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Sobre la estabilidad del eje de rotación
de Tierras sin Luna

Alberto González Fairén
Durante mucho tiempo se ha sostenido la idea de que la Luna ha sido esencial para permitir el origen y la evolución de la vida sobre la Tierra, debido a la estabilidad que el satélite ha proporcionado al eje de rotación de nuestro planeta. ¿Debe revisarse esta idea?
l valor de la oblicuidad de un planeta (Figura 1) es un factor importante en la determinación de su clima y de su potencial habitabilidad. La oblicuidad de un planeta es el ángulo que forman su momento orbital y su momento rotacional, y en la Tierra apenas varía, tan sólo dentro del rango de 22º hasta 24,6º (Figura 2). Por esta razón, los habitantes de la Tierra disfrutamos de un clima relativamente estable. Por el contrario, por ejemplo en Marte la oblicuidad varía entre los 0º y los 60º, en escalas temporales medidas en decenas de millones de años, provocando variaciones climáticas muy importantes a nivel planetario (Figura 3). Los análisis teóricos aún no han determinado si los planetas terrestres se forman preferentemente con bajas oblicuidades, como las de la Tierra y Marte en este momento, o si por el contrario los ángulos de los ejes de rotación de los planetas rocosos se disponen de forma aleatoria. Además, es conocido que las interacciones gravitatorias con otros planetas pueden alterar la oblicuidad, lo que significa que la oblicuidad de un mundo determinado no permanece necesariamente estable una vez completada la fase de acreción planetaria.
La oblicuidad de los ocho planetas...
Figura 1: La oblicuidad de los ocho planetas del Sistema Solar.
(C. J. Hamilton) Click para ampliar!
La oblicuidad de la Tierra...
Figura 2: La oblicuidad de la Tierra en su órbita.
Los primeros análisis completos acerca de los posibles rangos de variación de la oblicuidad de los planetas del Sistema Solar datan de principios de la década de los 90 del siglo pasado, cuando el grupo de Jacques Laskar publicó sus resultados describiendo la evolución de la oblicuidad como una característica básicamente caótica. En sus estudios incluyeron diferentes periodos de rotación para los planetas del Sistema Solar, e incluso estudiaron el comportamiento del eje de rotación de la Tierra en el caso de no existir la Luna. Algunos de sus resultados más conocidos incluyen la determinación de las extremas variaciones de la oblicuidad de Marte antes mencionadas, y que la Tierra sin la Luna sufriría variaciones de oblicuidad desde 0º hasta 85º. Si la oblicuidad fuera de 0º, el Sol se encontraría directamente sobre el ecuador; si llegara a los 85º, el Sol brillaría casi directamente sobre uno de los polos. Las consecuencias sobre la estabilidad a largo plazo del clima serían, obviamente, catastróficas.
La oblicuidad de Marte...
Figura 3: Las variaciones en la oblicuidad de Marte provocan cambios en la distribución del hielo sobre su superficie.
(J. Head/NASA/JPL)
Los resultados del grupo de Laskar, por lo tanto, sugerían que la Luna ejerce una influencia determinante para “anclar” la oblicuidad de la Tierra, y por lo tanto sobre el clima a nivel mundial, y en última instancia sobre la habitabilidad de nuestro planeta (Figura 4). La razón última sería el gran tamaño de la Luna respecto a la Tierra, tan sólo unas 100 veces más pequeña; por el contrario, la mayor luna de Marte, Fobos, es 60 millones de veces más pequeña que el planeta. Al ser un concepto tan elegante, esta capacidad de estabilización que ejercería la Luna sobre el ángulo de oblicuidad de la Tierra se ha incorporado fácilmente al discurso general en ciencias planetarias, aceptándose sin apenas discusión durante más de una década. Los libros de texto sobre Astrobiología frecuentemente incluyen la aseveración de que planetas tipo Tierra, con periodos de rotación comparables a nuestras 24 horas pero sin un gran satélite en órbita, deben experimentar enormes oscilaciones en su oblicuidad, convirtiéndose en mundos inhabitables. Si un satélite de gran tamaño es necesario para que un planeta sea habitable, entonces el número de planetas habitables en la galaxia será órdenes de magnitud menor que si este requerimiento no existiera. Sin embargo, éste es un concepto que se ha demostrado erróneo.

El equipo de Jack Lissauer, de NASA Ames, ha analizado la evolución a largo plazo de la oblicuidad de un planeta tipo Tierra sin un gran satélite en órbita, utilizando modelos que incluyen variaciones en las condiciones iniciales tanto de oblicuidad como de rotación. Sus resultados, publicados a principios de este año, incluyen la simulación de las variaciones de oblicuidad durante 4.000 millones de años, y demuestran que la oblicuidad del planeta analizado permanecería dentro de unos límites mucho más estrechos que los calculados por Laskar. Partiendo de los valores de oblicuidad y orientación del eje de rotación de la Tierra en este momento, la oblicuidad variaría entre 10º y 50º durante los 4.000 millones de años estudiados. Además, las simulaciones predicen periodos de estabilidad de más de 500 millones de años durante los que la oblicuidad variaría tan sólo en intervalos de 17º a 32º. Entre estos largos periodos de estabilidad sucederían otros periodos de tan sólo unos pocos millones de años durante los que el régimen de oblicuidad cambiaría a otro intervalo diferente. Por otro lado, los planetas con giro retrógrado experimentarían variaciones de oblicuidad aún mucho menores, de tan sólo 2º, con cambios infrecuentes de 4º a 5º. Si se puede asumir que el sentido de giro inicial de un planeta es aleatorio, entonces la mitad de los planetas extrasolares tipo Tierra y sin un gran satélite en órbita deben ser retrógrados. Estos planetas disfrutarían de una estabilidad en su eje de rotación similar a la de la Tierra. Por lo tanto, aunque la presencia de una Luna de grandes dimensiones sin duda puede estabilizar la oblicuidad de un planeta, no parece un requerimiento esencial para que un planeta tipo Tierra presente una oblicuidad lo suficientemente estable como para que la vida avanzada se desarrolle.
La oblicuidad de la Tierra...
Figura 4: Variaciones en la oblicuidad de la Tierra cada
41.000 años. (NASA/Myksid/Wikimedia)
 
 
San Francisco (California), EEUU, 23 de Marzo de 2012.
 
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