La vida podría prosperar en la superficie de la Tierra durante mil millones de años más si el Sol lo permite
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 cambios pronunciados a medida que envejezca. Durante los próximos mil millones de años, el Sol seguirá brillando pero ¿cómo y hasta cuándo?
El Sol está en constantes cambios y sus cambios impactarán aquí en la Tierra.
A medida que el Sol fusiona hidrógeno para formar helio, la proporción de hidrógeno y helio en su núcleo cambia. Con el tiempo, el núcleo se enriquece lentamente 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.
Cambios profundos en el Sol que impactan el los ciclos básicos de la Tierra
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 la luminosidad del Sol aumenta.
Cualquier aumento de la luminosidad del sol puede tener un efecto pronunciado en la Tierra. Los ciclos ambientales como los ciclos del carbono, nitrógeno y fósforo sustentan la biosfera de la Tierra.
A medida que el sol se vuelve más brillante, afectará a estos ciclos, incluido el ciclo de 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 pronóstico sombrío, pero nuevas investigaciones sugieren que podría no suceder.
Nuevos modelos evolutivos de la vida en la Tierra futura con un Sol envejecido
La nueva investigación se titula en castellano "Extensión sustancial de la vida útil de la biosfera terrestre" y 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 RJ Graham, investigador postdoctoral del Departamento de Ciencias Geofísicas de la Universidad de Chicago.
"Se espera que dentro de aproximadamente mil millones de años (millones de años) 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.
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 de carbonato. Al quedar enterrados, estos minerales 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 de carbonato-silicato eliminará más CO2 de la atmósfera. Eso es lo que llevó a los científicos a concluir que el CO2 se reducirá tanto que la vida en el planeta perecerá. 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, erosión de silicatos 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.
Los investigadores afirman que los datos recientes muestran que el ciclo de carbonato-silicato no depende tanto de la temperatura como se creía anteriormente, sino que depende sólo débilmente de la temperatura y más fuertemente del CO2 .
En ese caso, "encontramos que la interacción entre el clima, la productividad y la meteorización 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 atmosféricos de CO2 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 en picado de los niveles de CO2 . En lugar de la inanición de CO2 , será 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.
"Hemos demostrado que los datos recientes que indican una erosión de silicatos débilmente dependiente de la temperatura llevan a predecir que la muerte de la biosfera es consecuencia del sobrecalentamiento, no de la falta de CO2 " , escriben los autores. "Estos hallazgos sugieren que la vida útil futura de la compleja biosfera de la Tierra puede 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 denominan "pasos difíciles" en la aparición y evolución de la vida. El modelo de los pasos difíciles dice que ciertas transiciones evolutivas fueron difíciles y es poco probable que se repitan 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 duros.
"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.
Referencia
R. J. Graham et al, Substantial extension of the lifetime of the terrestrial biosphere, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2409.10714