Un estudio de la NASA resuelve dos misterios sobre la oscilación del eje terrestre

earth20160408La Tierra no siempre rota entorno a un eje que pasa por los polos. En su lugar, el eje terrestre oscila irregularmente en el tiempo, habiéndose movido hacia Norteaméirca durante la mayor parte del siglo XX (flecha verde). Esa dirección de movimiento ha cambiado drásticamente debido a cambios de la masa de agua en tierra. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Usando datos satelitales para analizar como se mueve el agua alrededor de la Tierra, los científicos de la NASA han resuelto dos interrogantes sobre la oscilación del eje de rotación del planeta – una nueva y otra con más de un siglo de antigüedad. La investigación puede ayudar a mejorar nuestro conocimiento del clima pasado y el futuro.

A pesar de que un globo terráqueo siempre  gira suavemente alrededor del eje que pasa por sus polos norte y sur, el eje de un  planeta verdadero oscila. El eje de rotación de la Tierra se desplaza lentamente alrededor de los polos; el mayor alejamiento registrado de esta oscilación desde que comenzaron las observaciones, es de 37 pies (12 metros). Estas oscilaciones no afectan nuestra vida diaria, pero deben tenerse en cuenta para obtener resultados precisos en los GPS, los satélites de observación terrestre  y observatorios en tierra.

En un artículo publicado en la revista “Science Advances”, Surendra Adhikari y Erik Ivins del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, investigaron cómo el movimiento del agua en todo el mundo contribuye a las oscilaciones del eje de 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 de la oscilación del eje de nuestro planeta. Por ejemplo, el manto de la Tierra todavía se está reajustando 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 unas pocas pulgadas cada año. Sin embargo, algunos movimientos aún están pendientes de explicación.

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 7 pulgadas (17 centímetros) en un año. “Ya no se está moviendo hacia la bahía de Hudson, pero en su lugar lo hace hacia las Islas Británicas,” dijo Adhikari. “Esa es una oscilación masiva.” Adhikari e Ivins exponen para explicar este cambio inesperado.

Los científicos han sugerido que la pérdida de masa de las capas de hielo de Groenlandia y de la Antártida, que se derriten rápidamente, podrían estar causando el desplazamiento hacia el este del eje de rotación. Los científicos del JPL evaluaron esta idea usando observaciones de los satélites de NASA/German Aerospace Center 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. Se calcularon la cantidad de masa que participó en el ciclo del agua entre las zonas continentales y los océanos de la Tierra en el período 2003-2015, y el grado en que las pérdidas  y las ganancias de masa tiraron y empujaron sobre el eje de rotación.

Loa cálculos de Adhikari e Ivins mostraron que los cambios en Groenlandia sólos, no generan la gigantesca cantidad de energía necesaria para mover  el eje de giro en la cantidad observada. En el hemisferio sur, la pérdida de masa de hielo  de la Antártida Occidental está tirando del eje, 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 la nueva dirección. Algo al este de Groenlandia  tiene que estar ejerciendo una tracción adicional.

Los investigadores encontraron la respuesta en Eurasia. “La mayor parte de la respuesta es un déficit de agua en Eurasia: en el subcontinente Indio y en 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 no 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 los 45 grados 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.”

Nueva mirada en una vieja oscilación

En el proceso de resolver este misterio , los investigadores encontraron inesperadamente  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 20 a 60 pulgadas (0,5 a 1,5 metros) al este o al oeste de la dirección general de la deriva. “A pesar de enormes esfuerzos teóricos y de modelización, no se ha propuesto algún mecanismo plausible,  que pudiese explicar esta oscilación enigmática”, dijo Adhikari.

La alineación de un gráfico de la oscilación de este a oeste durante el período de registro contra un gráfico de los cambios en el almacenamiento de agua continental en el mismo período a partir de los datos de GRACE,  muestran  una similitud sorprendente entre los dos. Los cambios en el hielo polar parecían 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 las oscilaciones hacia el oeste.

Cuando los investigadores pusieron los datos de las observaciones  sobre los cambios en la masa de agua en  tierra firme registrados  desde Abril del 2002 a Marzo del 2015 en las ecuaciones de la física clásica que predicen el movimiento de los polos, encontraron que los resultados concordaron muy bien con la oscilación este-oeste observada.  “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 del eje de rotación de la Tierra puede, de hecho, ser un muy buen registro de los cambios en el almacenamiento de agua del suelo. “Esto nos podría decir algo sobre el clima del pasado – cómo la intensidad de la sequía o la humedad han cambiado con el tiempo, y en qué ubicaciones”, dijo Adhikari.

“Los registros históricos de movimiento polar son tanto a nivel mundial integral en su sensibilidad y 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 de la NASA conjunta 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:

https://grace.jpl.nasa.gov

https://www.csr.utexas.edu/grace

La NASA utiliza la observación  desde el espacio para aumentar nuestra comprensión de nuestro planeta, mejorar la vida y salvaguardar nuestro futuro. La NASA desarrolla nuevas formas de observar y estudiar los sistemas naturales de la Tierra interconectados con los registros de datos a largo plazo. La agencia comparte libremente este conocimiento único y trabaja con instituciones de todo el mundo para obtener nuevos conocimientos sobre la forma en que nuestro planeta está cambiando.

https://www.nasa.gov/earth

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