Un nuevo estudio que reconstruye la historia profunda de la
relación de la Tierra con la Luna muestra que hace 1.400 millones de años, un
día en la Tierra duraba poco más de 18 horas.
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Esto era, al menos en parte, porque la Luna estaba más cerca
y cambió la forma en que la Tierra giraba alrededor de su eje, por lo que,
según el estudio, a medida que pasa el tiempo, los días son más largos.
"A medida que la Luna se aleja, la Tierra es como una
patinadora giratoria que reduce la velocidad al estirar los brazos", pone
como ejemplo el investigador Stephen Meyers, profesor de Geociencia en la
Universidad de Wisconsin-Madison, Estados Unidos, y coautor del estudio, que se
publica esta semana en 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.
El equipo describe una herramienta, un método estadístico,
que vincula la teoría astronómica con la observación geológica (llamada
astrocronología) para mirar hacia atrás en el pasado geológico de la Tierra,
reconstruir la historia del sistema solar y comprender el antiguo cambio
climático según lo registrado en el registro de rocas.
"Una de nuestras ambiciones era utilizar
astrocronología para decir la hora en el pasado más lejano, para desarrollar
escalas de tiempo geológicas muy antiguas --señala Meyers--. Queremos estudiar
rocas que tienen miles de millones de años de una manera comparable a la forma
en que analizamos los procesos geológicos modernos".
El movimiento de la Tierra en el espacio está influenciado
por otros cuerpos astronómicos que ejercen fuerza sobre él, como otros planetas
y la Luna. Esto ayuda a determinar las variaciones en el entorno de la rotación
de la Tierra y tambaleos en su eje, y en la órbita que la Tierra traza
alrededor del Sol.
Estas variaciones se conocen colectivamente como ciclos de
Milankovitch y determinan dónde se distribuye la luz solar en la Tierra, lo que
también significa que determinan los ritmos climáticos de la Tierra.
Científicos como Meyers han observado este ritmo climático en el registro de
rocas, que abarca cientos de millones de años.
Pero retroceder aún más, en la escala de miles de millones
de años, ha resultado un desafío porque los medios geológicos típicos, como la
datación por radioisótopos, no proporcionan la precisión necesaria para
identificar los ciclos. También es complicado por la falta de conocimiento de
la historia de la Luna, y por lo que se conoce como el caos del sistema solar,
una teoría planteada por el astrónomo parisino Jacques Laskar en 1989.
El sistema solar tiene muchas partes móviles, incluidos los
otros planetas que orbitan alrededor del Sol. Pequeñas variaciones iniciales en
estas partes móviles pueden propagarse a grandes cambios millones de años
después; éste es el caos del sistema solar, y tratar de explicarlo puede ser
como intentar rastrear el efecto mariposa al revés.
DESCIFRADO EL CÓDIGO DEL CAÓTICO SISTEMA SOLAR
El año pasado, Meyers y sus colegas descifraron el código
del caótico sistema solar en un estudio de los sedimentos de una formación
rocosa de 90 millones de años que capturó los ciclos climáticos de la Tierra.
Sin embargo, cuanto más atrás han intentado ir él y otros científicos en el
registro de rocas, menos fiables han sido sus conclusiones.
Por ejemplo, la Luna se está alejando de la Tierra a una
velocidad de 3,82 centímetros por año. Utilizando la velocidad actual, los
científicos que extrapolaron el tiempo calcularon que "más allá de 1.500
millones de años atrás, la Luna habría estado lo suficientemente cerca como
para que sus interacciones gravitacionales con la Tierra hubieran desgarrado a
la luna", explica Meyers en un comunicado. Sin embargo, se sabe que la
Luna tiene 4.500 millones de años.
Entonces, Meyers buscó una manera de explicar mejor lo que
los vecinos planetarios de la Tierra estaban haciendo hace miles de millones de
años para comprender el efecto que tenían en la Tierra y sus ciclos de
Milankovitch. Éste fue el problema que trajo consigo a una charla que dio en el
Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, en Estados
Unidos, durante un año sabático en 2016.
En la audiencia de ese día estaba Alberto Malinverno,
catedrático de Investigación de Lamont, en Columbia. Los dos se unieron para
combinar un método estadístico que Meyers desarrolló en 2015 para lidiar con la
incertidumbre en el tiempo --llamada TimeOpt-- con la teoría astronómica, datos
geológicos y un enfoque estadístico sofisticado llamado inversión bayesiana,
que permite a los investigadores obtener un mejor manejo de la incertidumbre de
un sistema de estudio.
Luego, probaron el enfoque, al que denominan TimeOptMCMC, en
dos capas estratigráficas de roca: la Formación Xiamaling de 1.400 millones de
años del norte de China y un registro de 55 millones de años de Walvis Ridge,
en el Océano Atlántico sur. Con el enfoque, podrían evaluar de manera fiable
desde capas de rocas en las variaciones de registros geológicos en la dirección
del eje de rotación de la Tierra y la forma de su órbita, tanto en tiempo más
reciente como en el tiempo profundo, mientras que también abordan la
incertidumbre.
También pudieron determinar la duración del día y la
distancia entre la Tierra y la Luna. "En el futuro, queremos ampliar el
trabajo en diferentes intervalos de tiempo geológico", dice Malinverno. El
estudio complementa otros dos análisis recientes que se basan en el registro de
rocas y los ciclos de Milankovitch para comprender mejor la historia y el
comportamiento de la Tierra.
Un equipo de investigación de Lamont-Doherty usó una
formación rocosa en Arizona para confirmar la notable regularidad de las
fluctuaciones orbitales de la Tierra de casi circular a más elíptica en un
ciclo de 405.000 años.
Y otro equipo en Nueva Zelanda, en colaboración con Meyers,
analizó cómo los cambios en la órbita terrestre y la rotación en su eje han
afectado a los ciclos de evolución y extinción de organismos marinos llamados
graptoloides, que se remontan a 450 millones de años. "El registro
geológico es un observatorio astronómico del sistema solar temprano --dice
Meyers--. Estamos observando su ritmo pulsante, preservado en la roca y la
historia de la vida".
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