Puede ser casi el doble de lo que se creía anteriormente
El Sol se encuentra en la mitad de su vida de fusión. Tiene unos 5.000 millones de años y, aunque su vida está lejos de terminar, sufrirá algunos pronunciados cambios a medida que envejezca. Durante los próximos mil millones de años, el Sol seguirá brillando.
Eso significa que las cosas cambiarán aquí en la Tierra.
A medida que el Sol va fusionando helio para formar hidrógeno, va cambiando la proporción de hidrógeno y helio en su núcleo. Con el tiempo, el núcleo se va enriqueciendo cada vez más con helio. A medida que el helio se acumula en su núcleo, la densidad del núcleo aumenta, lo que significa que los protones están más juntos.
Esto crea una situación en la que el sol puede fusionar hidrógeno de forma más eficiente. Después de una reacción en cadena de procesos y de causa y efecto, el resultado final es que aumenta la luminosidad del Sol. La luminosidad del Sol ya ha aumentado aproximadamente un 30% desde su formación y el aumento continuará.
Cualquier aumento de la luminosidad del sol puede tener un pronunciado efecto en la Tierra. Los ciclos ambientales, como los del carbono, el nitrógeno y el fósforo, sustentan la biosfera de la Tierra. A medida que el Sol se vuelve más brillante, afectará estos ciclos, incluido el ciclo carbonato-silicato, que modera la acumulación de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera del planeta.
Los científicos creen que, en los próximos mil millones de años, el aumento del brillo del sol interrumpirá este ciclo, lo que provocará una disminución de los niveles de CO2. Las plantas dependen del CO2 y se espera que los niveles se desplomen, lo que significa que la compleja vida terrestre terminaría en los próximos mil millones de años.
Es un sombrío pronóstico, pero nuevas investigaciones sugieren que podría no suceder.
La nueva investigación ha sido aceptada para su publicación en la revista Planetary Science Journal. Actualmente se encuentra en fase de preimpresión, disponible en el servidor de preimpresión de arXiv, y el autor principal es R.J. Graham, investigador postdoctoral del Departamento de Ciencias Geofísicas de la Universidad de Chicago.
"Se espera que dentro de aproximadamente mil millones de años (Ma) a medida que el sol brille más, el ciclo de carbonato-silicato de la Tierra lleve el CO2 por debajo del nivel mínimo requerido por las plantas vasculares terrestres, eliminando la mayor parte de la vida terrestre macroscópica", escriben los autores.
A medida que el sol brilla y calienta la superficie de la Tierra, los científicos esperan que el ciclo carbonato-silicato extraiga más CO2 de la atmósfera debido a la erosión del carbonato-silicato y al secuestro de carbonato.
Imagen derecha: Este esquema muestra la relación entre los diferentes procesos físicos y químicos que componen el ciclo carbonato-silicato. En el panel superior se identifican los procesos específicos y en el panel inferior se muestran las retroalimentaciones asociadas; las flechas verdes indican acoplamiento positivo, mientras que las flechas amarillas indican acoplamiento negativo. Crédito: Gretashum—Trabajo propio, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=79674633
El agua de lluvia se enriquece con carbono atmosférico, que reacciona con las rocas de silicato y las descompone. Los productos de las reacciones químicas que las descomponen llegan al fondo del océano, donde forman minerales carbonatados. A medida que estos minerales quedan enterrados, eliminan eficazmente el carbono de la atmósfera.
Normalmente, el ciclo actúa como termostato natural de la Tierra. Sin embargo, las temperaturas más altas hacen que las reacciones sean más eficientes, lo que significa que el ciclo carbonato-silicato eliminará más CO2 de la atmósfera. Eso es lo que llevó a los científicos a concluir que el CO2 se reduciría tanto que desaparecería la vida en el planeta. Sin embargo, los autores examinaron estas ideas y descubrieron que tal vez no sea así.
"Aquí, combinamos modelos globales de media de productividad vegetal dependiente de la temperatura y del CO2 para plantas C3 y C4, meteorización por silicato y clima para reexaminar el tiempo que les queda a las plantas terrestres", escriben.
Las plantas C3 y C4 son dos grupos principales de plantas que se clasifican según cómo realizan la fotosíntesis y absorben carbono. Son relevantes porque responden de manera diferente a temperaturas más altas.
Según los investigadores, los datos más recientes muestran que el ciclo de carbonato-silicato no depende tanto de la temperatura como se creía, sino que depende sólo ligeramente de la temperatura y más fuertemente del CO2.
En ese caso, "encontramos que la interacción entre el clima, la productividad y la erosión hace que la futura disminución del CO2 impulsada por la luminosidad se desacelere y se revierta temporalmente, evitando la hambruna de CO2 en las plantas", explican.
En lugar de una perspectiva de mil millones de años para la vida vegetal de la Tierra, los investigadores dicen que los niveles de CO2 atmosférico significarán que las plantas tendrán otros 1.600 a 1.860 millones de años. Cuando las plantas ya no puedan sobrevivir, no será por la caída de los niveles de CO2, por la hambruna de CO2, sino por lo que los científicos llaman la transición a un invernadero húmedo.
Cuando se produce esa transición, la atmósfera de un planeta se satura de vapor de agua a medida que el planeta se calienta. Como el vapor de agua es un potente gas de efecto invernadero, crea un ciclo de retroalimentación de aumento del calentamiento. Al final, hace demasiado calor para que las plantas sobrevivan.
Las consecuencias no terminan ahí. A medida que la atmósfera superior de la Tierra se satura cada vez más de vapor de agua, la energía ultravioleta divide el agua y el hidrógeno se dispersa hacia el espacio. En esta situación, se produce una pérdida gradual e irreversible de agua hacia el espacio.
Según los autores, la Tierra no experimentará esta transición hasta dentro de entre 1.600 y 1.860 millones de años.
"Mostramos que datos recientes que indican una erosión de silicatos débilmente dependiente de la temperatura llevan a predecir que la muerte de la biosfera es resultado del sobrecalentamiento, no de la falta de CO2", escriben los autores. "Estos hallazgos sugieren que la futura vida útil de la compleja biosfera de la Tierra podría ser casi el doble de lo que se creía anteriormente".
Estos resultados también afectan nuestra comprensión de la habitabilidad de los exoplanetas. Tienen que ver con lo que se denomina "pasos difíciles" en la aparición y evolución de la vida. El modelo de los pasos duros sostiene que ciertas transiciones evolutivas fueron difíciles y es poco probable que se produjeran dos veces. Algunos ejemplos son la aparición de organismos multicelulares y la explosión cámbrica.
Pero si la biosfera de la Tierra tiene una vida útil mucho más larga de lo que se pensaba, eso afecta al modelo de pasos difíciles.
"Una mayor esperanza de vida futura para la compleja biosfera también puede proporcionar evidencia estadística débil de que hubo menos 'pasos difíciles' en la evolución de la vida inteligente de lo que se había estimado previamente y que el origen de la vida no fue uno de esos pasos difíciles", concluyen los autores.
Si ese es el caso, entonces la habitabilidad de un exoplaneta podría ser menos rara de lo que se piensa.
El artículo se titula "Substantial extension of the lifetime of the terrestrial biosphere"
