El cambio climático afecta al balanceo del eje de la Tierra

Un estudio de la NASA resuelve dos misterios sobre el desplazamiento del eje de la Tierra. Y desvela descubrimientos sorprendentes.

Con el uso intensivo y detallado de datos de satélites sobre cómo el agua se mueve alrededor de la Tierra, los científicos de la NASA han resuelto dos misterios sobre los bamboleos en la rotación del planeta - uno nuevo y otro de más de un siglo de antigüedad. La investigación puede ayudar a mejorar nuestro conocimiento sobre el clima del pasado y del futuro.

A pesar de que un globo de mesa de escritorio siempre gira suavemente alrededor del eje que pasa por sus polos norte y sur, en un verdadero planeta dicho eje se tambalea. El eje de rotación de la Tierra se desplaza lentamente alrededor de los polos; lo más alejado que se ha desplazado ha sido 12 m (37 pies) desde que comenzaron las observaciones. Estas oscilaciones no afectan a nuestra vida diaria, pero deben tenerse en cuenta para obtener resultados precisos de GPS, observaciones desde satélites y observatorios terrestres.

En un artículo publicado en la revista Science Avances, Surendra Adhikari y Erik Ivins del Laboratorio de Propulsión a Chorro, JPL, de la NASA en Pasadena, California, investigaron cómo el movimiento del agua en todo el mundo contribuye a las oscilaciones de la rotación de la Tierra. Estudios anteriores han identificado muchas conexiones entre los procesos en la superficie o en el interior de la Tierra y las formas errantes del balanceo de nuestro planeta. Por ejemplo, el manto de la Tierra todavía se reajusta a la pérdida de hielo en América del Norte después de la última edad de hielo, y la masa reducida por debajo de ese continente tira del eje de giro hacia Canadá, a razón de unos pocos centímetros cada año. Sin embargo, algunos movimientos aún son misterios.

La Tierra no siempre gira sobre un eje que discurre a través de sus polos. En su lugar, se balancea de forma irregular en el tiempo, a la deriva hacia América del Norte durante la mayor parte del siglo XX (flecha verde). Pero esa dirección ha cambiado drásticamente debido a los cambios en la masa del agua en la Tierra. Créditos: NASA / JPL-Caltech.
Antes del año 2000, el eje de rotación de la Tierra se desplazaba hacia Canadá (flecha verde, globo izquierda). Los científicos del JPL calcularon el efecto de los cambios en la masa de agua en diferentes regiones (globo del centro) en la dirección de tiro de la deriva hacia el este y la aceleración de la tasa (globo derecho). Créditos: NASA / JPL-Caltech
La relación entre la masa de agua continental y el balanceo del este a oeste en el eje de rotación de la Tierra. Las pérdidas de agua de Eurasia se corresponden con las oscilaciones hacia el este en la dirección general del eje de giro (arriba), y las ganancias de Eurasia empujan el eje de giro hacia el oeste (abajo). Créditos: NASA / JPL-Caltech.

Un giro brusco hacia el Este

Alrededor del año 2000, el eje de rotación de la Tierra dio un giro brusco hacia el este y ahora está a la deriva casi dos veces más rápido que antes, a un ritmo de casi 17 centímetros (7 pulgadas) por año. "Ya no se está moviendo hacia la bahía de Hudson, Canadá, pero en su lugar lo hace hacia las Islas Británicas," dijo Adhikari. "Esa es una oscilación masiva." Adhikari e Ivins han explicado este cambio inesperado.

Los científicos han sugerido que la pérdida de masa de la capa de hielo de Groenlandia y de la Antártida, que se derrite rápidamente, podría estar causando el desplazamiento hacia el este del eje de rotación. Los científicos del JPL evaluaron esta idea usando observaciones de los satélites Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), que proporcionan un registro mensual de los cambios en la masa alrededor de la Tierra. Esos cambios son causados en gran medida por los movimientos del agua a través de los procesos cotidianos tales como la acumulación de nieve y el agotamiento de las aguas subterráneas. Ellos calcularon la cantidad de masa que participó en el ciclo del agua entre las zonas terrestres de la Tierra y sus océanos desde 2003-2015, y el grado en que las pérdidas y las ganancias de masas tiraron y empujaron sobre el eje de rotación.

Los cálculos de Adhikari y de Ivins mostraron que los cambios en Groenlandia solos no generan la gigantesca cantidad de energía necesaria para tirar del eje de giro en lo que le ha pasado. En el hemisferio sur, el hielo perdido de masa de la Antártida Occidental está tirando, y el aumento de la masa de hielo en la Antártida Oriental está empujando, el eje de rotación de la Tierra en la misma dirección que Groenlandia está tirando de ella desde el norte, pero el efecto combinado todavía no es suficiente para explicar el aumento de velocidad y una nueva dirección. Algo al este de Groenlandia tiene que ejercer una tracción adicional. Los investigadores encontraron la respuesta en Eurasia. "La mayor parte de la respuesta es un déficit de agua en Eurasia: el subcontinente indio y la zona del Mar Caspio", dijo Adhikari.

El hallazgo fue una sorpresa. Esta región ha perdido masa de agua debido al agotamiento de los acuíferos y la sequía, pero la pérdida es ni mucho menos tan grande como el cambio en las capas de hielo.

Entonces, ¿por qué la pérdida más pequeña tiene un efecto tan fuerte? Los investigadores dicen que es debido a que el eje de rotación es muy sensible a los cambios que se producen en torno a 45º de latitud, tanto al norte como al sur. "Esto está bien explicado en la teoría de la rotación de objetos", explicó Adhikari. "Es por eso que los cambios en el subcontinente indio, por ejemplo, son tan importantes."

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Nueva vistazo en un viejo balanceo del eje de la Tierra

En el proceso de resolver este misterio reciente, también los investigadores llegaron inesperadamente con una nueva solución prometedora a un problema muy antiguo. Una oscilación en particular en la rotación de la Tierra ha dejado perplejos a los científicos desde que las observaciones comenzaron en 1899. Cada seis a 14 años, el eje de giro se tambalea alrededor de 0,5 a 1,5 metros (20 a 60 pulgadas) al este o al oeste de la dirección general de la deriva. "A pesar de enormes esfuerzos teóricos y de modelización, ningún mecanismo plausible, se ha propuesto que podría explicar esta oscilación enigmática", dijo Adhikari.

Se correlacionaron los datos, y gráficamente, la oscilación del balanceo de este a oeste durante el período en que estuvieron disponibles frente a los cambios en el almacenamiento de agua continental en el mismo período los datos de GRACE, los científicos del JPL detectado una similitud sorprendente entre los dos. Los cambios en el hielo polar parecía no tener ninguna relación con el bamboleo - sólo los cambios en el agua sobre la tierra. Años secos en Eurasia, por ejemplo, corresponden a las oscilaciones hacia el este, mientras que los años húmedos correspondían a desplazamientos hacia el oeste.

Cuando los investigadores analizaron las observaciones de GRACE sobre los cambios en la masa de agua de la Tierra a partir de abril de 2002 a marzo de 2015 en las ecuaciones de la física clásica que predicen la posición de los polos, encontraron que los resultados concordaron con el balanceo este-oeste observado muy estrechamente. "Esto es mucho más que una simple correlación", dijo el coautor Ivins. "Hemos aislado la causa."

El descubrimiento plantea la posibilidad de que el registro de 115 años de oscilaciones este-oeste en el eje de rotación de la Tierra puede, de hecho, ser un muy buen registro de los cambios en el almacenamiento de agua en el suelo. "Eso nos podría decir algo sobre el clima del pasado - si la intensidad de la sequía o humedad se ha ampliado con el tiempo, y en qué ubicaciones", dijo Adhikari.

"Los registros históricos del movimiento polar son tanto a nivel mundial en su sensibilidad como extraordinariamente precisos," dijo Ivins. "Nuestro estudio muestra que este conjunto inicial de datos se puede utilizar para aprovechar la información vital acerca de los cambios en el almacenamiento de agua continental y capas de hielo a través del tiempo."

GRACE es una misión conjunta de la NASA con el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y el Centro de Investigación Alemán de Geociencias (GFZ), en colaboración con la Universidad de Texas en Austin. Para obtener más información sobre la misión, visite:
http://grace.jpl.nasa.gov
http://www.csr.utexas.edu/grace

Más información en:
https://www.nasa.gov/feature/nasa-study-solves-two-mysteries-about-wobbling-earth
http://www.univision.com/noticias/planeta/el-cambio-climatico-esta-desplazando-el-eje-de-rotacion-del-planeta

Fuente: NASA

Esta entrada se publicó en Noticias en 10 Abr 2016 por Francisco Martín León