajo tierra. Existe una remota posibilidad de que la Tierra sea capturada por un sistema estelar binario pasajero, permitiendo que la biosfera del planeta permanezca intacta. Las probabilidades de que esto suceda son de aproximadamente 1 en 3 millones. [34]

Las perturbaciones gravitacionales de los otros planetas del Sistema Solar se combinan para modificar la órbita de la Tierra y la orientación de su eje de rotación. Estos cambios pueden influir en el clima planetario. [10] [35] [36] [37] A pesar de tales interacciones, las simulaciones de alta precisión muestran que, en general, es probable que la órbita de la Tierra permanezca dinámicamente estable durante miles de millones de años en el futuro. En las 1.600 simulaciones, el semieje mayor, la excentricidad y la inclinación del planeta se mantuvieron casi constantes. [38]

Glaciación Editar

Históricamente, ha habido glaciaciones cíclicas en las que las capas glaciales cubrían periódicamente las latitudes más altas de los continentes. Las edades de hielo pueden ocurrir debido a cambios en la circulación oceánica y la continentalidad inducidos por la tectónica de placas. [39] La teoría de Milankovitch predice que los períodos glaciares ocurren durante las edades de hielo debido a factores astronómicos en combinación con mecanismos de retroalimentación climática. Los impulsores astronómicos primarios son una excentricidad orbital más alta de lo normal, una baja inclinación axial (u oblicuidad) y la alineación del solsticio de verano con el afelio. [10] Cada uno de estos efectos se produce de forma cíclica. Por ejemplo, la excentricidad cambia a lo largo de ciclos de tiempo de aproximadamente 100.000 y 400.000 años, con un valor que va desde menos de 0,01 hasta 0,05. [40] [41] Esto equivale a un cambio del semieje menor de la órbita del planeta del 99,95% del semieje mayor al 99,88%, respectivamente. [42]

La Tierra está atravesando una edad de hielo conocida como glaciación cuaternaria, y actualmente se encuentra en el período interglacial del Holoceno. Normalmente, se esperaría que este período terminara en unos 25.000 años. [37] Sin embargo, la mayor tasa de dióxido de carbono liberado a la atmósfera por los humanos puede retrasar el inicio del próximo período glacial hasta al menos 50.000-130.000 años a partir de ahora. Por otro lado, un período de calentamiento global de duración finita (basado en el supuesto de que el uso de combustibles fósiles cesará para el año 2200) probablemente solo afectará el período glacial durante unos 5.000 años. Por lo tanto, un breve período de calentamiento global inducido a través de unos pocos siglos de emisiones de gases de efecto invernadero solo tendría un impacto limitado a largo plazo. [10]

Oblicuidad Editar

La aceleración de las mareas de la Luna reduce la velocidad de rotación de la Tierra y aumenta la distancia Tierra-Luna. Los efectos de la fricción, entre el núcleo y el manto y entre la atmósfera y la superficie, pueden disipar la energía rotacional de la Tierra.Se espera que estos efectos combinados aumenten la duración del día en más de 1,5 horas durante los próximos 250 millones de años y aumenten la oblicuidad en aproximadamente medio grado. La distancia a la Luna aumentará en aproximadamente 1,5 radios terrestres durante el mismo período. [43]

Según modelos de computadora, la presencia de la Luna parece estabilizar la oblicuidad de la Tierra, lo que puede ayudar al planeta a evitar cambios climáticos dramáticos. [44] Esta estabilidad se logra porque la Luna aumenta la tasa de precesión del eje de rotación de la Tierra, evitando así resonancias entre la precesión de la rotación y la precesión del plano orbital del planeta (es decir, el movimiento de precesión de la eclíptica). [45] Sin embargo, a medida que el semieje mayor de la órbita de la Luna continúa aumentando, este efecto estabilizador disminuirá. En algún momento, los efectos de perturbación probablemente causarán variaciones caóticas en la oblicuidad de la Tierra, y la inclinación axial puede cambiar en ángulos de hasta 90 ° desde el plano de la órbita. Se espera que esto ocurra entre 1.500 y 4.500 millones de años a partir de ahora. [11]

Una alta oblicuidad probablemente resultaría en cambios dramáticos en el clima y podría destruir la habitabilidad del planeta. [36] Cuando la inclinación axial de la Tierra supera los 54 °, la insolación anual en el ecuador es menor que en los polos. El planeta podría permanecer en una oblicuidad de 60 ° a 90 ° durante períodos de hasta 10 millones de años. [46]

Los eventos basados ​​en la tectónica continuarán ocurriendo en el futuro y la superficie se remodelará constantemente por el levantamiento tectónico, las extrusiones y la erosión. Se puede esperar que el Monte Vesubio entre en erupción unas 40 veces durante los próximos 1.000 años. Durante el mismo período, deberían ocurrir alrededor de cinco a siete terremotos de magnitud 8 o más a lo largo de la falla de San Andrés, mientras que se pueden esperar alrededor de 50 magnitudes de 9 eventos en todo el mundo. Mauna Loa debería experimentar alrededor de 200 erupciones durante los próximos 1,000 años, y el Old Faithful Geyser probablemente dejará de operar. Las Cataratas del Niágara seguirán retrocediendo río arriba y llegarán a Buffalo en unos 30.000 a 50.000 años. [9]

En 10.000 años, el rebote posglacial del Mar Báltico habrá reducido la profundidad en unos 90 m (300 pies). La bahía de Hudson disminuirá su profundidad en 100 m durante el mismo período. [33] Después de 100.000 años, la isla de Hawai se habrá desplazado unos 9 km (5,6 millas) hacia el noroeste. El planeta puede estar entrando en otro período glacial en este momento. [9]

Deriva continental Editar

La teoría de la tectónica de placas demuestra que los continentes de la Tierra se mueven a través de la superficie a una velocidad de unos pocos centímetros por año. Se espera que esto continúe, provocando que las placas se reubiquen y choquen. La deriva continental se ve facilitada por dos factores: la energía generada dentro del planeta y la presencia de una hidrosfera. Con la pérdida de cualquiera de estos, la deriva continental se detendrá. [47] La ​​producción de calor a través de procesos radiogénicos es suficiente para mantener la convección del manto y la subducción de placas durante al menos los próximos 1.100 millones de años. [48]

En la actualidad, los continentes de América del Norte y del Sur se mueven hacia el oeste desde África y Europa. Los investigadores han elaborado varios escenarios sobre cómo continuará esto en el futuro. [49] Estos modelos geodinámicos se pueden distinguir por el flujo de subducción, por el cual la corteza oceánica se mueve debajo de un continente. En el modelo de introversión, el Océano Atlántico interior más joven se subduce preferentemente y la migración actual de América del Norte y del Sur se invierte. En el modelo de extroversión, el océano Pacífico exterior más antiguo permanece preferentemente subducido y América del Norte y del Sur migran hacia el este de Asia. [50] [51]

A medida que mejore la comprensión de la geodinámica, estos modelos estarán sujetos a revisión. En 2008, por ejemplo, se utilizó una simulación por computadora para predecir que se producirá una reorganización de la convección del manto durante los próximos 100 millones de años, creando un nuevo supercontinente compuesto por África, Eurasia, Australia, Antártida y América del Sur para formarse alrededor de la Antártida. [52]

Independientemente del resultado de la migración continental, el proceso de subducción continuo hace que el agua se transporte al manto. Después de mil millones de años a partir del presente, un modelo geofísico da una estimación de que el 27% de la masa oceánica actual habrá sido subducida. Si este proceso continuara sin modificaciones en el futuro, la subducción y liberación alcanzarían un equilibrio después de que el 65% de la masa oceánica actual haya sido subducida. [53]

Introversión Editar

Christopher Scotese y sus colegas han trazado los movimientos predichos varios cientos de millones de años en el futuro como parte del Proyecto Paleomap. [49] En su escenario, dentro de 50 millones de años el mar Mediterráneo puede desaparecer, y la colisión entre Europa y África creará una larga cadena montañosa que se extenderá hasta la ubicación actual del Golfo Pérsico. Australia se fusionará con Indonesia y Baja California se deslizará hacia el norte a lo largo de la costa. Es posible que aparezcan nuevas zonas de subducción frente a la costa este de América del Norte y del Sur, y se formarán cadenas montañosas a lo largo de esas costas. La migración de la Antártida hacia el norte hará que todas sus capas de hielo se derritan. Esto, junto con el derretimiento de las capas de hielo de Groenlandia, elevará el nivel medio del océano en 90 m (300 pies). Las inundaciones tierra adentro de los continentes provocarán cambios climáticos. [49]

A medida que continúe este escenario, dentro de 100 millones de años a partir del presente, la expansión continental habrá alcanzado su máxima extensión y los continentes comenzarán a fusionarse. En 250 millones de años, América del Norte chocará con África. América del Sur rodeará el extremo sur de África. El resultado será la formación de un nuevo supercontinente (a veces llamado Pangea Ultima), con el Océano Pacífico extendiéndose por la mitad del planeta. La Antártida cambiará de dirección y regresará al Polo Sur, formando una nueva capa de hielo. [54]

Extroversión Editar

El primer científico en extrapolar los movimientos actuales de los continentes fue el geólogo canadiense Paul F. Hoffman de la Universidad de Harvard. En 1992, Hoffman predijo que los continentes de América del Norte y del Sur continuarían avanzando a través del Océano Pacífico, girando alrededor de Siberia hasta que comenzaran a fusionarse con Asia. Él apodó el supercontinente resultante, Amasia. [55] [56] Más tarde, en la década de 1990, Roy Livermore calculó un escenario similar. Predijo que la Antártida comenzaría a migrar hacia el norte y que África Oriental y Madagascar cruzarían el Océano Índico para chocar con Asia. [57]

En un modelo de extroversión, el cierre del Océano Pacífico se completaría en unos 350 millones de años. [58] Esto marca la finalización del ciclo actual del supercontinente, en el que los continentes se separan y luego se vuelven a unir entre sí aproximadamente cada 400-500 millones de años. [59] Una vez que se construye el supercontinente, la tectónica de placas puede entrar en un período de inactividad a medida que la tasa de subducción desciende en un orden de magnitud. Este período de estabilidad podría causar un aumento en la temperatura del manto a un ritmo de 30–100 ° C (54–180 ° F) cada 100 millones de años, que es la vida mínima de los supercontinentes del pasado. Como consecuencia, la actividad volcánica puede aumentar. [51] [58]

Supercontinente Editar

La formación de un supercontinente puede afectar dramáticamente el medio ambiente. La colisión de placas dará como resultado la formación de montañas, lo que cambiará los patrones climáticos. Los niveles del mar pueden descender debido al aumento de la glaciación. [60] La tasa de meteorización de la superficie puede aumentar, aumentando la tasa de enterramiento de material orgánico. Los supercontinentes pueden provocar una caída de las temperaturas globales y un aumento del oxígeno atmosférico. Esto, a su vez, puede afectar el clima, bajando aún más las temperaturas. Todos estos cambios pueden resultar en una evolución biológica más rápida a medida que surgen nuevos nichos. [61]

La formación de un supercontinente aísla el manto. El flujo de calor se concentrará, lo que resultará en vulcanismo y la inundación de grandes áreas con basalto. Se formarán grietas y el supercontinente se dividirá una vez más. [62] El planeta puede experimentar un período de calentamiento como ocurrió durante el período Cretácico, [61] que marcó la división del supercontinente Pangea anterior.

Solidificación del núcleo externo Editar

La región del núcleo rico en hierro de la Tierra se divide en un núcleo interno sólido de radio de 1.220 km (760 millas) y un núcleo externo líquido de radio de 3.480 km (2.160 millas). [63] La rotación de la Tierra crea remolinos convectivos en la región del núcleo exterior que hacen que funcione como una dínamo. [64] Esto genera una magnetosfera alrededor de la Tierra que desvía las partículas del viento solar, lo que evita la erosión significativa de la atmósfera por chisporroteo. A medida que el calor del núcleo se transfiere hacia el exterior, hacia el manto, la tendencia neta es que el límite interno de la región del núcleo externo líquido se congele, liberando así energía térmica y haciendo que el núcleo interno sólido crezca. [65] Este proceso de cristalización del hierro ha estado en curso durante aproximadamente mil millones de años. En la era moderna, el radio del núcleo interno se está expandiendo a una tasa promedio de aproximadamente 0,5 mm (0,02 pulgadas) por año, a expensas del núcleo externo. [66] Casi toda la energía necesaria para impulsar la dínamo es suministrada por este proceso de formación del núcleo interno. [67]

Se puede esperar que el crecimiento del núcleo interno consuma la mayor parte del núcleo externo en unos 3-4 mil millones de años a partir de ahora, dando como resultado un núcleo casi sólido compuesto de hierro y otros elementos pesados. La envoltura líquida superviviente consistirá principalmente en elementos más ligeros que se mezclarán menos. [68] Alternativamente, si en algún momento la tectónica de placas llega a su fin, el interior se enfriará de manera menos eficiente, lo que puede poner fin al crecimiento del núcleo interno. En cualquier caso, esto puede resultar en la pérdida de la dínamo magnética. Sin una dínamo en funcionamiento, el campo magnético de la Tierra se descompondrá en un período de tiempo geológicamente corto de aproximadamente 10.000 años. [69] La pérdida de la magnetosfera provocará un aumento en la erosión de los elementos ligeros, particularmente el hidrógeno, desde la atmósfera exterior de la Tierra hacia el espacio, lo que resultará en condiciones menos favorables para la vida. [70]

La generación de energía del Sol se basa en la fusión termonuclear de hidrógeno en helio. Esto ocurre en la región central de la estrella mediante el proceso de reacción en cadena protón-protón. Debido a que no hay convección en el núcleo solar, la concentración de helio se acumula en esa región sin distribuirse por toda la estrella. La temperatura en el núcleo del Sol es demasiado baja para la fusión nuclear de átomos de helio a través del proceso triple alfa, por lo que estos átomos no contribuyen a la generación de energía neta que se necesita para mantener el equilibrio hidrostático del Sol. [71]

En la actualidad, se ha consumido casi la mitad del hidrógeno del núcleo, y el resto de los átomos consiste principalmente en helio. A medida que disminuye el número de átomos de hidrógeno por unidad de masa, también lo hace su producción de energía proporcionada a través de la fusión nuclear. Esto da como resultado una disminución en la presión de soporte, lo que hace que el núcleo se contraiga hasta que el aumento de la densidad y la temperatura equilibren la presión del núcleo con las capas superiores. La temperatura más alta hace que el hidrógeno restante se fusione a un ritmo más rápido, generando así la energía necesaria para mantener el equilibrio. [71]

El resultado de este proceso ha sido un aumento constante en la producción de energía del Sol. Cuando el Sol se convirtió por primera vez en una estrella de secuencia principal, irradiaba solo el 70% de la luminosidad actual. La luminosidad ha aumentado de manera casi lineal hasta el presente, aumentando en un 1% cada 110 millones de años. [16] Asimismo, en tres mil millones de años se espera que el Sol sea un 33% más luminoso. El combustible de hidrógeno en el núcleo finalmente se agotará en cinco mil millones de años, cuando el Sol será un 67% más luminoso que en la actualidad. A partir de entonces, el Sol continuará quemando hidrógeno en una capa que rodea su núcleo hasta que la luminosidad alcance un 121% por encima del valor actual. Esto marca el final de la vida de la secuencia principal del Sol y, a partir de entonces, pasará por la etapa subgigante y evolucionará hasta convertirse en una gigante roja. [1]

Para entonces, la colisión de las galaxias Vía Láctea y Andrómeda debería estar en marcha. Aunque esto podría resultar en la expulsión del Sistema Solar de la galaxia recién combinada, se considera poco probable que tenga algún efecto adverso sobre el Sol o sus planetas. [73] [74]

Impacto climático Editar

La tasa de meteorización de los minerales de silicato aumentará a medida que el aumento de las temperaturas acelere los procesos químicos. Esto, a su vez, disminuirá el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera, ya que las reacciones con los minerales de silicato convierten el gas de dióxido de carbono en carbonatos sólidos. Dentro de los próximos 600 millones de años a partir del presente, la concentración de dióxido de carbono caerá por debajo del umbral crítico necesario para mantener C3 fotosíntesis: alrededor de 50 partes por millón. En este punto, los árboles y los bosques en sus formas actuales ya no podrán sobrevivir. [75] Es probable que esta disminución de la vida vegetal sea una disminución a largo plazo en lugar de una caída brusca. Ese grupo de plantas probablemente morirá una a una mucho antes de que se alcance el nivel de 50 partes por millón. Las primeras plantas en desaparecer serán las plantas herbáceas C3, seguidas de los bosques caducifolios, los bosques de hoja ancha siempreverdes y finalmente las coníferas siempreverdes. [76] Sin embargo, C4 la fijación de carbono puede continuar en concentraciones mucho más bajas, por encima de las 10 partes por millón. Por lo tanto, las plantas que utilizan C4 la fotosíntesis puede sobrevivir durante al menos 800 millones de años y posiblemente hasta 1200 millones de años a partir de ahora, después de lo cual el aumento de las temperaturas hará que la biosfera sea insostenible. [77] [78] [79] Actualmente, C4 las plantas representan aproximadamente el 5% de la biomasa vegetal de la Tierra y el 1% de sus especies vegetales conocidas. [80] Por ejemplo, alrededor del 50% de todas las especies de gramíneas (Poaceae) utilizan la C4 vía fotosintética, [81] al igual que muchas especies de la familia de las herbáceas Amaranthaceae. [82]

Cuando los niveles de dióxido de carbono caen al límite donde la fotosíntesis es apenas sostenible, se espera que la proporción de dióxido de carbono en la atmósfera oscile hacia arriba y hacia abajo. Esto permitirá que la vegetación terrestre florezca cada vez que aumente el nivel de dióxido de carbono debido a la actividad tectónica y la respiración de la vida animal. Sin embargo, la tendencia a largo plazo es que la vida vegetal en la tierra muera por completo a medida que la mayor parte del carbono restante en la atmósfera queda secuestrado en la Tierra. [83] Algunos microbios son capaces de realizar la fotosíntesis en concentraciones de dióxido de carbono tan bajas como 1 parte por millón, por lo que estas formas de vida probablemente desaparecerían solo debido al aumento de las temperaturas y la pérdida de la biosfera. [77]

Las plantas —y, por extensión, los animales— podrían sobrevivir más tiempo al desarrollar otras estrategias, como requerir menos dióxido de carbono para los procesos fotosintéticos, volverse carnívoros, adaptarse a la desecación o asociarse con hongos. Es probable que estas adaptaciones aparezcan cerca del comienzo del invernadero húmedo (ver más adelante). [76]

La pérdida de vida vegetal superior también resultará en la eventual pérdida de oxígeno y ozono debido a la respiración de los animales, las reacciones químicas en la atmósfera, las erupciones volcánicas y las personas. Esto dará como resultado una menor atenuación de los rayos UV que dañan el ADN, [76] así como la muerte de los animales; los primeros animales en desaparecer serían los mamíferos grandes, seguidos de los mamíferos pequeños, aves, anfibios y peces grandes, reptiles y peces pequeños, y finalmente invertebrados. Antes de que esto suceda, se espera que la vida se concentre en refugios de temperaturas más bajas, como elevaciones altas donde hay menos superficie terrestre disponible, restringiendo así el tamaño de la población. Los animales más pequeños sobrevivirían mejor que los más grandes debido a sus menores requerimientos de oxígeno, mientras que a las aves les iría mejor que a los mamíferos gracias a su capacidad para viajar grandes distancias en busca de temperaturas más frías. Según la vida media del oxígeno en la atmósfera, la vida animal duraría como máximo 100 millones de años después de la pérdida de las plantas superiores. [12] Sin embargo, la vida animal puede durar mucho más ya que actualmente más del 50% del oxígeno es producido por el fitoplancton.

En su trabajo La vida y la muerte del planeta Tierra, los autores Peter D. Ward y Donald Brownlee han argumentado que alguna forma de vida animal puede continuar incluso después de que la mayor parte de la vida vegetal de la Tierra haya desaparecido. Ward y Brownlee usan evidencia fósil de Burgess Shale en Columbia Británica, Canadá, para determinar el clima de la Explosión Cámbrica, y lo usan para predecir el clima del futuro cuando el aumento de las temperaturas globales causado por el calentamiento del Sol y la disminución de los niveles de oxígeno dan como resultado la extinción final de la vida animal. Inicialmente, esperan que algunos insectos, lagartos, aves y pequeños mamíferos puedan persistir, junto con la vida marina. Sin embargo, sin la reposición de oxígeno por la vida vegetal, creen que los animales probablemente morirían por asfixia en unos pocos millones de años. Incluso si quedara suficiente oxígeno en la atmósfera debido a la persistencia de alguna forma de fotosíntesis, el aumento constante de la temperatura global resultaría en una pérdida gradual de biodiversidad. [83]

A medida que las temperaturas continúen aumentando, lo último de la vida animal será empujado hacia los polos y posiblemente bajo tierra. Se volverían principalmente activos durante la noche polar, estivando durante el día polar debido al intenso calor. Gran parte de la superficie se convertiría en un desierto estéril y la vida se encontraría principalmente en los océanos. [83] Sin embargo, debido a una disminución en la cantidad de materia orgánica que ingresa a los océanos desde la tierra, así como una disminución en el oxígeno disuelto, [76] la vida marina también desaparecería siguiendo un camino similar al de la superficie de la Tierra. Este proceso comenzaría con la pérdida de especies de agua dulce y concluiría con los invertebrados, [12] particularmente aquellos que no dependen de plantas vivas como las termitas o aquellas cercanas a los respiraderos hidrotermales como los gusanos del género. Riftia. [76] Como resultado de estos procesos, las formas de vida multicelulares pueden extinguirse en unos 800 millones de años y las eucariotas en 1.300 millones de años, dejando solo los procariotas. [84]

Pérdida de océanos Editar

Dentro de mil millones de años, aproximadamente el 27% del océano moderno habrá sido sumergido en el manto. Si se permitiera que este proceso continuara ininterrumpidamente, alcanzaría un estado de equilibrio en el que el 65% del yacimiento superficial actual permanecería en la superficie. [53] Una vez que la luminosidad solar sea un 10% más alta que su valor actual, la temperatura media global de la superficie aumentará a 320 K (47 ° C 116 ° F). La atmósfera se convertirá en un "invernadero húmedo" que conducirá a una evaporación descontrolada de los océanos. [85] [86] En este punto, los modelos del entorno futuro de la Tierra demuestran que la estratosfera contendría niveles crecientes de agua. Estas moléculas de agua se descompondrán a través de la fotodisociación por los rayos UV solares, lo que permitirá que el hidrógeno escape a la atmósfera.El resultado neto sería una pérdida del agua de mar del mundo en unos 1.100 millones de años a partir del presente. [87] [88]

Habrá dos variaciones de esta futura retroalimentación del calentamiento: el "invernadero húmedo" donde el vapor de agua domina la troposfera mientras que el vapor de agua comienza a acumularse en la estratosfera (si los océanos se evaporan muy rápidamente), y el "invernadero descontrolado" donde el vapor de agua se convierte un componente dominante de la atmósfera (si los océanos se evaporan demasiado lentamente). En esta era sin océanos, seguirá habiendo reservorios superficiales a medida que el agua se libera de manera constante desde la corteza y el manto profundos, [53] donde se estima que hay una cantidad de agua equivalente a varias veces la presente actualmente en la Tierra. océanos. [89] Se puede retener algo de agua en los polos y puede haber tormentas ocasionales, pero en su mayor parte, el planeta sería un desierto con grandes campos de dunas que cubren su ecuador y algunas salinas en lo que una vez fue el fondo del océano. similares a los del desierto de Atacama en Chile. [13]

Sin agua que sirva como lubricante, la tectónica de placas probablemente se detendría y los signos más visibles de actividad geológica serían los volcanes en escudo ubicados sobre los puntos calientes del manto. [86] [76] En estas condiciones áridas, el planeta puede retener algo de vida microbiana y posiblemente incluso multicelular. [86] La mayoría de estos microbios serán halófilos y la vida podría encontrar refugio en la atmósfera como se ha propuesto que sucedió en Venus. [76] Sin embargo, las condiciones cada vez más extremas probablemente conducirán a la extinción de los procariotas entre 1.600 millones de años [84] y 2.800 millones de años a partir de ahora, y el último de ellos vivirá en estanques de agua residuales en latitudes y alturas elevadas o en cavernas con hielo atrapado. Sin embargo, la vida subterránea podría durar más. [12] Lo que sucede después de esto depende del nivel de actividad tectónica. Una liberación constante de dióxido de carbono por erupción volcánica podría hacer que la atmósfera entre en un estado de "super-invernadero" como el del planeta Venus. Pero, como se indicó anteriormente, sin agua superficial, la tectónica de placas probablemente se detendría y la mayoría de los carbonatos permanecerían enterrados de forma segura [13] hasta que el Sol se convierta en una gigante roja y su mayor luminosidad calienta la roca hasta el punto de liberar el dióxido de carbono. [89]

La pérdida de los océanos podría retrasarse hasta 2 mil millones de años en el futuro si la presión atmosférica disminuyera. Una presión atmosférica más baja reduciría el efecto invernadero, lo que reduciría la temperatura de la superficie. Esto podría ocurrir si los procesos naturales eliminaran el nitrógeno de la atmósfera. Los estudios de sedimentos orgánicos han demostrado que al menos 100 kilopascales (0,99 atm) de nitrógeno se han eliminado de la atmósfera durante los últimos cuatro mil millones de años, lo suficiente como para duplicar efectivamente la presión atmosférica actual si se liberara. Esta tasa de eliminación sería suficiente para contrarrestar los efectos del aumento de la luminosidad solar durante los próximos dos mil millones de años. [90]

En 2.800 millones de años a partir de ahora, la temperatura de la superficie de la Tierra habrá alcanzado los 422 K (149 ° C 300 ° F), incluso en los polos. En este punto, cualquier vida restante se extinguirá debido a condiciones extremas. Lo que suceda más allá de esto depende de la cantidad de agua que quede en la superficie. Si toda el agua de la Tierra ya se ha evaporado en este punto (a través del "invernadero húmedo" en

1 Gyr a partir de ahora), el planeta permanecerá en las mismas condiciones con un aumento constante de la temperatura de la superficie hasta que el Sol se convierta en una gigante roja. [86] Si no es así y todavía quedan bolsas de agua, y se evapora demasiado lentamente, entonces en aproximadamente 3 a 4 mil millones de años, una vez que la cantidad de vapor de agua en la atmósfera inferior se eleva al 40%, y la luminosidad del Sol alcanza 35–40% más que su valor actual, [87] se producirá un efecto de "invernadero descontrolado", que hará que la atmósfera se caliente y eleve la temperatura de la superficie a alrededor de 1.600 K (1.330 ° C 2.420 ° F). Esto es suficiente para derretir la superficie del planeta. [88] [86] Sin embargo, la mayor parte de la atmósfera se retendrá hasta que el Sol entre en la etapa de gigante roja. [91]

Con la extinción de la vida, dentro de 2.800 millones de años, también se espera que las biofirmas de la Tierra desaparezcan para ser reemplazadas por firmas causadas por procesos no biológicos. [76]

Escenario gigante rojo Editar

Una vez que el Sol pasa de quemar hidrógeno dentro de su núcleo a quemar hidrógeno en una capa alrededor de su núcleo, el núcleo comenzará a contraerse y la envoltura exterior se expandirá. La luminosidad total aumentará de manera constante durante los siguientes mil millones de años hasta alcanzar 2.730 veces la luminosidad actual del Sol a la edad de 12.167 mil millones de años. La mayor parte de la atmósfera de la Tierra se perderá en el espacio y su superficie consistirá en un océano de lava con continentes flotantes de metales y óxidos metálicos, así como icebergs de materiales refractarios, con una temperatura superficial que alcanzará más de 2.400 K (2.130 ° C 3.860 ° F ). [92] El Sol experimentará una pérdida de masa más rápida, con aproximadamente el 33% de su masa total derramada con el viento solar. La pérdida de masa significará que las órbitas de los planetas se expandirán. La distancia orbital de la Tierra aumentará como máximo al 150% de su valor actual. [dieciséis]

La parte más rápida de la expansión del Sol en una gigante roja ocurrirá durante las etapas finales cuando el Sol tenga unos 12 mil millones de años. Es probable que se expanda para tragar tanto a Mercurio como a Venus, alcanzando un radio máximo de 1,2 AU (180.000.000 km). La Tierra interactuará en forma de marea con la atmósfera exterior del Sol, lo que serviría para disminuir el radio orbital de la Tierra. El arrastre de la cromosfera del Sol también reduciría la órbita de la Tierra. Estos efectos actuarán para contrarrestar el efecto de la pérdida de masa por parte del Sol, y lo más probable es que la Tierra sea engullida por el Sol, en unos 7.590 millones de años. [dieciséis]

El arrastre de la atmósfera solar puede hacer que la órbita de la Luna decaiga. Una vez que la órbita de la Luna se cierre a una distancia de 18.470 km (11.480 millas), cruzará el límite de Roche de la Tierra. Esto significa que la interacción de las mareas con la Tierra rompería la Luna, convirtiéndola en un sistema de anillos. La mayor parte del anillo en órbita comenzará a descomponerse y los escombros impactarán la Tierra. Por lo tanto, incluso si la Tierra no es tragada por el Sol, el planeta puede quedar sin luna. [93] La ablación y vaporización causadas por su caída en una trayectoria en descomposición hacia el Sol pueden remover el manto de la Tierra, dejando solo su núcleo, que finalmente será destruido después de 200 años como máximo. [94] [95] Después de este evento, el único legado de la Tierra será un aumento muy leve (0.01%) de la metalicidad solar. [96]: CII

Más allá y el destino final Editar

Después de fusionar helio en su núcleo con carbono, el Sol comenzará a colapsar nuevamente, evolucionando a una estrella enana blanca compacta después de expulsar su atmósfera exterior como una nebulosa planetaria. La masa final pronosticada es el 54,1% del valor actual, y muy probablemente consiste principalmente en carbono y oxígeno. [1]

Actualmente, la Luna se aleja de la Tierra a una velocidad de 4 cm (1,6 pulgadas) por año. En 50 mil millones de años, si la Tierra y la Luna no son engullidas por el Sol, se unirán a la marea en una órbita más grande y estable, cada una mostrando solo una cara a la otra. [97] [98] [99] A partir de entonces, la acción de las mareas del Sol extraerá el momento angular del sistema, provocando que la órbita de la Luna decaiga y la rotación de la Tierra se acelere. [100] En unos 65 mil millones de años, se estima que la Luna puede terminar chocando con la Tierra, debido a que la energía restante del sistema Tierra-Luna está siendo minada por el Sol remanente, lo que hace que la Luna se mueva lentamente hacia adentro, hacia el Tierra. [101]

En una escala de tiempo de 10 19 (10 trillones) años, los planetas restantes del Sistema Solar serán expulsados ​​del sistema por una relajación violenta. Si la Tierra no es destruida por el Sol gigante rojo en expansión y la Tierra no es expulsada del Sistema Solar por una relajación violenta, el destino final del planeta será que choque con el Sol enano negro debido a la desintegración de su órbita por vía gravitacional. radiación, en 10 20 (escala corta: 100 trillones, escala larga: 100 billones) años. [102]


Contenido

Casi toda la energía que afecta el clima de la Tierra se recibe como energía radiante del Sol. El planeta y su atmósfera absorben y reflejan parte de la energía, mientras que la energía de onda larga se irradia de regreso al espacio. El equilibrio entre la energía absorbida y la radiada determina la temperatura global media. Debido a que la atmósfera absorbe parte de la energía de onda larga reradiada, el planeta está más caliente de lo que sería en ausencia de la atmósfera: ver efecto invernadero.

El balance de radiación se ve alterado por factores como la intensidad de la energía solar, la reflectividad de las nubes o los gases, la absorción por diversos gases o superficies de efecto invernadero y la emisión de calor por diversos materiales. Cualquier alteración de este tipo es un forzamiento radiativo y cambia el equilibrio. Esto ocurre continuamente a medida que la luz solar incide en la superficie, se forman nubes y aerosoles, las concentraciones de gases atmosféricos varían y las estaciones alteran la cubierta vegetal.

El informe AR4 del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) define los forzamientos radiativos como: [5]

"El forzamiento radiativo es una medida de la influencia que tiene un factor en la alteración del equilibrio de la energía entrante y saliente en el sistema Tierra-atmósfera y es un índice de la importancia del factor como posible mecanismo de cambio climático. En este informe, los valores del forzamiento radiativo son para cambios relativos a las condiciones preindustriales definidas en 1750 y se expresan en vatios por metro cuadrado (W / m 2) ".

En términos simples, el forzamiento radiativo es "la tasa de cambio de energía por unidad de área del globo medida en la parte superior de la atmósfera". [6] En el contexto del cambio climático, el término "forzamiento" se restringe a los cambios en el balance de radiación del sistema superficie-troposfera impuestos por factores externos, sin cambios en la dinámica estratosférica, sin retroalimentaciones superficiales y troposféricas en operación (es decir., sin efectos secundarios inducidos por cambios en los movimientos troposféricos o su estado termodinámico), y sin cambios inducidos dinámicamente en la cantidad y distribución del agua atmosférica (vapor, líquido y formas sólidas).

El forzamiento radiativo puede evaluarse por su dependencia de diferentes factores externos al sistema climático. [7] Excepto cuando sea necesario y se indique, las estimaciones básicas que siguen no incluyen retroalimentaciones indirectas (positivas o negativas) que también ocurren a través de las respuestas del sistema terrestre. Los cambios forzosos (ΔF) se expresan como promedios anuales sobre la superficie total del planeta. Pueden ser importantes en el contexto del forzamiento climático global durante períodos que abarcan décadas o más. [8]

Forzamiento debido a cambios en la irradiancia solar Editar

La intensidad de la radiación solar, incluidas todas las longitudes de onda, es la irradiancia solar total (TSI) y, a veces, también se la denomina erróneamente constante solar. Es igual a aproximadamente 1361 W m −2 a la distancia del radio orbital medio anual de la Tierra de una unidad astronómica y medido en la parte superior de la atmósfera. [9] La TSI de la Tierra varía tanto con la actividad solar como con la dinámica orbital planetaria. Múltiples instrumentos basados ​​en satélites, incluidos ERB, ACRIM 1-3, VIRGO y TIM [10] [11], han medido continuamente TSI con precisión y precisión mejoradas desde 1978. [12]

Ciclos anuales Editar

La Tierra sigue una órbita elíptica alrededor del Sol, de modo que el TSI recibido en cualquier caso fluctúa entre aproximadamente 1321 W m −2 (en el afelio a principios de julio) y 1412 W m −2 (en el perihelio a principios de enero), o por lo tanto en aproximadamente + / -3,4% durante cada año. [13] El cambio en el forzamiento radiativo instantáneo tiene influencias menores en los patrones climáticos estacionales de la Tierra y sus zonas climáticas, que resultan principalmente del ciclo anual en la dirección de inclinación relativa de la Tierra. [14] Estos ciclos repetidos contribuyen a un forzamiento neto cero (por definición) en el contexto de cambios climáticos que se prolongan durante décadas.

Actividad de manchas solares Editar

La TSI anual promedio varía entre aproximadamente 1360 W m −2 y 1362 W m −2 (+/- 0.05%) en el transcurso de un ciclo típico de actividad de manchas solares de 11 años. [15] Las observaciones de las manchas solares se han registrado desde aproximadamente el año 1600 y muestran evidencia de oscilaciones más largas (ciclo de Gleissberg, ciclo de Devries / Seuss, etc.) que modulan el ciclo de 11 años (ciclo de Schwabe). A pesar de un comportamiento tan complejo, la amplitud del ciclo de 11 años ha sido la variación más destacada a lo largo de este registro de observación a largo plazo. [dieciséis]

Las variaciones de TSI asociadas con las manchas solares contribuyen a un forzamiento neto pequeño pero distinto de cero en el contexto de cambios climáticos decenales. [12] Algunas investigaciones sugieren que pueden haber influido en parte en los cambios climáticos durante la Pequeña Edad de Hielo, junto con cambios simultáneos en la actividad volcánica y la deforestación. [17] Desde finales del siglo XX, el TSI medio ha mostrado una tendencia ligeramente más baja junto con una tendencia a la baja en la actividad de las manchas solares. [18]

Turnos de Milankovitch Editar

El forzamiento climático causado por variaciones en la irradiancia solar se ha producido durante los ciclos de Milankovitch, que abarcan períodos de aproximadamente 40.000 a 100.000 años. Los ciclos de Milankovitch consisten en ciclos de duración similar en la excentricidad (o elipticidad) orbital de la Tierra, la oblicuidad orbital y la dirección de inclinación. [19] Entre estos, el ciclo de 100.000 años de excentricidad hace que el TSI fluctúe en aproximadamente +/- 0,2%. [20] Actualmente, la excentricidad de la Tierra se está acercando a su mínima elíptica (la más circular), lo que hace que la TSI anual promedio disminuya muy lentamente. [19] Las simulaciones también indican que la dinámica orbital de la Tierra se mantendrá estable, incluidas estas variaciones, durante al menos los próximos 10 millones de años. [21]

Envejecimiento solar Editar

Nuestro Sol ha consumido aproximadamente la mitad de su combustible de hidrógeno desde que se formó hace aproximadamente 4.500 millones de años. [22] La TSI seguirá aumentando lentamente durante el proceso de envejecimiento a un ritmo de aproximadamente un 1% cada 100 millones de años. Tal tasa de cambio es demasiado pequeña para ser detectable dentro de las mediciones y es insignificante en escalas de tiempo humanas.

Resumen de forzamiento de TSI Editar

Las variaciones fraccionales máximas (Δτ) en la irradiancia solar de la Tierra durante la última década se resumen en la tabla adjunta. Cada variación discutida anteriormente contribuye a un forzamiento de:

Δ F = Yo 0 × (1 - R) × Δ τ = 238 × Δ τ (W m - 2) < Displaystyle Delta F =

I_ <0> times (1-R) ​​ times Delta tau

donde R = 0.30 es la reflectividad de la Tierra. Se espera que los forzamientos radiativos y climáticos que surgen de los cambios en la insolación del Sol continúen siendo menores, a pesar de algunas físicas solares aún por descubrir. [18] [24]

Forzado debido a cambios en el albedo Editar

Una fracción de la radiación solar incidente es reflejada por nubes y aerosoles, océanos y accidentes geográficos, nieve y hielo, vegetación y otras características superficiales naturales y artificiales. La fracción reflejada se conoce como albedo de enlace de la Tierra (R), se evalúa en la parte superior de la atmósfera y tiene un valor global anual promedio de aproximadamente 0,30 (30%). La fracción total de energía solar absorbida por la Tierra es entonces (1-R) ​​o 0,70 (70%). [25]

Los componentes atmosféricos contribuyen alrededor de las tres cuartas partes del albedo de la Tierra, y las nubes por sí solas son responsables de la mitad. Los roles pronunciados de las nubes y el vapor de agua están relacionados con la presencia mayoritaria de agua líquida que cubre la corteza del planeta. Los patrones globales en la formación y circulación de las nubes son fenómenos muy complejos con acoplamientos con los flujos de calor del océano y con corrientes en chorro que ayudan a su rápido transporte. Además, se ha observado que los albedos de los hemisferios norte y sur de la Tierra son esencialmente iguales (dentro del 0,2%). Esto es digno de mención ya que más de dos tercios de la tierra y el 85% de la población humana se distribuyen hacia el norte. [26]

Múltiples instrumentos basados ​​en satélites, incluidos MODIS, VIIR y CERES, han monitoreado continuamente el albedo de la Tierra desde 1998. [27] Las imágenes Landsat disponibles desde 1972 también se han utilizado en algunos estudios. [28] La precisión de la medición ha mejorado y los resultados han convergido en los últimos años, lo que permite una evaluación más segura de la reciente influencia de fuerza decenal del albedo planetario. [26] No obstante, el registro de datos existente todavía es demasiado corto para respaldar predicciones a más largo plazo o para abordar otras cuestiones relacionadas.

Ciclos anuales Editar

Las variaciones estacionales en el albedo planetario pueden entenderse como un conjunto de retroalimentaciones del sistema que ocurren en gran parte en respuesta al ciclo de forzamiento solar. Junto con las respuestas atmosféricas, lo más evidente para los habitantes de la superficie son los cambios en la vegetación, la nieve y la cobertura de hielo marino. Se han observado variaciones intraanuales de aproximadamente +/- 0,02 (+/- 7%) alrededor del albedo medio de la Tierra a lo largo de un año, con máximos que ocurren dos veces al año cerca de la época de cada equinoccio solar. [26] Este ciclo repetitivo contribuye al forzamiento neto cero en el contexto de cambios climáticos que se prolongan durante décadas.

Variabilidad interanual Editar

Los albedos regionales cambian de un año a otro debido a cambios que surgen de procesos naturales, acciones humanas y retroalimentaciones del sistema. Por ejemplo, los actos humanos de deforestación generalmente aumentan la reflectividad de la Tierra, mientras que la introducción de almacenamiento de agua y riego en tierras áridas puede reducirla. Del mismo modo, considerando las retroalimentaciones, la pérdida de hielo en las regiones árticas disminuye el albedo mientras que la expansión de la desertificación en latitudes bajas a medias lo aumenta.

Durante los años 2000-2012, no se pudo discernir ninguna tendencia general en el albedo de la Tierra dentro de la desviación estándar del 0,1% de los valores medidos por CERES. [26] Junto con la equivalencia hemisférica, algunos investigadores interpretan las diferencias interanuales notablemente pequeñas como evidencia de que el albedo planetario puede estar actualmente limitado por la acción de retroalimentaciones de sistemas complejos. Sin embargo, la evidencia histórica también sugiere que eventos poco frecuentes como grandes erupciones volcánicas pueden perturbar significativamente el albedo planetario durante varios años o más. [29]

Resumen de forzamiento de albedo Editar

Las variaciones fraccionales medidas (Δα) en el albedo de la Tierra durante la primera década del siglo XXI se resumen en la tabla adjunta. Similar a TSI, el forzamiento radiativo debido a un cambio fraccional en el albedo planetario (Δα) es:

Δ F = - Yo 0 × R × Δ α = - 102 × Δ α (W m - 2) < Displaystyle Delta F =

-I_ <0> times R times Delta alpha

Las observaciones satelitales muestran que varias retroalimentaciones del sistema terrestre han estabilizado el albedo planetario a pesar de los recientes cambios naturales y provocados por el hombre. [27] En escalas de tiempo más largas, es más incierto si el forzamiento neto que resulta de tales cambios externos seguirá siendo menor.

Forzamiento debido a cambios en el gas atmosférico Editar

Para un gas de efecto invernadero bien mezclado, se pueden usar códigos de transferencia radiativa que examinan cada línea espectral en busca de condiciones atmosféricas para calcular el cambio forzado ΔF en función de un cambio en su concentración. Estos cálculos se pueden simplificar en una formulación algebraica que sea específica para ese gas.

Dióxido de carbono Editar

Una expresión de aproximación de primer orden simplificada para el dióxido de carbono es: [30]

dónde C es el CO
2 concentración en partes por millón (ppm) por volumen y C0 es la concentración de referencia (278 ppm en el año 1750>) antes de cambios antropogénicos sustanciales.

La carga atmosférica de gases de efecto invernadero debido a la actividad humana ha crecido con especial rapidez durante las últimas décadas (aproximadamente desde el año 1950). El aumento del 50% (C / C0= 1,5) para CO
2 realizado a partir del año 2020 corresponde a Δ F = + 2.1 W m - 2 < textstyle Delta F = + 2.1

mathrm ^ <-2>>. En comparación, se podría requerir un aumento sostenido del 1% en TSI o una disminución del 2% en el albedo para inducir una magnitud similar de forzamiento, según estas estimaciones básicas. Suponiendo que no haya cambios en la trayectoria de crecimiento de las emisiones, una duplicación (C / C0= 2) dentro de las próximas décadas correspondería a ΔF = + 3.7 W m −2.

La relación entre CO
2 y el forzamiento radiativo es logarítmico a concentraciones de hasta ocho veces el valor actual. Por tanto, concentraciones elevadas tienen un efecto de calentamiento progresivamente menor. [31] Sin embargo, la aproximación de primer orden es inexacta a concentraciones más altas y no hay saturación en la absorción de radiación infrarroja por CO.
2 . [32]

Otros gases traza Editar

Se aplican fórmulas algo diferentes para otras trazas de gases de efecto invernadero como el metano y el nitrógeno.
2 O (dependencia de la raíz cuadrada) o CFC (lineal), con coeficientes que se pueden encontrar, por ejemplo, en los informes del IPCC. [33] Un estudio del año 2016 sugiere una revisión significativa de la fórmula del IPCC de metano. [34] Los forzamientos de los gases traza más influyentes en la atmósfera terrestre se incluyen en la sección que describe las tendencias de crecimiento recientes y en la lista del IPCC de gases de efecto invernadero.

Vapor de agua Editar

El vapor de agua es el principal gas de efecto invernadero de la Tierra actualmente responsable de aproximadamente la mitad de todo el forzamiento de gases atmosféricos. Su concentración atmosférica general depende casi por completo de la temperatura planetaria promedio y tiene el potencial de aumentar hasta en un 7% con cada grado (° C) de aumento de temperatura (ver también: relación Clausius-Clapeyron). [35] Por lo tanto, en escalas de tiempo prolongadas, el vapor de agua se comporta como una retroalimentación del sistema que amplifica el forzamiento radiativo impulsado por el crecimiento de dióxido de carbono y otros gases traza. [36]

El forzamiento radiativo puede ser una forma útil de comparar la creciente influencia del calentamiento de diferentes gases de efecto invernadero antropogénicos a lo largo del tiempo. La tabla y las figuras a continuación (derivadas por investigadores de la NOAA a partir de modelos de transferencia radiativa atmosférica) muestran cambios desde el año 1979 en el forzamiento radiativo de los gases de efecto invernadero de larga duración y bien mezclados que han ido aumentando en la atmósfera terrestre desde la revolución industrial. [39] El cuadro incluye las contribuciones forzadas directas del dióxido de carbono (CO
2), metano (CH
4 ), óxido nitroso (N
2 O) clorofluorocarbonos (CFC) 12 y 11 y otros quince gases halogenados. [40] Estos datos no incluyen las contribuciones de forzamiento significativas de gases o aerosoles de vida más corta y menos bien mezclados, incluidos los forzamientos indirectos de la desintegración del metano y algunos halógenos. Tampoco tienen en cuenta los cambios en la actividad terrestre o solar.

Estos datos muestran que el CO
2 domina el forzamiento total, y el metano y los clorofluorocarbonos (CFC) se convierten en contribuyentes relativamente menores al forzamiento total a lo largo del tiempo. [39] Los cinco principales gases de efecto invernadero representan aproximadamente el 96% del forzamiento radiativo directo de los aumentos de los gases de efecto invernadero de larga duración desde 1750. El 4% restante proviene de los 15 gases halogenados menores.

Se puede observar que el forzamiento total para el año 2016, 3.027 W m −2, junto con el valor comúnmente aceptado del parámetro de sensibilidad climática λ, 0.8 K / (W m −2), resulta en un aumento en la temperatura global de 2.4 K , mucho mayor que el aumento observado, alrededor de 1,2 K. [41] Parte de esta diferencia se debe al retraso en la temperatura global que alcanza el estado estable con el forzamiento. El resto de la diferencia se debe al forzamiento negativo del aerosol [42] [ referencia circular ], siendo la sensibilidad climática menor que el valor comúnmente aceptado, o alguna combinación de los mismos. [43]

La tabla también incluye un "Índice anual de gases de efecto invernadero" (AGGI), que se define como la relación entre el forzamiento radiativo directo total debido a los gases de efecto invernadero de larga duración para cualquier año para el que existen mediciones globales adecuadas con respecto al que estaba presente en 1990. [39] Se eligió 1990 porque es el año de referencia del Protocolo de Kyoto. Este índice es una medida de los cambios interanuales en las condiciones que afectan la emisión y absorción de dióxido de carbono, las fuentes y sumideros de metano y óxido nitroso, la disminución de la abundancia atmosférica de sustancias químicas que agotan la capa de ozono relacionadas con el Protocolo de Montreal. y el aumento de sus sustitutos (CFC hidrogenados (HCFC) e hidrofluorocarbonos (HFC). La mayor parte de este aumento está relacionado con el CO
2. Para 2013, el AGGI fue de 1,34 (lo que representa un aumento en el forzamiento radiativo directo total del 34% desde 1990). El aumento de CO
2 el forzamiento solo desde 1990 fue de aproximadamente el 46%. La disminución de los CFC atenuó considerablemente el aumento del forzamiento radiativo neto.

Una tabla alternativa preparada para su uso en las intercomparaciones de modelos climáticos realizadas bajo los auspicios del IPCC y que incluye todos los forzamientos, no solo los de gases de efecto invernadero. [44]

El balance de radiación global de la Tierra fluctúa a medida que el planeta gira y orbita alrededor del Sol, y a medida que surgen y se disipan anomalías térmicas a escala global dentro de los sistemas terrestre, oceánico y atmosférico (por ejemplo, ENOS). [45] En consecuencia, el 'forzamiento radiativo instantáneo' (IRF) del planeta también es dinámico y fluctúa naturalmente entre estados de calentamiento y enfriamiento general. La combinación de procesos periódicos y complejos que dan lugar a estas variaciones naturales se revertirá típicamente durante períodos que duran unos pocos años para producir un IRF promedio neto cero. Tales fluctuaciones también enmascaran las tendencias forzadas a más largo plazo (una década) debidas a las actividades humanas y, por lo tanto, dificultan la observación directa de tales tendencias. [46]

El balance de radiación de la Tierra ha sido monitoreado continuamente por los instrumentos de las Nubes y el Sistema de Energía Radiante de la Tierra (CERES) de la NASA desde el año 1998. [48] [49] Cada exploración del globo proporciona una estimación del balance de radiación instantánea total (todo el cielo). Este registro de datos captura tanto las fluctuaciones naturales como las influencias humanas en la IRF, incluidos los cambios en los gases de efecto invernadero, los aerosoles, la superficie terrestre, etc. albedo, vapor de agua atmosférico y nubes. [50] [51]

Los investigadores han utilizado mediciones de CERES, AIRS, CloudSat y otros instrumentos satelitales dentro del Sistema de Observación de la Tierra de la NASA para analizar las contribuciones de las fluctuaciones naturales y las retroalimentaciones del sistema. La eliminación de estas contribuciones dentro del registro de datos de varios años permite la observación de la tendencia antropogénica en la IRF de la parte superior de la atmósfera (TOA). El análisis de datos también se ha realizado de una manera que es computacionalmente eficiente e independiente de la mayoría de los métodos y resultados de modelado relacionados. Por lo tanto, se observó directamente que el forzamiento radiativo aumentó en +0,53 W m −2 (+/- 0,11 W m −2) entre los años 2003 y 2018. Aproximadamente el 20% del aumento se asoció con una reducción en la carga de aerosoles atmosféricos la mayor parte del 80% restante se atribuyó a la creciente carga de gases de efecto invernadero. [46] [52] [53]

Una tendencia creciente en el desequilibrio radiativo debido al aumento de CO global
2 ha sido observado previamente por instrumentos terrestres. Por ejemplo, tales mediciones se han recopilado por separado en condiciones de cielo despejado en dos sitios de medición de radiación atmosférica (ARM) en Oklahoma y Alaska. [54] Cada observación directa encontró que el calentamiento radiativo (infrarrojo) asociado experimentado por los habitantes de la superficie aumentó en +0,2 W m −2 (+/- 0,07 W m −2) durante la década que finalizó en 2010. [55] [56] En Además de su enfoque en la radiación de onda larga y el gas forzante más influyente (CO
2) solamente, este resultado es proporcionalmente menor que el forzamiento de TOA debido a su amortiguación por absorción atmosférica.

El forzamiento radiativo se puede utilizar para estimar un cambio posterior en la temperatura de la superficie en estado estacionario (a menudo denominado "equilibrio") (ΔTs) que surge de ese forzamiento a través de la ecuación:

donde λ se denota comúnmente como el parámetro de sensibilidad climática, generalmente con unidades K / (W / m 2), y ΔF es el forzamiento radiativo en W / m 2. [57] Un valor típico de λ, 0,8 K / (W / m 2), da un aumento de la temperatura global de aproximadamente 1,6 K por encima de la temperatura de referencia de 1750 debido al aumento de CO
2 durante ese tiempo (278 a 405 ppm, para un forzamiento de 2.0 W / m 2), y predice un calentamiento adicional de 1.4 K por encima de las temperaturas actuales si el CO
2 la proporción de mezcla en la atmósfera se convertiría en el doble de su valor preindustrial. Ambos cálculos no suponen otros forzamientos. [58]

Históricamente, el forzamiento radiativo muestra la mejor capacidad de predicción para tipos específicos de forzamiento, como los gases de efecto invernadero. [59] Es menos eficaz para otras influencias antropogénicas como el hollín. Un nuevo marco denominado "forzamiento radiativo efectivo" o ERF elimina el efecto de los ajustes rápidos dentro de la atmósfera que no están relacionados con las respuestas de temperatura de la superficie a más largo plazo. [59] ERF significa que los diferentes factores que impulsan el cambio climático pueden colocarse en igualdad de condiciones para permitir la comparación de sus efectos y una visión más coherente de cómo la temperatura de la superficie global responde a varios tipos de forzamiento humano. [59]

Se pueden construir otras métricas con el mismo propósito que el forzamiento radiativo. Por ejemplo Shine et al. [60] dicen ". Experimentos recientes indican que para los cambios en la absorción de aerosoles y ozono, la capacidad de predicción del forzamiento radiativo es mucho peor. Proponemos una alternativa, el 'forzamiento de la troposfera y estratosfera ajustados'. Presentamos cálculos de GCM que muestran que es un predictor significativamente más confiable del cambio de temperatura de la superficie de este GCM que el forzamiento radiativo. Es un candidato para complementar el forzamiento radiativo como una métrica para comparar diferentes mecanismos ". En esta cita, GCM significa "modelo de circulación global", y la palabra "predictivo" no se refiere a la capacidad de los GCM para pronosticar el cambio climático. En cambio, se refiere a la capacidad de la herramienta alternativa propuesta por los autores para ayudar a explicar la respuesta del sistema.

Por tanto, el concepto de forzamiento radiativo ha ido evolucionando desde la propuesta inicial, denominada hoy en día forzamiento radiativo instantáneo (IRF), a otras propuestas que apuntan a relacionar mejor el desequilibrio radiativo con el calentamiento global (temperatura media de la superficie global). En este sentido el forzamiento radiativo ajustado, en sus diferentes metodologías de cálculo, estima el desequilibrio una vez modificadas las temperaturas de la estratosfera para lograr un equilibrio radiativo en la estratosfera (en el sentido de tasas de calentamiento radiativo cero). Esta nueva metodología no estima ninguna ajustamiento o realimentación que podría producirse en la troposfera (además de los ajustes de temperatura estratosférica), para ese objetivo otra definición, denominada forzamiento radiativo efectivo ha sido introducido. [61] En general, el ERF es la recomendación del análisis de forzamiento radiativo CMIP6 [62], aunque las metodologías ajustadas estratosféricamente todavía se están aplicando en aquellos casos en los que los ajustes y retroalimentaciones en la troposfera se consideran no críticos, como en el invernadero bien mezclado. gases y ozono. [63] [64] Una metodología denominada enfoque de núcleo radiativo permite estimar las reacciones climáticas dentro de un cálculo fuera de línea basado en una aproximación lineal [65]


El geólogo conecta los cambios regulares del ciclo orbital de la Tierra con los cambios en el clima

En un análisis de los últimos 1,2 millones de años, la geóloga Lorraine Lisiecki de UC Santa Bárbara descubrió un patrón que conecta los cambios regulares del ciclo orbital de la Tierra con los cambios en el clima de la Tierra.

El hallazgo se informa en la revista científica. Naturaleza Geociencia.

Lisiecki realizó su análisis del clima examinando núcleos de sedimentos oceánicos. Estos núcleos provienen de 57 ubicaciones en todo el mundo. Al analizar los sedimentos, los científicos pueden trazar el clima de la Tierra durante millones de años en el pasado. La contribución de Lisiecki es la vinculación del registro climático con la historia de la órbita de la Tierra.

Se sabe que la órbita de la Tierra alrededor del sol cambia de forma cada 100.000 años. La órbita se vuelve más redonda o más elíptica en estos intervalos. La forma de la órbita se conoce como su "excentricidad". Un aspecto relacionado es el ciclo de 41.000 años en la inclinación del eje de la Tierra.

La glaciación de la Tierra también ocurre cada 100.000 años. Lisiecki descubrió que el momento de los cambios en el clima y la excentricidad coincidían. "La clara correlación entre el momento del cambio en la órbita y el cambio en el clima de la Tierra es una fuerte evidencia de un vínculo entre los dos", dijo Lisiecki. "Es poco probable que estos eventos no estén relacionados entre sí".

Además de encontrar un vínculo entre el cambio en la forma de la órbita y el inicio de la glaciación, Lisiecki encontró una correlación sorprendente. Descubrió que los ciclos glaciares más grandes ocurrieron durante los cambios más débiles en la excentricidad de la órbita de la Tierra, y viceversa. Descubrió que los cambios más fuertes en la órbita de la Tierra se correlacionaban con cambios más débiles en el clima. "Esto puede significar que el clima de la Tierra tiene inestabilidad interna además de sensibilidad a los cambios en la órbita", dijo Lisiecki.

Ella concluye que el patrón de cambio climático durante el último millón de años probablemente involucre interacciones complicadas entre diferentes partes del sistema climático, así como tres sistemas orbitales diferentes. Los dos primeros sistemas orbitales son la excentricidad y la inclinación de la órbita. El tercero es la "precesión" o un cambio en la orientación del eje de rotación.


Milutin Milanković

El ingeniero, matemático y científico serbio Milutin Milanković nació hace 140 años en esta fecha en 1879, en el pueblo de Dalj en la frontera entre Croacia y Serbia, entonces parte del imperio de Austria-Hungría. Murió en 1958 en Beograd (Belgrado), luego en Yugoslavia y hoy en Serbia, a la edad de 79 años.

Milanković es quizás más famoso por desarrollar una teoría matemática del clima basada en cambios en la órbita terrestre y la orientación axial. Hay tres parámetros básicos que cambian con el tiempo, ahora conocidos como el Ciclos de Milankovitch—Que afectan la cantidad de energía solar que recibe la Tierra y cómo se distribuye sobre la Tierra.

I. La excentricidad orbital de la Tierra cambia con el tiempo.

La excentricidad (mi) le dice qué tan elíptica es una órbita. Una excentricidad de 0.000 significa que la órbita es perfectamente circular. La órbita típica de un cometa, por otro lado, es muy alargada, con una excentricidad de 0,999 nada infrecuente. En este momento, la excentricidad orbital de la Tierra es 0.017, lo que significa que está 1.7% más cerca del Sol en el perihelio que la distancia del semieje mayor (a), y 1,7% más lejos del Sol en el afelio que su distancia del semieje mayor.

Cuanto mayor sea la excentricidad, mayor será la variación en la cantidad de radiación solar que recibe la Tierra a lo largo del año. Durante un período de aproximadamente 100.000 años, la excentricidad orbital de la Tierra cambia de casi circular (mi = 0,000055) a aproximadamente mi = 0.0679 y de nuevo a circular. En la actualidad, la excentricidad orbital de la Tierra es de 0,017 y está disminuyendo. Ahora sabemos que la excentricidad orbital de la Tierra cambia con períodos de 413,000, 95,000 y 125,000 años, lo que hace una variación un poco más complicada que una simple sinusoide, como se muestra a continuación.

II. La inclinación de la Tierra y el eje # 8217s cambia con el tiempo

La inclinación del eje polar de la Tierra & # 8217s con respecto al plano de la Tierra & # 8217s orbita alrededor del Sol - llamado oblicuidad a la eclíptica—Cambia con el tiempo. La inclinación axial actual de la Tierra es de 23,4 °, pero oscila entre 22,1 ° y 24,5 ° durante un período de unos 41.000 años. Una mayor inclinación axial significa que el invierno y el verano se vuelven más extremos. Actualmente, la inclinación axial está disminuyendo y alcanzará un mínimo alrededor de 11,800 d.C.

III. La orientación de la Tierra y el eje # 8217s cambia con el tiempo

La Tierra & # 8217s eje precesa o & # 8220 oscila & # 8221 con un período de alrededor de 26.000 años alrededor de los polos eclípticos norte y sur. Esto cambia qué latitud de la Tierra está más directamente frente al Sol cuando la Tierra está más cerca del Sol cada año. Actualmente, el hemisferio sur tiene verano cuando la Tierra está en perihelio.

Milanković utilizó estos tres ciclos para predecir el cambio climático. Sus ideas fueron ignoradas en gran medida hasta 1976, cuando un artículo de James Hays, John Imbrie y Nicholas Shackleton en la revista Ciencias mostró que el modelo matemático de Milanković sobre el cambio climático fue capaz de predecir cambios importantes en el clima que se han producido durante los últimos 450.000 años.

Estos ciclos de Milankovitch son importantes para nuestra comprensión del cambio climático durante períodos mucho más largos que el cambio climático inducido actualmente por la actividad humana. Nótese el aumento extremadamente rápido de las concentraciones de gases de efecto invernadero (CO2, CH4, y N2O) en nuestra atmósfera durante las últimas décadas en los gráficos a continuación.

La población mundial ha aumentado en un 93% desde 1975. En 1975, era de aproximadamente 4 mil millones y para 2020 se espera que sea de 7,8 mil millones.


Impactos de asteroides

Magnitud: Aproximadamente 20 grados Celsius de enfriamiento seguido de 5 grados Celsius de calentamiento (Chicxulub)

Periodo de tiempo: Siglos de enfriamiento, 100.000 años de calentamiento (Chicxulub)

Earth Impact Database reconoce 190 cráteres con impacto confirmado en la Tierra hasta el momento. Ninguno tuvo ningún efecto perceptible en el clima de la Tierra, excepto el impacto de Chicxulub, que vaporizó parte de México hace 66 millones de años, matando a los dinosaurios. Los modelos informáticos sugieren que Chicxulub lanzó suficiente polvo y azufre a la atmósfera superior para atenuar la luz solar y enfriar la Tierra en más de 20 grados Celsius, al tiempo que acidificaba los océanos. El planeta tardó siglos en volver a su temperatura anterior al impacto, solo para calentarse otros 5 grados Celsius, debido al dióxido de carbono en la atmósfera de la piedra caliza mexicana vaporizada.

Sigue siendo controvertido cómo o si la actividad volcánica en India casi al mismo tiempo que el impacto exacerbó el cambio climático y la extinción masiva.


¿Por qué la excentricidad orbital de la Tierra oscila con un período de aproximadamente 100.000 años? - Astronomía

por Julia Rosen martes, 19 de abril de 2016

Una nueva investigación sugiere que el espaciamiento y la elevación de las colinas abisales en las dorsales oceánicas, que tradicionalmente se pensaba que se formaban por fallas, podrían estar correlacionadas con cambios pasados ​​en los niveles globales del mar. Crédito: K. Cantner, AGI.

En el fondo de cada cuenca oceánica se encuentra una cadena de montañas submarinas.Cubiertos de basalto negro y almohadillado, se elevan a más de mil metros sobre el lecho marino y serpentean a lo largo de miles de kilómetros. Pero en lugar de tener una columna central, como una cadena montañosa terrestre, estas dorsales oceánicas tienen una depresión central de cientos a miles de metros de ancho. Aquí es donde, en ráfagas de fuego, nace una nueva corteza oceánica.

Recientemente, estos centros de expansión también se han convertido en el foco de una amplia investigación sobre los posibles vínculos entre las profundidades de la Tierra y los cambios efímeros en su superficie, es decir, si los volcanes de las crestas oceánicas responden a las variaciones en el nivel del mar y si esos volcanes podría influir en los cambios climáticos que controlan el nivel del mar. Un intenso debate sobre estas cuestiones estalló el año pasado, cuando los científicos hicieron un descubrimiento sorprendente sobre las colinas abisales, las crestas paralelas que corrugan vastas franjas del lecho marino.

Las colinas abisales se alejan de las dorsales oceánicas durante cientos de kilómetros hasta que desaparecen debajo de los sedimentos de las profundidades marinas, lo que las convierte en la forma de relieve más común del planeta. Los geólogos han atribuido durante mucho tiempo la existencia y apariencia de las colinas a las fallas de la roca fresca a medida que se enfriaba y estiraba. Pero cuando los científicos observaron de cerca la topografía del fondo marino, o batimetría, notaron que el espaciamiento y la elevación de las crestas y los valles parecían correlacionarse con cambios pasados ​​en el nivel global del mar.

Los investigadores propusieron que a medida que la Tierra oscilaba entre períodos interglaciares templados como el actual y los períodos glaciales gélidos, cuando las capas de hielo acumulaban suficiente agua para reducir el nivel del mar en más de 120 metros, los cambios en la masa de agua que pesa sobre las dorsales oceánicas pueden haber alteró la cantidad de magma que burbujea fuera de los centros de expansión. Sugirieron que estos cambios crearon bandas de corteza más gruesa y más delgada que contribuyen a la formación de colinas abisales.

Las dorsales oceánicas se encuentran en todas las cuencas oceánicas del mundo. Marcan el límite entre dos placas tectónicas que se están separando gradualmente, lo que permite que se forme una nueva corteza oceánica en el medio. Crédito: K. Cantner, AGI.

La revelación podría transformar la comprensión de los investigadores sobre cómo las dorsales oceánicas crean una nueva corteza, y sugiere que la forma del fondo marino podría actuar como un archivo de larga duración del cambio del nivel del mar. La investigación también ha llamado la atención de los científicos del clima, quienes se preguntan si las variaciones en la cantidad de dióxido de carbono eructo de las dorsales oceánicas, inducidas por los cambios en el nivel del mar, podrían haber jugado un papel en los cambios climáticos masivos que impulsaron al planeta en y fuera de las edades de hielo.

Sin embargo, estas ideas siguen siendo controvertidas. Algunos científicos que se especializan en las dorsales oceánicas no están convencidos de que las colinas abisales estén relacionadas con los cambios en el nivel del mar, mientras que otros dudan de que las emisiones de los volcanes submarinos influyan en el cambio climático. Ahora, un creciente cuerpo de investigación tiene como objetivo ayudar a resolver estas preguntas.

Bajo presión

& ldquoLas dorsales oceánicas constituyen los sistemas volcánicos más grandes del planeta, pero funcionan de manera ligeramente diferente a los volcanes asociados con puntos calientes y zonas de subducción. En Hawai, por ejemplo, las altas temperaturas en el manto producen un suministro anómalo de magma, mientras que alrededor del Anillo de Fuego del Pacífico, el agua y otros compuestos liberados por la subducción de la corteza ayudan a derretir el manto y a las erupciones de combustible.

En las dorsales oceánicas, sin embargo, el magma se forma porque dos placas se separan por fuerzas tectónicas a gran escala, como la circulación del manto y la subducción a lo largo de los límites de las placas distantes. La caída de presión a lo largo del eje de la cresta, donde las placas divergen, hace que las rocas sólidas del manto se eleven y se derritan. Este mecanismo, conocido como fusión por descompresión, proporciona un suministro bastante constante de magma, que entra en erupción como lava basáltica cada pocos años o décadas, creando una nueva corteza oceánica.

El derretimiento por descompresión también explica por qué las dorsales oceánicas pueden responder a los cambios en el nivel del mar. Las caídas en el nivel del mar deberían reducir la presión sobre las dorsales oceánicas y aumentar la producción de magma, mientras que el aumento del nivel del mar aumentaría la presión y reduciría la producción de magma. Estos cambios pueden parecer demasiado pequeños para importar, pero ese no es el caso, según un estudio de 2015 publicado en Science.

Investigadores dirigidos por Richard Katz, un geodinámico de la Universidad de Oxford en Inglaterra, modelaron cómo los cambios más rápidos en el nivel del mar en el último millón de años habrían afectado las dorsales oceánicas y encontraron que podrían haber aumentado o suprimido la producción de magma en aproximadamente un 10 por ciento. durante el curso de un ciclo glacial. "Eso no es una pequeña diferencia", dice Katz. & ldquoDeben observarse variaciones del diez por ciento en la tasa de fusión. & rdquo Si estas variaciones alteran la cantidad de magma que erupciona en la superficie, podrían influir en la topografía del fondo marino al cambiar la cantidad de lava que se acumula junto al centro de expansión antes de que la corteza emigre, potencialmente explicando la existencia de colinas abisales.

El equipo dice que han encontrado evidencia de este proceso en el patrón de colinas a lo largo de la Cordillera Antártica-Australiana, que recientemente se cartografió con suficiente detalle para discernir las crestas individuales. Los científicos eligieron este sitio porque es un centro de propagación de velocidad intermedia, donde su modelo sugiere que los cambios climáticos tendrían un fuerte impacto en la producción de magma, y ​​donde debería ser más fácil desenredar los efectos del vulcanismo de las fallas, que reconocen que juegan algunos papel en la creación de colinas abisales.

Las colinas abisales son alturas topográficas largas que se forman paralelas a las dorsales oceánicas. Los científicos han atribuido durante mucho tiempo el espaciamiento de las colinas a las fallas, pero ahora, algunos piensan que los cambios en el nivel del mar también pueden haber influido. Crédito: GeoMapApp.

El equipo utilizó la tasa de propagación a lo largo de la cresta, que permanece relativamente constante a 3 centímetros por año, para convertir la distancia que se encuentra una línea determinada de colinas desde el límite de la placa en su edad. Y tal como predijeron su modelo de fusión del manto, Katz y sus colegas descubrieron que las colinas parecían formarse aproximadamente cada 23.000, 41.000 y 100.000 años.

Estos números son familiares para los científicos del clima como la duración de los Ciclos de Milankovitch, los períodos sobre los cuales las principales características de la Tierra y los rsquos orbitan - la excentricidad y la inclinación y oscilación de su eje - varían como un reloj. Durante décadas, los investigadores han reconocido que estos cambios orbitales afectan la forma en que la energía solar y rsquos golpea la Tierra, impulsando cambios radicales en el clima global y el nivel del mar, más fuertemente en la periodicidad de 100.000 años.

Encontrar las mismas frecuencias en las edades de las colinas abisales sugiere que los impactos de estos cambios en la superficie se extienden hasta el fondo marino, dice Katz. "O eso es una coincidencia, o de alguna manera la topografía está siendo influenciada por el cambio del nivel del mar".

¿De quién es la culpa?

& quot; un comentario en Science en respuesta al estudio de Katz & rsquos.

Esa es la razón por la que Goff y otros críticos de la nueva hipótesis del nivel del mar dicen que los proponentes deben conciliar un papel mejorado para el vulcanismo con los procesos tectónicos que ya se sabe que afectan la topografía del fondo marino. Si el cambio del nivel del mar alterara la cantidad de magma en erupción en las dorsales oceánicas, y si estas variaciones dejaran un registro en la topografía de las colinas abisales, dice Goff, "realmente tendría que ser una señal secundaria, en lugar de una señal primaria". & rdquo

Un punto específico de controversia para Goff es que la hipótesis del nivel del mar hace una predicción que parece contradecir gran parte de los datos existentes sobre las dorsales oceánicas. Específicamente, sugiere que los cambios globales en el nivel del mar deberían producir colinas que estén más separadas en los centros de expansión rápida, donde la nueva corteza migra más rápidamente lejos del límite de la placa, que en los centros de expansión más lenta. Sin embargo, estudios anteriores han demostrado todo lo contrario: los centros de expansión más rápida tienen colinas abisales más cercanas, de acuerdo con los modelos de fallas del fondo marino.

Según Richard Katz y sus colegas, los cambios en el nivel del mar podrían afectar el magmatismo en las dorsales oceánicas. Crédito: K. Cantner, AGI y Julia Rosen.

Los resultados de Katz & rsquos de la Cordillera Antártica-Australiana, un centro de expansión de velocidad intermedia, no confirman o contradicen esta tendencia, la señal dominante de 100.000 años en los datos de su equipo y rsquos coincide con las observaciones del espaciamiento de colinas en otros centros de expansión de velocidad intermedia. Pero eso podría ser simplemente una coincidencia, dice Jean-Arthur Olive, geofísico de la Universidad de Columbia y del Observatorio Terrestre rsquos Lamont-Doherty (LDEO) quien, junto con los coautores, publicó un artículo de refutación en Science en el otoño de 2015. El equipo de Olive & rsquos modeló las fuerzas que controlan el espaciamiento de fallas en las dorsales oceánicas, incluido el suministro de magma y la fuerza de la litosfera, y descubrieron que las colinas en los centros de expansión de velocidad intermedia deberían tener una separación de aproximadamente 100.000 años.

Sin embargo, Olive insiste en que él y otros críticos no están tratando de cerrar la hipótesis del nivel del mar. De hecho, dice que es plausible que las variaciones en el nivel del mar influyan en la producción de magma en las dorsales oceánicas. La pregunta es si tales cambios conducirían a variaciones en la topografía del fondo marino, o si cualquier magma adicional simplemente se adheriría al fondo de la corteza. El modelo de Olive & rsquos sugiere que el último escenario puede ser más probable, pero solo podría confirmarse observando el grosor cortical total para medir que la batimetría.

Mientras tanto, Olive dice que su modelo podría ayudar a los investigadores a identificar posibles señales del nivel del mar al predecir el espaciamiento de fallas en varios lugares. Si los investigadores encuentran diferentes patrones en las crestas que abarcan un rango de tasas de propagación y en múltiples puntos a lo largo de la misma cresta, esto podría ayudar a confirmar el papel de los cambios en el nivel del mar. En diciembre pasado, un grupo de la Unión Geofísica Estadounidense en San Francisco, los científicos informaron evidencia preliminar para respaldar los resultados de Katz & rsquos, pero principalmente de otros centros de propagación de tasa intermedia.

Un lugar donde ya se ha detectado una señal de este tipo es en el Levantamiento del Pacífico Sureste frente a la costa oeste de América del Sur, donde las placas del Pacífico y Nazca se separan a casi 15 centímetros por año, lo que lo convierte en el centro de expansión más rápida del planeta. Allí, Maya Tolstoy de LDEO ha encontrado evidencia de colinas abisales espaciadas por 100.000 años. Según el modelo de Olive & rsquos, esa no es una frecuencia que deberían producir las fallas en los centros de expansión rápida. Sin embargo, es la frecuencia con la que la Tierra entró y salió de las edades de hielo, provocando los cambios más dramáticos en el nivel del mar.

The Sun & rsquos Squeeze

& ldquoTolstoi ha estudiado el misterioso comportamiento de los volcanes submarinos durante más de una década. "Sabemos muy poco sobre las dorsales oceánicas porque son difíciles de estudiar", dice. & ldquoUsted no los ve y no los escucha, en su mayor parte. & rdquo Así que ella y sus colegas comenzaron a monitorear las erupciones escuchando terremotos y, con el tiempo, ella notó un patrón. Las erupciones ocurrieron con mayor frecuencia durante las mareas muertas, cuando los niveles locales del mar eran más bajos, y durante la primera mitad del año calendario.

Gran parte de la corteza oceánica creada en las dorsales oceánicas consiste en magma que nunca entró en erupción en la superficie, como estos llamados diques de láminas (líneas de puntos blancos), ahora expuestos en las montañas Troodos de Chipre. Crédito: Lon Abbott y Terri Cook.

Tolstoi planteó la hipótesis de que esta tendencia podría deberse al hecho de que la órbita de la Tierra y los rsquos no es perfectamente circular, sino de forma ovalada, y entre enero y junio el planeta aleja al padre del sol. Durante este tiempo, el impacto del tirón gravitacional del sol y rsquos se debilita gradualmente. "Es esencialmente cuando la presión del sol en la Tierra está disminuyendo levemente", dice Tolstoi. Ella cree que esta modesta liberación podría descargar la corteza terrestre y rsquos lo suficiente como para provocar erupciones más durante la primera mitad del año que en la segunda.

Las observaciones de Tolstoi y rsquos la hicieron preguntarse sobre el pasado, cuando tanto el nivel del mar como la forma de la órbita de la Tierra y los rsquos fluctuaban de manera más dramática. En 2008, presentó un documento y una propuesta de subvención para explorar la idea con más detalle. A Tolstoi le costó mucho lograr que aceptaran a cualquiera de los dos, tal vez, dice ella, porque el tema era muy controvertido, por lo que dejó el trabajo en espera hasta hace poco. En sus manuscritos, Tolstoi planteó la hipótesis de que las variaciones en el nivel del mar, impulsadas por los cambios climáticos, podrían alterar la producción de magma en las dorsales oceánicas. También pensó que podría haber una influencia directa de la órbita terrestre y rsquos en las dorsales oceánicas. En el pico del último período glacial, hace unos 20.000 años, cuando el nivel del mar era más bajo, la órbita de la Tierra y los rsquos era más excéntrica. Eso pudo haber causado una compresión y descarga más intensa de la corteza, dice, y promovió erupciones más frecuentes. Estas erupciones podrían haber ayudado a liberar el exceso de magma que se había acumulado debajo de las dorsales oceánicas debido a los niveles más bajos del mar.

Tolstoi buscó evidencia potencial en la batimetría de la subida del Pacífico Sur Este, donde encontró colinas separadas por un espaciamiento de 100.000 años. Publicó sus resultados el año pasado en Geophysical Research Letters el mismo día que el estudio de Katz & rsquos apareció en Science. Pero Tolstoi dice que hay una diferencia entre los dos estudios. Aunque encontrar un patrón en el espaciamiento de las colinas abisales apoyó su idea, la hipótesis de "ldquomy" no requiere que se observe nada en la topografía del lecho marino ", dice. Ella aclara que su hipótesis predice que los cambios en el nivel del mar deberían afectar el vulcanismo, no si los cambios en el vulcanismo contribuyen a la formación de colinas abisales.

Esta idea parece estar respaldada por nuevos resultados del oceanógrafo de la Universidad de Connecticut, David Lund, y sus colegas. En 2008, Lund y Paul Asimow, un geólogo de Caltech, comenzaron a modelar cómo los cambios en el nivel del mar podrían afectar las dorsales oceánicas, una hipótesis que detallaron en un artículo de 2011. Pero en lugar de recurrir a la batimetría del fondo marino como evidencia de apoyo, Lund y sus colaboradores adoptaron un enfoque alternativo, analizando los núcleos de sedimentos del fondo marino en busca de pistas sobre cambios pasados ​​en la actividad volcánica. Específicamente, buscaron evidencia de un aumento de las emisiones de los respiraderos hidrotermales, que emiten fluidos calentados geotérmicamente cargados con hierro, manganeso y otros metales que se acumulan en el fondo marino.

A principios de 2016, Lund y sus colegas publicaron un estudio en Science que informaba los resultados de un conjunto de núcleos en Southern East Pacific Rise. Encontraron picos pronunciados en las concentraciones de metales hidrotermales hace aproximadamente 15.000 y 130.000 años, durante las dos últimas desglaciaciones, lo que sugiere que estos cambios en el clima coincidieron con períodos de elevada actividad volcánica. Aún queda mucho trabajo por hacer, dice Lund, pero los resultados brindan un apoyo tentativo para un vínculo entre los grandes cambios climáticos y el magmatismo en las dorsales oceánicas.

En cuanto a si estos cambios dejaron una marca en la batimetría, Lund dice que los investigadores aún deben desentrañar los roles relativos de las fallas y el vulcanismo en la producción de colinas abisales. Sin embargo, Lund dice que la comunidad tendrá que encontrar algún tipo de explicación si los núcleos de sedimentos y los datos batimétricos muestran evidencia de pulsos de actividad en respuesta a los cambios en el nivel del mar. "Si bien es posible que no entendamos exactamente qué lo causa, en términos del mecanismo detallado", dice, "me cuesta creer que se encuentren por casualidad las periodicidades de la escala de Milankovitch". Y si los investigadores comienzan a ver tales señales en múltiples ubicaciones, como sugieren algunos resultados preliminares, & ldquothat se vuelve realmente difícil de explicar. & rdquo

Una calle de doble sentido

& ldquo, geólogo de la Universidad de Harvard y coautor del estudio Katz & rsquos 2015. Aunque ese vínculo no se mencionó en ese documento, desde entonces Huybers ha comenzado a explorar si las dorsales oceánicas podrían ayudar a explicar el misterioso ritmo de las edades de hielo.

En la década de 1920, Milutin Milankovitch teorizó que las variaciones en la órbita de la Tierra causaban edades de hielo. Fue uno de los primeros en calcular cómo los cambios en la excentricidad, oblicuidad y precesión de la Tierra afectarían la intensidad y distribución de la energía solar que golpea el planeta, y si podrían impulsar cambios climáticos globales masivos. Crédito: K. Cantner, AGI.

La periodicidad de 100.000 años de las glaciaciones y su coincidencia con variaciones de 100.000 años en la excentricidad de la Tierra era evidente para los investigadores hace décadas, pero la causa exacta de esta ciclicidad sigue sin estar clara. Los científicos saben desde hace mucho tiempo que la excentricidad no altera la cantidad de radiación solar que llega a la Tierra lo suficiente como para impulsar al planeta dentro y fuera de los períodos glaciares por sí solo. Como resultado, los investigadores han buscado explicaciones alternativas para el tempo del metrónomo climático de la Tierra y los rsquos y han buscado retroalimentaciones que pudieran amplificar los pequeños cambios orbitales en cambios dramáticos.

El dióxido de carbono es la retroalimentación más poderosa que han descubierto los científicos. Los registros de núcleos de hielo revelan que su concentración ha variado en más del 50 por ciento entre los períodos glacial e interglacial, lo suficiente como para alterar sustancialmente el clima. Pero los investigadores continúan debatiendo de dónde vino este dióxido de carbono cuando la Tierra se calentó y adónde fue durante las edades de hielo. La mayoría de los científicos sospechan que el carbono se movió entre la atmósfera y las profundidades del océano a través de alguna combinación de cambios en la química, la biología y la circulación del océano. Los volcanes son otra fuente importante de dióxido de carbono, pero los geólogos no habían considerado su influencia en el clima en escalas de tiempo de miles de años, un instante geológico, hasta hace poco.

En 2009, Huybers publicó un artículo con su colega de Harvard Charlie Langmuir sobre cómo la reducción de las capas de hielo afectó a los volcanes terrestres al final de la última edad de hielo. Sugirieron que la descarga de la corteza continental podría haber inducido el deshielo por descompresión que provocó más erupciones, produciendo suficiente dióxido de carbono para ayudar a impulsar a la Tierra hacia el período interglacial actual. En ese momento, los investigadores pensaron que las dorsales oceánicas tendrían un efecto menor en el clima, pero ahora, dice Huybers, los científicos han comenzado a darse cuenta de que son mucho más complicadas y potencialmente más interesantes.

Eso es porque es probable que haya un gran retraso entre el momento de los cambios en el nivel del mar y cuando el magma creado por esos cambios estalla en un centro de expansión. Las estimaciones de la rapidez con que el magma puede subir y entrar en erupción varían mucho, pero la investigación sugiere que el retraso podría extenderse desde miles hasta decenas de miles de años. Esto distingue a los volcanes submarinos de los tipos de procesos que cambian rápidamente, como la circulación oceánica y la biología, que los científicos del clima han invocado previamente para explicar los cambios glaciales-interglaciales en el dióxido de carbono, dice Huybers.

Las variaciones en la excentricidad orbital (línea roja, arriba) influyen en la cantidad de energía solar, o insolación (línea naranja), recibida en la Tierra.Se cree que los cambios en la insolación en las latitudes altas del norte, que se muestran aquí durante los últimos 500.000 años, son particularmente importantes para impulsar el crecimiento y la descomposición de las grandes capas de hielo del hemisferio norte y marcar el ritmo de las edades de hielo. Los ciclos glaciares estuvieron marcados por grandes cambios en el clima de la Tierra. Por ejemplo, durante los períodos glaciares, los núcleos de hielo de la Antártida indican que las temperaturas eran hasta 10 grados Celsius más frías que las actuales (línea marrón). Los cambios dramáticos en el nivel del mar (línea azul gruesa) acompañaron a estos cambios climáticos, ya que la cantidad de agua encerrada en las capas de hielo varió. Los científicos piensan que el dióxido de carbono atmosférico (puntos azul claro) juega un papel importante en impulsar los cambios climáticos globales, aunque continúan debatiendo de dónde vino el dióxido de carbono durante los eventos de calentamiento deglacial y adónde fue durante los períodos glaciales fríos. Crédito: K. Cantner, AGI y Julia

Y dependiendo de la duración del retraso, los impactos de las emisiones de las cordilleras oceánicas en el clima podrían diferir dramáticamente. Una posibilidad es que el vínculo entre las variaciones del nivel del mar y las dorsales oceánicas tenga un efecto estabilizador sobre el cambio climático. Esto sucedería si, por ejemplo, el aumento del nivel del mar durante la desglaciación desencadenara una cadena de eventos que suprimieran el vulcanismo, redujeran el dióxido de carbono atmosférico y frenaran el calentamiento. Sin embargo, si el retraso fuera mayor, la retroalimentación podría hacer que el clima de la Tierra y los rsquos oscilen, dice Huybers. Por ejemplo, si la disminución del dióxido de carbono volcánico, provocada por el aumento del nivel del mar al final de una era de hielo, se produce cuando la Tierra ya ha comenzado a enfriarse nuevamente, podría acelerar esa tendencia, haciendo que la Tierra vuelva a un período glacial.

Este último escenario está apoyado tentativamente por los resultados de un estudio reciente en Earth and Planetary Science Letters, realizado por Katz y Jonathan Burley, un estudiante de doctorado en Oxford. La pareja modeló cómo las variaciones en el nivel del mar afectarían no solo la producción de magma, sino también la geoquímica del magma, incluida la cantidad de dióxido de carbono que contiene. Luego calcularon cómo variarían las emisiones de dióxido de carbono de las dorsales oceánicas durante un ciclo glacial, y cuánto tiempo llevaría ver esos cambios. Aunque se ve obstaculizado por las incertidumbres en la velocidad a la que el magma se eleva a través del manto, los investigadores encontraron que los cambios en las emisiones de dióxido de carbono de las dorsales oceánicas deberían retrasarse 50.000 años o más con respecto a los cambios en el nivel del mar.

Katz y Burley estiman solo un cambio del 12 por ciento en las emisiones de carbono de las dorsales oceánicas durante un ciclo glacial-interglacial, y los modelos sugieren que incluso menos se escaparían del océano a la atmósfera. Sin embargo, dice Huybers, "realmente no se necesita una retroalimentación retardada negativa muy fuerte para que sea más probable que un sistema oscile". Huybers está actualmente terminando un artículo que trata de explicar cómo una respuesta tan tardía podría ayudar a explicar el misterioso ritmo de los ciclos climáticos, pero por ahora, dice, todavía hay & ldquosome realmente grandes preguntas pendientes & rdquo.

La conexión climática

& quot de LDEO y un equipo de investigadores navegaron hasta Juan de Fuca Ridge, un centro de expansión frente a la costa de Oregon y Washington, para recolectar núcleos de sedimentos. Huybers y otros han encontrado evidencia adicional de señales climáticas en el espaciamiento de colinas abisales cerca de esta cresta. Al igual que Lund, McManus y sus colegas están analizando la concentración de metales en sus núcleos para comprender si la actividad hidrotermal en la cresta ha cambiado con el tiempo. Aunque su trabajo aún está en progreso, McManus dice que sus resultados preliminares parecen estar ampliamente de acuerdo con Lund & rsquos: que la actividad volcánica cambió durante los ciclos glaciares.

Debido a que los sedimentos son relativamente fáciles de fechar, McManus espera que este trabajo pueda ayudar a limitar el lapso de tiempo entre los cambios en el nivel del mar y la respuesta en las dorsales oceánicas, que es esencial para comprender el impacto climático. Por ejemplo, los investigadores todavía están tratando de comprender si es el nivel del mar en sí mismo, o su tasa de cambio, lo que afecta a las dorsales oceánicas, mientras que la hipótesis de Tolstoi y rsquos sugiere que la excentricidad puede ser un factor común para ambos. "Nuestro enfoque no es mirar una sola glaciación", dice, sino utilizar la larga memoria de los núcleos para obtener una respuesta más sólida al mirar hacia atrás en muchos ciclos glaciares. "¿Ocurre una y otra y otra vez?", pregunta.

McManus también espera que los núcleos puedan ayudar a dilucidar exactamente cómo los cambios en la actividad volcánica podrían haber afectado el clima. Aunque Huybers y otros se han centrado en el dióxido de carbono, algunas personas dicen que una explosión de emisiones volcánicas puede no coincidir con lo que los científicos saben sobre el ciclo del carbono oceánico. Por ejemplo, Robert Anderson, geoquímico de LDEO, dice que la adición de dióxido de carbono volcánico habría acidificado las profundidades del océano, tal como lo están haciendo las emisiones humanas en la actualidad. Pero "el registro sedimentario es inequívoco de que la química del océano profundo fue en la otra dirección", dice.

Alimentados por los diques que hay debajo, los basaltos tipo almohada, como los expuestos en Omán, se forman cuando el magma entra en erupción en agua de mar fría. Crédito: Chuck Bailey.

Hasta que los investigadores aprendan más, McManus dice que deberían permanecer abiertos a todos los posibles vínculos entre el vulcanismo de las dorsales oceánicas y el clima. Por ejemplo, Lund ha sugerido que el calor liberado por los respiraderos hidrotermales podría alterar la circulación del océano y McManus está explorando los posibles impactos de un pico en las concentraciones de metales volcánicos como el hierro. Un aumento en la disponibilidad del micronutriente podría haber impulsado el crecimiento del plancton, que extrae el dióxido de carbono de la atmósfera durante la fotosíntesis y lo transfiere a las profundidades del océano cuando los organismos mueren y se hunden.

Estos son los tipos de preguntas que deben responderse antes de que los científicos del clima puedan comprender si el vulcanismo de las crestas oceánicas influyó en los ciclos climáticos de la Tierra y los rsquos, y si el clima dejó su huella en el lecho marino global. McManus no sabe cuáles serán las respuestas al final, pero se alegra de que los investigadores finalmente estén explorando esos vínculos. "Todos estos sistemas terrestres están conectados", dice. & ldquoAsí que no me sorprende en absoluto que haya interacciones. & rdquo

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¿Por qué la excentricidad orbital de la Tierra oscila con un período de aproximadamente 100.000 años? - Astronomía

Uno asciende a aproximadamente 10 '' de arco y probablemente fue causado temprano en la historia de la Tierra cuando algo limpió su reloj. Fuera lo que fuera, no era un asteroide. Tenía que ser del tamaño de una luna pequeña. Si está haciendo matemáticas para astronomía o astrología, debe tenerlo en cuenta al encontrar la longitud de los planetas.

El otro bamboleo es, creo, el bamboleo de Chandler y tiene algo que ver con el núcleo de la Tierra.

Y hay un bamboleo asociado con el ciclo de Mankovitch que se basa en el eje polar de la Tierra en relación con el plano de la eclíptica. Eso hace que la Tierra se mueva de aproximadamente 21 ° a aproximadamente 24 °. Es muy útil para fechar ciertos tipos de templos conocidos como templos solsticiales. Muchos templos son equinoctales, es decir, están orientados al ecuador. Sin embargo, algunos son solsticiales, lo que significa que están orientados a los puntos del solsticio. En el día del solsticio, se podían abrir las puertas del templo y el sol y el mediodía brillarían por completo en la & quotholy of holies & quot detrás del altar.

Los templos en el hemisferio norte están orientados hacia el punto norte del Sol (el punto del solsticio), es decir, el solsticio de verano, mientras que los templos en el hemisferio sur están orientados hacia el punto sur del sol (su solsticio de verano pero nuestro solsticio de invierno en el hemisferio norte).

Debido a que conocemos la tasa de movimiento, podemos fechar los templos solsticiales (se llama archeao-astronomía). El alemán que inventó el método fechó con precisión varios templos solsticiales en Egipto, el norte de Europa y Asia. Dio fechas de alrededor de 10,000 a. C., alrededor de 4,000 a. C. y alrededor de 2000 d. C. para la construcción de Machu Piccu, lo que causó un alboroto porque todos sabemos que la teoría del Puente Terrestre es válida, yada, yada, bla, bla y, por supuesto, eso violó mucho. de las ideas preconcebidas de la gente sobre el desarrollo de civilizaciones en varias partes del mundo.

De todos modos, volviendo al clima, este bamboleo tiene una gran influencia en el albedo general de la Tierra. Albedo es una medida de reflectividad.

La Tierra es un 75% de agua, y hay desiertos y muchas áreas que están cubiertas de nieve o glaciares.

Elijamos un área en el Océano Pacífico, cualquier área servirá. La radiación solar golpea la superficie del océano. Si el ángulo de incidencia es grande, entonces Albedo es alto y una buena parte de esa energía se refleja de regreso al espacio.

Pero si el ángulo de incidencia es bajo, entonces Albedo es bajo (o más bajo) y absorbe más energía del Sol.

Y lo que es importante entender es que solo 1 'de arco afectará a millones de millas cuadradas de océano y cambiará su Albedo para que refleje más energía de regreso al espacio o absorba más energía.

Si la Tierra tuviera un ángulo de 0 °, entonces las regiones polares norte y sur serían casi paralelas a la energía proveniente del Sol y cualquier nieve, hielo o agua reflejaría la mayor parte de la energía de regreso al espacio.

Pero ese no es el caso debido a la inclinación o inclinación axial de la Tierra, las regiones polares pueden absorber la energía cuando la Tierra está al máximo, alrededor de 24 °.

Seguramente puede ver cómo eso afectaría el clima de la Tierra, absorbiendo más energía o reflejando más energía, y eso es lo que dice Mankovitch, por lo que es una de las tres partes de su Ciclo.

Una parte es el perigeo de la Tierra, que es lo más cercano que se acerca la Tierra al Sol. Nos dicen que nuestra distancia es de aproximadamente 93,5 millones de millas, pero eso es solo un promedio. Durante un período de 100.000 años, la Tierra se acerca al Sol y luego se aleja del Sol. Como no hemos vivido tanto tiempo, no sabemos exactamente cuáles son esas distancias.

Sin embargo, en diciembre de 2012, el perigeo de la Tierra (la órbita de la Tierra no es un círculo perfecto, es algo elíptico) estará más cerca del Sol que nunca en la historia humana conocida.

A partir de ese momento, la Tierra pasará los próximos 100.000 años alejándose más del Sol, y luego pasará los próximos 100.000 años volviendo al punto en el que nos encontramos ahora.

Mankovitch dice que Cycle afecta el clima en la Tierra (y tiene muchísimo sentido para mí).

El período de calentamiento interglacial finaliza en diciembre de 2012 y la Tierra volverá a la Tierra normal como se muestra aquí:


Esa es la Tierra real y lo que nuestro hogar realmente es como el 99,9% del tiempo(geológicamente hablando).

A menos que haya alguna actividad tectónica / volcánica masiva, se crea una importante liberación de gases y arroja CO2 masivo a la atmósfera, lo que se remonta a los días de los dinosaurios, cuando nunca nevó y no había hielo de agua en ninguna parte de la Tierra (incluso en los polos). eran libres y claros), así será la Tierra excepto por los pequeños períodos interglaciales, como el que estamos ahora (y este se prolonga debido a un evento cataclísmico de hace 12.000 años).

A partir de unos 10.000 años, los canadienses (si es que todavía existen) inmigrarán ilegalmente a los EE. UU. Para evitar los glaciares que comenzarán a moverse hacia el sur y los expulsarán de sus hogares.


Ver el vídeo: Excentricidad orbital, Kepler y Oumuamua (Octubre 2022).