Cambio clim¨¢tico en Marte y Venus

Venus, la Tierra, y Marte son planetas hermanos. Son s¨®lidos, est¨¢n rodeados de atm¨®sfera, tienen tama?os parecidos y orbitan cerca del Sol. Los tres se formaron hace unos 4.550 millones de a?os en la misma zona de la primitiva nebulosa solar, con los mismos ingrediente y probablemente compartieron infancias similares. Durante cientos de millones de a?os tuvieron gran actividad volc¨¢nica, liberando gases que formaron atm¨®sferas importantes y de composici¨®n similar, y probablemente hubo agua l¨ªquida en sus superficies.

En cambio, hoy en d¨ªa Venus tiene una atm¨®sfera casi cien veces mayor que la terrestre y un infierno de 460 ?C en la superficie. Y Marte es un des¨¦rtico y g¨¦lido planeta con una atm¨®sfera muy delgada. S¨®lo la Tierra parece haber mantenido el agua l¨ªquida, adem¨¢s de unas temperaturas muy estables ?durante 4.000 millones de a?os!

?C¨®mo ocurrieron estas evoluciones clim¨¢ticas tan dram¨¢ticas en nuestros vecinos? ?C¨®mo evit¨® la Tierra semejantes cambios? Los cient¨ªficos buscamos una explicaci¨®n global para los tres planetas.

Algunas claves

Un factor clave de estas diferencias se halla en la temperatura de la superficie de cada planeta. Es un par¨¢metro complejo porque afecta a la atm¨®sfera y a su vez depende de ¨¦sta mediante el llamado efecto invernadero. Este efecto depende de los gases atmosf¨¦ricos existentes y de su capacidad para atrapar la energ¨ªa solar que llega al planeta y que es re-radiada por ¨¦ste hacia el exterior. En la Tierra el principal gas invernadero es el vapor de agua y, en segundo lugar, el di¨®xido de carbono; juntos aumentan la temperatura global del planeta en 15? C. Por el contrario, en Marte el efecto invernadero es peque?o, aunque quiz¨¢s no fue as¨ª en el pasado, cuando las temperaturas eran mayores. En Venus, en cambio, es muy grande, dada su gran abundancia de di¨®xido de carbono, y pensamos que ha sido as¨ª durante casi toda su historia.

Pero el efecto invernadero tambi¨¦n depende de factores m¨¢s complejos. Uno es la reflectividad del planeta, que cambia mucho entre distintas zonas y adem¨¢s fluct¨²a con sucesos tan variables como las nubes, en la Tierra, o las tormentas de polvo en Marte. Otro factor es la radiaci¨®n solar, que tambi¨¦n sabemos que presenta variaciones con el tiempo. Incluso pueden ocurrir variaciones ca¨®ticas, como parece ser el caso de Marte, debido a variaciones bruscas en la inclinaci¨®n de su eje. Esto es producido por las complejas influencias gravitatorias de J¨²piter y los dem¨¢s planetas. La Tierra est¨¢ mas cerca del Sol y adem¨¢s tiene una compa?era, la Luna, que le da gran estabilidad a su ¨®rbita, por lo que est¨¢ libre de semejantes cambios.

Manteniendo el equilibrio

Otro factor importante para entender las diferencias entre estos planetas no tan gemelos radica en la interacci¨®n entre atm¨®sfera y superficie y el equilibrio resultante. Un ejemplo es el llamado ciclo del carbono, que parece controlar que la temperatura en la Tierra no presente grandes cambios con el tiempo. El di¨®xido de carbono (CO2) de la atm¨®sfera est¨¢ en continuo intercambio con el oc¨¦ano, donde es transportado por erosi¨®n y eventualmente se deposita en su fondo. Procesos geol¨®gicos lo incorporan a las rocas de la corteza terrestre y, posteriormente, mediante fisuras y volcanismo, se escapa hacia la atm¨®sfera, completando el ciclo. Lo interesante es que este ciclo es auto-regulativo. Por ejemplo, si aumentase la temperatura, aumentar¨ªa la erosi¨®n y el transporte de CO2 hacia el oc¨¦ano y la corteza terrestre, con lo que el CO2 residente en la atm¨®sfera disminuir¨ªa, disminuyendo tambi¨¦n su efecto invernadero, y contrarrestando el cambio de temperatura: ?un equilibrio perfecto!

Ahora bien, este reciclaje lleva tiempo, unos 300.000 a?os, poco en t¨¦rminos de evoluci¨®n planetaria normal, pero... ?y si existen cambios bruscos? Podr¨ªamos pensar en sucesos catacl¨ªsmicos, como erupciones volc¨¢nicas excepcionales o impactos con cuerpos menores del Sistema Solar. Hay otro ejemplo candente: el problema del cambio clim¨¢tico debido al aumento del CO2 producido por el hombre, que ha ocurrido en tan solo 200 a?os, un tiempo brev¨ªsimo a escala planetaria. Estos sucesos podr¨ªan escapar de la capacidad autorreguladora del planeta, especialmente si se prolongan en el tiempo.

?Qu¨¦ falla en Marte y en Venus?

En nuestros vecinos, Marte y Venus, su ciclo del carbono se perdi¨® hace mucho tiempo. En Venus, m¨¢s pr¨®ximo al Sol, la elevada temperatura debi¨® haber evaporado el agua de los oc¨¦anos por completo mediante un proceso denominado efecto invernadero desbocado. Sin oc¨¦anos, el intercambio de CO2 hacia la corteza se interrumpi¨®, y todo el carbono disponible en el planeta pas¨® a la atm¨®sfera. Marte, por otro lado, no dispone de tect¨®nica de placas; con un tama?o menor que el de Venus y la Tierra, su interior se enfr¨ªa m¨¢s r¨¢pidamente. Aunque en el pasado hubiese oc¨¦anos de agua l¨ªquida en su superficie, el carbono no pudo ser devuelto a su atm¨®sfera. En ausencia de este reciclaje autoregulador y de un volcanismo activo, las variaciones t¨¦rmicas desembocaron en un enfriamiento incontrolado y gran parte de la atm¨®sfera colaps¨®.

Desaf¨ªos y problemas pendientes

Aunque la evoluci¨®n de los tres planetas ha sido muy compleja, empezamos a entender algunos mecanismos clave. Eso s¨ª, hay muchas preguntas abiertas con escasas respuestas. La superrotaci¨®n de las nubes de Venus o el desarrollo de las tormentas de polvo en Marte son dos ejemplos actuales. Las complejas interacciones entre numerosos procesos requiere cuidadosos modelos matem¨¢ticos, y muchos mas datos, y m¨¢s precisos.

La atm¨®sfera es un sistema ca¨®tico y complejo, y la tarea cient¨ªfica de comprenderlo en su globalidad y en los tres planetas hermanos, promete ser larga, aunque eso s¨ª, apasionante. Y necesaria.

Miguel ?ngel L¨®pez Valverde (Instituto de Astrof¨ªsica de Andaluc¨ªa-CSIC)