Es un mundo pequeño, después de todo

Crédito: NASA MODIS (Wikipedia)

Artículo publicado por Alan Buis y Whitney Clavin el 16 de agosto de 2011 en la web de JPL

Un equipo de investigación dirigido por la NASA ha confirmado lo que Walt Disney nos dijo hace mucho: La Tierra es realmente un mundo pequeño, después de todo.

Desde la época de Charles Darwin, los científicos han especulado que la Tierra sólida puede estar expandiéndose o contrayéndose. Esa era la creencia general, hasta que los científicos desarrollaron la teoría de la tectónica de placas, que explica los movimientos a gran escala de la litosfera de la Tierra, o capa más externa. Incluso con la aceptación de la tectónica de placas hace medio siglo, algunos científicos espaciales y de la Tierra han seguido especulando sobre una posible expansión o contracción de la Tierra en varios terrenos científicos.

Ahora, un nuevo estudio de la NASA, recientemente publicado en Geophysical Research Letters, básicamente ha zanjado estas especulaciones. Usando un grupo de herramientas de medición espacial y una nueva técnica de cálculo de datos, el equipo no detectó ninguna expansión significativa de la Tierra sólida.

Pero, ¿por qué nos debe importar si la madre naturaleza crece? Después de todo, la forma de la Tierra está en constante cambio. Las fuerzas tectónicas, tales como terremotos y volcanes empujan las montañas hacia arriba, mientras que la erosión y deslizamientos de tierra las desgastan. Además, los eventos climáticos a gran escala como El Niño y La Niña redistribuyen grandes masas de agua entre los océanos de la Tierra, la atmósfera y la tierra.

Los científicos tuvieron cuidado, ya que, para poner los movimientos de la corteza terrestre en un contexto apropiado, es necesario un marco de referencia contra el que evaluarlos. Cualquier cambio significativo en la radio de la Tierra alterará nuestra comprensión de los procesos físicos de nuestro planeta y es fundamental para la rama de la ciencia llamada geodesia, que busca medir la forma y campo gravitatorio de la Tierra, y cómo cambian con el tiempo.

Para realizar estas mediciones, la comunidad científica mundial estableció el Marco de Referencia Terrestre Internacional. Este marco de referencia se utiliza para la navegación terrestre y el seguimiento de naves espaciales en la órbita terrestre. También se utiliza para controlar muchos aspectos del cambio climático global, incluyendo el aumento del nivel del mar y sus fuentes; los desequilibrios en la masa de hielo en los polos de la Tierra; y la continua recuperación de la superficie de la Tierra después de la retirada de las capas de hielo que cubrieron gran parte de la Tierra durante la última Edad de Hielo.

Sin embargo, la medida de los cambios en el tamaño de la Tierra no ha sido precisamente fácil para los científicos que, de forma bastante literal “tratan de abrazarla”. Después de todo, no se puede desenvolver una cinta métrica gigante alrededor del vientre de la Tierra para obtener una lectura definitiva. Afortunadamente, el campo de la geodesia espacial de alta precisión ofrece herramientas que los científicos pueden utilizar para estimar los cambios en el radio terrestre. Estos incluyen:

• Telemetría láser por satélite – una red de observación global que mide, con una precisión de nivel milimétrico, el tiempo que tardan pulsos ultracortos de luz en viajar desde las estaciones terrestres a satélites especialmente equipados con retrorreflectores y viceversa.
• Interferometría de línea base muy larga – una tecnología de radioastronomía que combina las observaciones de un objeto hechas de forma simultánea por muchos telescopios para simular un telescopio tan grande como la distancia máxima entre ellos.
• Sistema de Posicionamiento Global (GPS) – sistema de navegación global vía satélite construido por Estados Unidos y que proporciona a usuarios de todo el mundo información exacta de hora y ubicación.
• Orbitografía Doppler y Radioposicionamiento Integrado mediante Satélite  (DORIS) – un sistema de satélites francés para determinar las órbitas y posicionamiento de satélites. Balizas en el suelo que emiten señales de radio son recibidas por los satélites. El movimiento de los satélites provoca un desplazamiento en la frecuencia de la señal que puede observarse para determinar las posiciones de tierra y otra información.

Los científicos utilizan estas técnicas para calcular el Marco de Referencia Terrestre Internacional. Algo clave para el marco de referencia es su punto de origen: la ubicación exacta del centro promedio de masas del sistema total de la Tierra (la combinación de la litosfera y la envoltura fluida de los océanos, hielo y atmósfera que la rodea, en torno al cual orbitan todos los satélites de la Tierra). Los científicos actualmente determinan este punto de origen basándose en datos de telemetría láser por satélite recopilados desde hace un cuarto de siglo, considerada como la herramienta de geodesia espacial más precisa para este propósito.

Sin embargo, la exactitud de los datos de telemetría láser por satélite y todas las tecnologías de geodesia espacial están contaminadas, tanto por los efectos de otros importantes procesos de la Tierra como por los limitados lugares de medición terrestre. Piénsalo así: si todas las estaciones GPS de la Tierra se encuentran situadas en Noruega, sus datos indicarían que la Tierra es cada vez mayor, debido a que los países en latitudes altas como Noruega siguen aumentando su elevación en respuesta a la eliminación del peso de las capas de hielo de la Edad del Hielo. Entonces, ¿cómo pueden asegurarse los científicos de que el sistema de referencia es preciso?

Presentamos a un grupo internacional de científicos dirigido por Wu Xiaoping, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, e incluye a participantes del Instituto Geográfico Nacional en Champs-sur-Marne, Francia, y la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos. El equipo se propuso evaluar de forma independiente la exactitud del Marco de Referencia Terrestre Internacional y arrojar nueva luz sobre la teoría de la expansión / contracción de la Tierra.

El equipo aplicó una nueva técnica de cálculo de datos para estimar la tasa de cambio en el radio medio de la Tierra sólida a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta los efectos de otros procesos geofísicos. Se usaron las técnicas geodésicas anteriormente comentadas (telemetría en satélites mediante láser, interferometría de línea base muy larga y GPS) para obtener datos sobre los movimientos de la superficie terrestre a partir de una red mundial de sitios cuidadosamente seleccionados. Estos datos se combinaron con medidas de la gravedad de la Tierra procedentes del Experimentos de Recuperación Gravitatoria y Clima de la NASA (GRACE) y modelos de presión del fondo oceánico, que ayudan a los científicos a interpretar los datos del cambio de gravedad en el océano.

¿El resultado? Los científicos estimaron que el cambio promedio en el radio de la Tierra es de 0,1 milímetros por año, o aproximadamente el grosor de un cabello humano, una tasa considerada estadísticamente no significativa.

“Nuestro estudio proporciona una confirmación independiente de que la Tierra sólida, no es cada vez más grande en la actualidad, dentro de las incertidumbres de medición actuales”, dijo Wu.

Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en la web de Jet Propulion Laboratory, sus autores son Alan Buis y Whitney Clavin.