La simulación del impacto de un asteroide revela otras alteraciones climáticas y ecológicas
Un nuevo estudio de modelado climático publicado por investigadores del Centro IBS de Física del Clima (ICCP) de la Universidad Nacional de Pusan en Corea del Sur presenta un nuevo escenario de cómo cambiarían el clima y la vida en nuestro planeta en respuesta a un posible impacto futuro de un asteroide de tamaño mediano (~500 m).
El sistema solar está lleno de objetos con órbitas cercanas a la Tierra. La mayoría de ellos no representan ninguna amenaza para la Tierra, pero algunos de ellos han sido identificados como objetos de interés con probabilidades de colisión nada despreciables.
Entre ellos se encuentra el asteroide Bennu, de unos 500 m de diámetro, que, según estudios recientes, tiene una probabilidad estimada de 1 entre 2.700 de colisionar con la Tierra en septiembre de 2182. Esto es similar a la probabilidad de lanzar una moneda 11 veces seguidas con el mismo resultado.
Para determinar los posibles impactos de la colisión de un asteroide en nuestro sistema climático y en las plantas terrestres y el plancton en el océano, los investigadores del ICCP se propusieron simular un escenario de colisión idealizado con un asteroide de tamaño mediano utilizando un modelo climático de última generación.
El efecto de la colisión se representa mediante una inyección masiva de varios cientos de millones de toneladas de polvo en la atmósfera superior. A diferencia de estudios anteriores, la nueva investigación también simula ecosistemas terrestres y marinos, así como las complejas reacciones químicas en la atmósfera.
Utilizando la supercomputadora IBS Aleph, los investigadores ejecutaron varios escenarios de polvo del impacto para una colisión de un asteroide tipo Bennu con la Tierra. En respuesta a inyecciones de polvo de entre 100 y 400 millones de toneladas, las simulaciones del modelo de supercomputadora muestran dramáticas alteraciones en el clima, la química atmosférica y la fotosíntesis global en los 3 a 4 años posteriores al impacto.
En el escenario más intenso, el oscurecimiento solar debido al polvo provocaría un enfriamiento de la superficie global de hasta 4°C, una reducción de la precipitación media mundial del 15% y una grave disminución de la capa de ozono de alrededor del 32%. Sin embargo, a nivel regional, estos impactos podrían ser mucho más pronunciados.
Imagen: Respuestas climáticas y ecológicas a las inyecciones de polvo de 400 millones de toneladas de un impacto de asteroide tipo Bennu. Cambios espaciales de la temperatura de la superficie (arriba a la izquierda), precipitación total (arriba a la derecha), cambio porcentual de la productividad primaria neta terrestre (abajo a la izquierda) promediados durante los primeros 24 meses y cambio porcentual de la productividad primaria neta marina (abajo a la derecha) promediados de 10 a 38 meses después del impacto en relación con la simulación de control. Crédito: Institute for Basic Science
"El abrupto 'invierno de impacto' generaría condiciones climáticas desfavorables para el crecimiento de las plantas, lo que provocaría una reducción inicial del 20 al 30% de la fotosíntesis en los ecosistemas terrestres y marinos. Esto probablemente causaría enormes perturbaciones en la seguridad alimentaria mundial", afirma el Dr. Lan Dai, investigador postdoctoral en el ICCP y autor principal del estudio.
Cuando los investigadores analizaron los datos del modelo oceánico de sus simulaciones, se sorprendieron al descubrir que el crecimiento del plancton mostraba un comportamiento completamente diferente. En lugar de la rápida reducción y la lenta recuperación de dos años en la tierra, el plancton en el océano ya se habría recuperado en seis meses, e incluso habría aumentado después a niveles nunca vistos en condiciones climáticas normales.
"Hemos podido rastrear esta inesperada respuesta a la concentración de hierro en el polvo", afirma el profesor Axel Timmermann, director del ICCP y coautor del estudio.
El hierro es un nutriente clave para las algas, pero en algunas zonas, como el océano Austral y el Pacífico tropical oriental, su abundancia natural es muy baja. Dependiendo del contenido de hierro del asteroide y del material terrestre que es arrojado a la estratosfera, las regiones que de otro modo estarían carentes de nutrientes pueden enriquecerse con hierro biodisponible, lo que a su vez desencadena floraciones de algas sin precedentes.
Según las simulaciones por ordenador, el aumento de la productividad marina tras la colisión sería más pronunciado en el caso de las algas ricas en silicato, conocidas como diatomeas. Sus floraciones también atraerían grandes cantidades de zooplancton, pequeños depredadores que se alimentan de las diatomeas.
"Las floraciones excesivas simuladas de fitoplancton y zooplancton podrían ser una bendición para la biosfera y ayudar a aliviar la inseguridad alimentaria emergente relacionada con la reducción más duradera de la productividad terrestre", añade el Dr. Lan Dai.
"En promedio, los asteroides de tamaño mediano chocan con la Tierra cada 100.000 a 200.000 años aproximadamente. Esto significa que nuestros primeros antepasados humanos pueden haber experimentado con anterioridad algunos de estos eventos que desplazaron planetas, con posibles impactos en la evolución humana e incluso en nuestra propia composición genética", afirma el profesor Timmermann.
El nuevo estudio proporciona nuevos conocimientos sobre las respuestas climáticas y biosféricas a las colisiones con objetos en órbita cercana a la Tierra. En el próximo paso, los investigadores del ICCP de Corea del Sur planean estudiar con más detalle las primeras respuestas humanas a tales eventos utilizando modelos informáticos basados en agentes, que simulan a los humanos individuales, sus ciclos de vida y su búsqueda de alimento.
El estudio se ha publicado en la revista Science Advances: Climatic and ecological responses to Bennu-type asteroid collisions
