2019-11-21

Habitabilidad planetaria, Biosphere-2 y la primera vez que supe de Bannon

El tránsito solar de Venus en junio de 2012 resalta su
atmósfera gracias a la dispersión y refracción de la luz del Sol.
Credit: JAXA/NASA/Lockheed Martin
La de físico es una profesión que te permite considerar la Tierra como una esfera justo a la distancia del Sol que hace su temperatura habitable. Si la esfera estuviera más lejos, su temperatura de equilibrio radiativo sería demasiado baja. Si la estrella fuera de mayor tamaño o luminosidad, la bolita sería demasiado calurosa para albergar agua líquida. Jugar con la ley de Stefan-Boltzman es divertido porque, sustituyendo la temperatura y el radio del Sol (Tef=5505 ºC; R*=695.000 km) y su distancia a la Tierra (a=149 millones de km), nos predice una temperatura de equilibrio radiativo de 5.4 confortables grados Celsius, bastante cercana a la que disfrutamos.
Puedes modificar los valores en este script y calcular T_eq pulsando el 'play':


La tentación es pensar que esta ley dará igual de buenos resultados en todos los planetas, pero las cosas no son tan fáciles. Por ejemplo, aplicando la fórmula a Venus obtienes 66 ºC, muy lejos de los tórridos 464 ºC medidos por las misiones espaciales. Se sabe que la principal causa de esta disparidad es el efecto invernadero de la atmósfera de Venus.

Pero los mecanismos que hacen que un planeta resulte habitable son muy
La atmósfera de un planeta determina 
su clima y está a la vez muy ligada a la 
tectónica de placas, que facilita el reciclado 
 del carbono emitido en volcanes de 
vuelta al manto.
La ilustración es del libro que próximamente 
publicaremos en ed. Marcombo: 
"(In-)Habitabilidad planetaria", 
por Butturini y coautores, 2020. 
diversos e interactúan de formas muy complejas. La vida, por ejemplo, ha ido modelando el ciclo del agua, del carbono y del oxígeno en la Tierra, además de su albedo. Y todos estos componentes son esenciales para regular el clima. El ciclo del agua determina a qué velocidad se erosionan las rocas silíceas en la superficie de la Tierra, y esa erosión es clave en la captura del CO2 atmosférico y su fijación natural en forma de roca en el fondo marino. Sin erosión, nada limita el efecto invernadero del CO2.


La gran pregunta entonces es:
¿Cómo un sistema tan complejo ha sido capaz de mantener su habitabilidad de forma continua desde casi la formación de la Tierra hace 4.400 millones de años?


Hace 7 años conocí a los creadores de un proyecto que quizá los que seáis mayores de 40 recordéis de las noticias de la época:

Biosphere 2 fue un gigantesco espacio de 12.700 m2 completamente sellado y aislado en medio del desierto de Arizona, ideado y desarrollado por John P. Allen y un variopinto grupo de ingenieros, artistas y científicos. Habitado por 8 humanos, el recinto acristalado fue diseñado para evitar cualquier intercambio de masa con el exterior durante años. El oxígeno respirado por las plantas y animales era regenerado por la fotosíntesis. El agua evaporada del suelo o transpirada por las plantas era recogida en zonas de condensación. Los desechos de todas las actividades humanas eran reciclados dentro de la nave en forma de abono. El agua de irrigación evapotranspirada por las plantas era recogida en zonas de condensación. Incluso la dilatación diurna del aire se acomodaba por medio de unas membranas elásticas gigantes que evitaban la fractura del aislamiento de cristal.

El resultado del gigantesco experimento fue aleccionador: A los problemas para mantener algunos de los ecosistemas como el marino, pronto se sumó la eclosión de algunas especies como hormigas, cucarachas y enredaderas en cantidades inesperadas. Llegó a haber reproducción animal y vegetal, aunque la mayoría de vertebrados e insectos polinizadores se extinguió. Pero desde el punto de vista científico y técnico, el problema más complejo fue detectar la razón por la que los niveles de oxígeno no se mantuvieron como se esperaba en base al balance entre fotosíntesis y respiración. Tras mucho análisis, se supo que el O2 era absorbido por la reacción del cemento de la estructura con la atmósfera de la nave.

Pero lo peor estaba por llegar: En el tránsito entre su primera misión (1991-1993) y la segunda, Biosphere-2 tuvo la mala fortuna de cruzarse en el camino de Steve K. Bannon, sí, el director de campaña y embajador europeo de Donald Trump. El entonces desconocido Bannon aprovechó mediáticamente las complicaciones que encontró Biosphere-2 y acabó haciéndose con el control financiero del proyecto y desbaratándolo.

Desde entonces el lugar se ha reconvertido en destino turístico sin valor científico alguno. Pero el audaz experimento ayudó a comprender mejor la inestabilidad de los ecosistemas y la dificultad de la colonización de otros planetas. Mostró la enorme complejidad de mantener habitable un pequeño ecosistema cerrado y su inherente inestabilidad.

Y lo más importante para mí: cuando Bannon llegó al poder, John y sus amigos ya me habían avisado de qué se le venía encima al mundo!
John Allen and myself at his Institute of Ecotechnics in New Mexico, 2016

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