viernes, 11 de mayo de 2018

Pruebas geológicas del ciclo de 405.000 años en la variación de la órbita terrestre

Es un hecho bien conocido entre los científicos de la Tierra que nuestro planeta sufre periódicamente cambios importantes en su clima. En el transcurso de los últimos 200 millones de años, nuestro planeta ha experimentado cuatro períodos geológicos principales (el Triásico, Jurásico y Cretácico y Cenozoico) y una glaciación pliocena-cuaternaria (glaciación Pliocena-Cuaternario), todos los cuales tuvieron un impacto drástico en la vida de las plantas y de los animales, así como también afectaron el curso de la evolución de las especies.

Desde hace tiempo se sabe que estos cambios se deben en parte a los cambios graduales en la órbita de la Tierra, los llamados ciclos de Milankovitch:

·         Excentricidad de la órbita de la Tierra: actualmente la distancia media de la Tierra al Sol es de 149,6 millones de quilómetros. Como la órbita es una elipse, la distancia mayor de la Tierra al Sol es de 152,1 millones de quilómetros y la menor de 146,1. La excentricidad es, por tanto, (152,1-149,6)/149,6de 1,7 % .

Se sabe que la excentricidad de la órbita varía con un ciclo principal de unos 405.000 años, con ciclos secundarios de unos 100.000 años, pudiendo pasar del 0 % al 5%.

El aumento de la excentricidad de la órbita terrestre provoca el incremento del contraste verano-invierno en un hemisferio y la reducción de ese contraste en el otro, dependiendo en cada caso de las estaciones en que ocurran el afelio y el perihelio. Por ejemplo, si en un hemisferio el verano coincide con el perihelio y el invierno con el afelio, y la excentricidad es alta, la radiación solar veraniega será muy intensa y la radiación invernal será muy débil. Por el contrario, en el otro hemisferio, los contrastes estacionales estarán muy atenuados, ya que el verano coincidirá con el afelio y el invierno con el perihelio.



·         Inclinación del eje terrestre de rotación: varía de 22,1 a 24,5o con un período de unos 41.000 años. Cuando el valor es alto, la diferencia de insolación estacional es grande y, viceversa, si el ángulo fuese cero no habría estaciones.


·         Precesión de los equinoccios: es el cambio lento y gradual en la orientación del eje de rotación de la Tierra, como si se tratara de una peonza. Su período es de unos 26.000 años. Este lento movimiento de peonza, es debido a que la Tierra no es perfectamente esférica, pues está algo achatada en los polos y engordada en el Ecuador.

Hoy día, durante el solsticio de invierno del hemisferio norte (22 de diciembre) la Tierra se encuentra próxima al punto de su órbita más cercano al Sol, el perihelio, que alcanza el 3 de enero. La distancia al Sol durante esos días es la más corta del año, unos 147 millones de kilómetros, y por esa razón la Tierra en su conjunto recibe esos días el máximo de calor.

Por el contrario, durante el solsticio de verano del hemisferio norte (21 de junio) la Tierra se encuentra próxima al punto de su órbita más alejado del Sol, el afelio, que alcanza el 4 de Julio. La distancia al Sol es la más larga del año, 152 millones de kilómetros, es decir unos 5 millones más que en el perihelio, y la Tierra en su conjunto recibe esos días un 3,5 % menos de energía solar.

A lo largo de los milenios van cambiando las fechas del perihelio y del afelio. Hace 13.000 años el perihelio ocurría en junio y el afelio en diciembre. Lo contrario de ahora.

El ciclo de precesión de los equinoccios es probablemente más determinante en el clima de las zonas tropicales que en las polares, en donde parece jugar un papel más importante la oblicuidad del eje.


Los cambios en la excentricidad de la órbita terrestre están causados por la influencia gravitatoria de Venus y Júpiter, y se repiten regularmente cada 405,000 años. Pero no ha sido hasta hace poco que un equipo de geólogos ha encontrado la primera evidencia de estos cambios en la órbita de la Tierra: sedimentos y muestras de núcleos rocosos que proporcionan un registro geológico de cómo y cuándo tuvieron lugar.

El estudio que describe sus hallazgos, titulado "Empirical evidence for stability of the 405-kiloyear Jupiter–Venus eccentricity cycle over hundreds of millions of years", que ha sido publicado recientemente en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU.

Según los registros fósiles, también se sabe que estos ciclos tuvieron un profundo impacto en la vida en la Tierra, lo que probablemente tuvo un efecto en el curso de las especies de la evolución.

Los autores del estudio obtuvieron muestras de sedimentos de la cuenca de Newark, un lago prehistórico que abarcaba la mayor parte de Nueva Jersey, y una muestra de roca central de la Formación Chinle en el Parque Nacional del Bosque Petrificado en Arizona. Esta muestra mide aproximadamente 518 metros de largo, 6,35 cm de diámetro, y su formación se data en el Período Triásico, hace de 202 a 253 millones de años.

Parque Nacional del Bosque Petrificado en Arizona

Posteriormente, el equipo relacionó las inversiones en el campo magnético de la Tierra -donde cambian el polo norte y sur- con los sedimentos con y sin circonitas (minerales con uranio que permiten la datación radiactiva) y con los ciclos climáticos en el registro geológico. Estas comparaciones mostraron fue que el ciclo de 405,000 años es el patrón astronómico más regular relacionado con la órbita anual de la Tierra alrededor del Sol.

muestra de roca central de la Formación Chinle en el Parque Nacional del Bosque Petrificado en Arizona

Los resultados indicaron además que el ciclo ha sido estable durante cientos de millones de años y todavía está activo en la actualidad. Esto constituye la primera evidencia verificable de que la mecánica celeste ha desempeñado un papel histórico en los cambios naturales en el clima de la Tierra. Es un resultado sorprendente, porque este largo ciclo, que se había predicho a partir de movimientos planetarios desde hace unos 50 millones de años, se ha confirmado hasta al menos 215 millones de años.

Anteriormente, los astrónomos habían calculado este ciclo de manera relativamente fiable hasta alrededor de hace 50 millones de años, pero el problema se volvió demasiado complejo antes de esta fecha debido a que muchos movimientos cambiantes entraron en juego. Hay otros ciclos orbitales más cortos, pero cuando miras hacia el pasado, es muy difícil saber con cuál te enfrentas en un momento dado, porque cambian con el tiempo. Ahora se ha demostrado, mediante pruebas geológicas, que este ciclo de la variación de la excentricidad de la órbita terrestre no es puramente teórico y que es estable con el tiempo.