Estudio resuelve dos misterios acerca del “bamboleo” de la Tierra

Desplazamiento del eje de rotación de la Tierra (en verde) durante el siglo 20. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

Usando datos obtenidos satelitalmente del movimiento del agua alrededor de la Tierra, científicos de la NASA resolvieron dos misterios relacionados con el bamboleo asociado a la rotación de nuestro planeta. Esta investigación podría ayudar a aumentar nuestro conocimiento del clima global en el pasado y en el futuro.

Aunque un globo de escritorio siempre gira suavemente sobre el eje que pasa por los polos Sur y Norte, un planeta real se tambalea. El eje de rotación de la Tierra se desvía lentamente alrededor de los polos; lo más lejos que se ha tambaleado desde que este movimiento se empezó a registrar ha sido 12 metros (37 pies). Estas desviaciones no afectan nuestro diario vivir, sin embargo deben tenerse muy en cuenta para poder obtener resultados exactos provenientes de los GPS, de los satélites que observan la Tierra y de los observatorios.

En un artículo publicado el viernes 8 de Abril en Science Advances, Surendra Adhikari y Erik Ivins del JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA en Pasadena, California, publicaron su investigación sobre cómo el movimiento del agua alrededor de la Tierra contribuye al “bamboleo” rotacional de la misma. Estudios previos han señalado conexiones entre los procesos que ocurren en la superficie y en el interior de la Tierra con los caminos errantes de nuestro planeta. Por ejemplo, el manto de la Tierra aún se está reajustando a la pérdida del hielo en Norteamérica después de la última glaciación, al igual que a la masa reducida de esta parte del continente que hala el eje de giro unas cuantas pulgadas hacia Canadá cada año. Sin embargo, la causa de algunos movimientos de nuestro planeta son aún desconocidos.

Un giro brusco hacia el Este

Cerca del año 2000, el eje de giro de la Tierra dio un giro abrupto hacia el este y ahora se está desviando casi dos veces más rápido que antes, a una tasa de 17 cm por año. “Ya no se mueve hacia la bahía de Hudson (Canadá) sino hacia las Islas Británicas”, dijo Adhikari. “Este es un movimiento masivo”, indicaron Adhikari e Ivins.

Los científicos habían sugerido que la rápida pérdida de masa de las capas de hielo sobre Groenlandia y sobre la Antártica podría ser la razón de este movimiento hacia el este del eje de rotación. Los científicos del JPL analizaron esta idea usando observaciones de los satélites de la colaboración NASA/GRACE (German Aerospace Center Gravity Recovery and Climate Experiment), que generan datos mensuales de los cambios de masa alrededor de la Tierra. Estos cambios son causados, en gran medida, por los movimientos del agua generados por procesos diarios como la acumulación de capas de nieve y la reducción del agua subterránea. Los investigadores calcularon cuánta masa estuvo involucrada en el ciclo del agua de la Tierra desde el 2003 hasta el 2015, teniendo en cuenta sus áreas continentales y sus océanos, y, de igual manera, calcularon en qué medida las pérdidas y ganancias de agua halaban y empujaban al eje de giro de la Tierra.

Los cálculos de Adhikari e Irvin demostraron que los cambios de masa en Groenlandia no son suficientes para generar la gran cantidad de energía necesaria para mover el eje de rotación hasta los valores hasta ahora alcanzados. Por otra parte, en el hemisferio Sur, mientras que la pérdida de masa de hielo en la región occidental de la Antártica hala, la ganancia de masa en la región oriental empuja el eje de rotación hacia la misma dirección en la que Groenlandia está halando desde el norte, sin embargo, todos estos efectos no son suficientes para explicar el aumento en la velocidad y la nueva dirección. Es decir, que algo al este de Groenlandia debe estar ejerciendo un jalón adicional.

Los investigadores encontraron el motivo en Eurasia. “La mayor parte de la respuesta es un déficit de agua en Eurasia: En el subcontinente Indio y en el área del Mar Caspio”, dijo Adhikari.

Este descubrimiento fue una sorpresa. Esta región ha perdido masa de agua debido al agotamiento de los acuíferos y a la sequía, sin embargo, las pérdidas no son, ni de cerca, tan grandes como el cambio de masa en las capas de hielo.

Entonces, ¿por qué una pérdida de masa menor tiene un gran efecto? Los investigadores dicen que se debe a que el eje de rotación de la Tierra es sensible a los cambios que ocurren cerca a los 45 grados de latitud, tanto norte como sur. “Esto se explica muy bien en la teoría de los objetos en rotación”, Adhikari explica. “Es por esto que los cambios en el subcontinente Indio son tan importantes”.

En el proceso de resolver este misterio reciente, los investigadores, inesperadamente, plantearon una solución promisoria a un problema antiguo. Un tambaleo en particular en el eje de rotación de la Tierra ha dejado perplejos a los científicos desde que las observaciones empezaron en 1899. De cada 6 a 14 años, el eje de rotación de la Tierra se mueve entre 0.5 y 1.5 metros adicionales (en cualquier dirección, este u oeste) a la dirección normal del bamboleo. “A pesar de los grandes esfuerzos en el modelamiento, ningún mecanismo plausible se ha planteado para explicar esta oscilación enigmática”, dijo Adhikari.

Antes del año 2000, el eje de giro de la Tierra se movía hacia Canadá (flecha verde, globo izquierdo). Los científicos del JPL calcularon el efecto que tienen los cambios de masa de diferentes regiones (globo del centro) en la dirección y en la velocidad del desvío del eje de rotación hacia el este (globo derecho). Crédito: NASA/JPL-Caltech

Graficando los datos generados por los satélites GRACE del tambaleo este-oeste Vs. los cambios en el almacenamiento de agua continental, para el mismo periodo, los científicos del JPL encontraron una similitud sorprendente entre los dos. Cambios en el hielo polar parecieron no tener ninguna relación con el bamboleo, por el contrario, los años secos en Eurasia correspondieron al movimiento hacia el este y los años más húmedos correspondieron a los movimientos hacia el oeste.

Cuando los investigadores introdujeron las observaciones de los cambios en la masa del agua continental, realizadas por la colaboración GRACE desde Abril de 2002 hasta Marzo de 2015, en las ecuaciones de la física clásica que predicen la posición de polos, encontraron que los resultados concordaban con el tambaleo de este a oeste. “Esto es mucho más que una simple correlación”, dijo el Co-autor Ivins. “Hemos aislado la causa”.

Este descubrimiento da la posibilidad de que los registros de estos 115 años del bamboleo este-oeste del eje de giro de la Tierra, puedan de hecho, ser un registro muy bueno de los cambios en el almacenamiento de agua continental. “Esto podría decirnos algo sobre el clima del pasado—por ejemplo si la intensidad de la humedad o de la sequía han aumentado con el tiempo y en qué lugares”, dijo Adhikari.

“Los registros históricos del movimiento polar son globalmente integrales en su sensibilidad y en su extraordinaria precisión”, dijo Irvins. “Nuestro estudio nos muestra que este conjunto inicial de datos puede ser aprovechado para generar información vital acerca de los cambios en el almacenamiento de agua continental y en las capas de hielo en el tiempo”.

Fuente: JPL-NASA