La superficie de la Tierra se siente como una plataforma estacionaria. De hecho, se siente tan sólida e inmóvil que tardó aproximadamente 2,000 años desde la época de Aristóteles para que los astrónomos demostraran lo contrario. Fueron lentos en adoptar la teoría heliocéntrica de Copérnico, que requiere que la Tierra orbite alrededor del Sol y gire sobre su eje. Ahora, no solo sabemos que nuestra casa tiene una velocidad de 107 000 km por hora alrededor del Sol y un punto en el ecuador se mueve a 460 metros por segundo en relación con el centro de la Tierra, sino que también sabemos que el Sistema Solar se precipita a 220 kilómetros por segundo alrededor del centro de la galaxia Vía Láctea. Todos estos son fáciles de medir hoy con métodos astronómicos.
Un movimiento más sutil
Hay otro movimiento que es mucho más sutil. El suelo bajo tus pies se está moviendo literalmente. Los continentes se están separando a una velocidad promedio de una pulgada por año. Las observaciones directas de estos movimientos lentos comenzaron hace unos cuarenta años con los pulsos láser reflejados en los satélites, el GPS (más recientemente), así como la interferometría de línea de base muy larga utilizando observaciones de radiotelescopios de quásares distantes. Alfred Wegener propuso la teoría de la deriva continental en 1912. La teoría de la deriva continental se incluyó en la teoría de las placas tectónicas (el año pasado fue su 50 aniversario). Las placas tectónicas también incluye las subteorías de subducción de placas y las crestas que se extienden en medio del océano. La convección del manto mantiene todo en movimiento.
En 1981, James Kasting y dos colegas propusieron que las placas tectónicas es una parte integral de una retroalimentación importante a largo plazo para la estabilización del clima llamada ciclo del carbonato-silicato. Este ciclo es responsable de eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera y de enterrarlo en el manto a través de las placas de subducción. Parte del dióxido de carbono regresa a la atmósfera millones de años después a través del volcanismo; varios otros elementos químicos también vuelven a circular en la superficie y se ponen a disposición de la biosfera. En el 2000, Peter Ward y Donald Brownlee hicieron eco de sus ideas en su libro de gran éxito, Rare Earth: Why Complex Life es uncommon in the Universe.
Construyendo Continentes, Promoviendo la Biodiversidad.
Ward y Brownlee también argumentaron que las placas tectónicas ayudan a la vida al construir continentes y promover la biodiversidad al unir a los continentes y luego separarlos de nuevo. Nuestros dos vecinos planetarios sin vida, Marte y Venus, con sus atmósferas de dióxido de carbono casi puras, nos ofrecen casos de prueba para mostrar qué sucede cuando las placas tectónicas no funcionan. Dado que la Tierra es el único planeta en el Sistema Solar con placas tectónicas y que podrían requerirse condiciones especiales para ello, Ward y Brownlee también defendieron la escasez de planetas con placas tectónicas en todo el universo.
Las placas tectónicas no solo ayudan a la vida, sino que ahora parece que la vida se correlaciona con ellas. La acción de la vida aumenta la cantidad de agua subducida en el manto. El agua en el manto sirve como un tipo de lubricante, permitiendo movimientos de placa. También reduce el punto de fusión en el manto, lo que conduce a más volcanismo y, por lo tanto, más construcción de continentes. Sin la vida que acelera la intemperie en la superficie y, por lo tanto, la tasa de sedimentación en el fondo marino, la fracción de la superficie cubierta por los continentes sería mucho menor. Este tipo de dependencia bidireccional nos recuerda los espinosos problemas que enfrentan los darwinistas al intentar explicar el origen de la vida.
Una fracción de tierra casi ideal
Alrededor del 40 por ciento de la superficie de la Tierra son continentes o plataformas continentales. La mayor parte de la vida se encuentra en estas regiones. Los océanos profundos, en contraste, son desiertos. Dado esto, la productividad biológica aumenta a medida que aumenta la fracción de la tierra a partir de un mundo oceánico. Sin embargo, más allá de cierto punto, aumentar la fracción de tierra dañará la vida. Esto se debe a que caerán menos precipitaciones en los interiores de los continentes. La fracción de tierra del planeta es probablemente cercana al ideal. Las simulaciones sugieren que la fracción de tierra de nuestro planeta no es un resultado común de los modelos de formación y evolución de planetas.
Es cada vez más claro que también se requiere las placas tectónicas para generar el campo magnético de la Tierra. Las placas tectónicas aceleran la transferencia de calor a la superficie y, a su vez, induce la convección en el núcleo externo de hierro líquido. Es el núcleo externo dinámico que genera el campo magnético envolvente del planeta. El campo magnético protege la atmósfera de la Tierra de la erosión excesiva del viento solar y la vida de la superficie de algunas de las peligrosas partículas de rayos cósmicos.
Con el aumento astronómico en los descubrimientos de exoplanetas en los últimos años, los astrobiólogos tienen una fuerte motivación para determinar su habitabilidad. Eso incluye establecer las condiciones requeridas para las placas tectónicas y si los modos alternativos de dinámica planetaria interior también pueden proporcionar condiciones habitables. La principal alternativa a las placas tectónicas se llaman tapas tectónicas estancadas.
Tapas tectónicas estancadas
Un planeta con tapas tectónicas estancadas tiene una litosfera que consiste en una sola placa que cubre el manto. En este caso, ninguna parte de la litosfera se subduce hacia el manto, como lo hacen en la Tierra. Marte y Venus tienen párpados estancados. Además, se dice que Venus se encuentra en el régimen episódico, en el que la subducción ocurre rara vez o esporádicamente. Aparentemente, Venus experimentó un evento catastrófico hace menos de mil millones de años cuando toda la superficie se subdució en el manto. No sabemos cómo era la superficie de Venus antes de esa fecha, pero hoy en día es infernal.
Recientemente, algunos astrobiólogos han estado tratando de averiguar si los planetas con tapa estancada pueden ser habitables. Un estudio realizó un seguimiento de la evolución térmica, volcánica y climática del manto en modelos durante varios miles de millones de años. Si bien algunos de sus planetas de tapa estancada modelados pueden tener condiciones habitables de larga duración (definidas únicamente por la presencia de agua líquida en la superficie), tienen niveles muy altos de dióxido de carbono. Solo por este criterio, tales planetas no serían habitables para la vida compleja, que requiere un bajo nivel de dióxido de carbono y un alto nivel de oxígeno en la atmósfera.
Otro estudio determinó que el ciclo de carbonato-silicato puede operar en planetas con tapa estancada durante unos miles de millones de años, siempre y cuando su actividad volcánica esté continuamente activa (junto con otras suposiciones inciertas). Por supuesto, cuando se consideran los otros beneficios para la vida de los planetas con placas tectónicas que carecen de planetas de tapa estancada, sigue siendo el caso de que los primeros son más habitables que los últimos.
Foto: Tierra fértil yuxtapuesta con Marte árido, a través de NASA / JPL-Caltech.
Artículo publicado originalmente en inglés por Guillermo González Ph.D.