La paradoja del Sol joven y débil, planteada por George Mullen y el célebre Carl Sagan, hace referencia a una contradicción que podemos encontrar en el pasado de nuestro planeta y que, seguramente, podría decirse que es indispensable para que haya vida en nuestro planeta. En aquella época tan remota, el Sol debía emitir un 70% de la energía de la que emite hoy día. Sin embargo, la Tierra ya tenía agua en estado líquido…

La energía del Sol

Es posible que en el pasado la Tierra tuviese un aspecto similar a este. Crédito: www.pik-postdam.de
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Es posible que en el pasado la Tierra tuviese un aspecto similar a este.
Crédito: www.pik-postdam.de

En las primeras etapas de la historia de nuestro planeta, el Sol sólo tenía un 70% de la intensidad que tiene hoy en día. Es decir, teniendo en cuenta las condiciones de nuestro planeta, y esa energía más reducida del Sol, debería ser imposible que hubiese agua en estado líquido (otra forma de leerlo es que la zona habitable estaba mucho más cerca de nuestra estrella de lo que lo está hoy en día). Sin embargo, las evidencias paleontológicas y geológicas nos indican que esto no era así, y que sí había agua líquida. Así que nos debe faltar un factor en la ecuación que aporte ese calor necesario para elevar la temperatura lo suficiente.

Las estrellas como el Sol van aumentando su brillo, gradualmente, a lo largo de su etapa en secuencia principal. Ese brillo conlleva un aumento de la energía que emite, y por tanto, de la temperatura en la superficie de los planetas (de hecho, en un futuro lejano, la zona habitable de nuestro Sistema Solar se encontrará en la zona de Júpiter). Teniendo esto en cuenta, con la luminosidad que debió tener nuestra estrella hace 4.000 millones de años, y con una concentración de gases de efecto invernadero muy similares a las que tiene nuestro planeta hoy en día, el agua que pudiese haber en la superficie debería estar congelada.

Pero el registro geológico nos dice que la Tierra tuvo una temperatura en superficie relativamente cálida, con excepción de la glaciación Huroniana (que tuvo lugar entre hace 2.400 y 2.100 millones de años) y hemos encontrado sedimentos de agua de hasta 3.800 millones de años de antigüedad. Los indicios de vida más antiguos también datan de hace 3.500 millones de años y en general la temperatura del planeta ha sido bastante estable durante miles de millones de años. De hecho, hasta hace sólo mil millones de años no aparecen los cambios regulares entre edades de hielo y épocas cálidas…

La hipótesis del efecto invernadero

Una posible hipótesis para explicar esta paradoja es que la atmósfera de la Tierra hubiese tenido más gases de efecto invernadero en sus comienzos (algo similar a lo que le pasa a Venus en la actualidad). Sin embargo, no hay ninguna explicación completamente satisfactoria para apoyarla. Por ejemplo, es posible que la concentración de dióxido de carbono hubiese sido más elevada porque no había bacterias (que pudiesen realizar fotosíntesis) para descomponer ese gas en carbono y oxígeno. Del mismo modo es posible que hubiese mucho metano, que es un gas muy activo que reacciona con el oxígeno para producir dióxido de carbono y vapor de agua.

En el año 2009, un estudio del isótopo de azufre sirvió para plantear otra hipótesis. Quizá hubiese sulfuro de carbonilo, que es un gas muy eficiente para provocar el efecto invernadero. Su presencia hubiese sido suficiente para provocar que la Tierra tuviese una temperatura lo bastante elevada como para evitar que el agua llegase a congelarse. En 2013, otro estudio concluía que en los inicios de la Tierra no había suficiente nitrógeno en la atmósfera para permitir que se produjese un efecto invernadero, pero que la presión del dióxido de carbono era más elevada de lo estimado (por lo que se había medido en el suelo fósil de aquella época) y que sí podría ser suficiente para contrarrestar los efectos de un Sol débil y joven.

Sea como fuere, ninguna de estas explicaciones asociadas con el efecto invernadero es concluyente. Es decir, sobre el papel servirían para explicar por qué había agua líquida en aquel pasado tan lejano, pero en todas ellas hay alguna discrepancia (con las mediciones que tenemos) que impide que podamos aceptarlas como teorías.

Los continentes y el albedo de la Tierra

Los continentes de la Tierra hace 550 millones de años. Crédito: Jmeert/Wikipedia
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Los continentes de la Tierra hace 550 millones de años.
Crédito: Jmeert/Wikipedia

Pero las posibles explicaciones no tienen por qué estar sólo en la atmósfera. Algunos científicos creen que tras la formación de los continentes (alrededor de mil millones de años después de la formación de la Tierra) pudo producirse un ciclo del carbono no biológico que sirvió para equilibrar la temperatura del planeta. De ser así, el dióxido de carbono en la atmósfera se disolvería en el agua líquida y se combinaría con los iones de metal para producir carbonatos. Cuando llegaban las edades de hielo, esa parte del ciclo terminaría y serían las emisiones de carbono volcánico las que reiniciarían el ciclo por medio del efecto invernadero, manteniendo la temperatura de la superficie por encima del punto de congelación.

Otra posibilidad es que la Tierra tuviese un albedo (la cantidad de luz del Sol que refleja en su superficie) mucho más bajo porque había menos masa continental. Eso hubiera provocado más absorción de energía solar y hubiese compensado esa luminosidad más baja del Sol (en comparación a la época actual) al recibir más calor del que reflejaba.

La luna y la radioactividad

La Luna, vista desde el hemisferio norte de la Tierra. Aunque menos evidentes, esas diferencias en las tonalidades de la superficie lunar siguen siendo apreciables. Crédito: Gregory H. Revera
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La Luna, vista desde el hemisferio norte de la Tierra.
Crédito: Gregory H. Revera

Hay otras opciones que pueden aportar explicaciones que parecen bastante elegantes. Hace miles de millones de años, la Luna estaba muchísimo más cerca de nuestro planeta y la interacción gravitacional era mucho más intensa que en la actualidad. Eso podría haber liberado calor por la fuerza de marea y hubiera podido ser un factor importante para elevar la temperatura. Por otro lado, en el pasado, el calor emitido por la desintegración nuclear de varios isótopos presentes en la superficie del planeta era mucho más elevada que hoy y también podría servir para aportar ese calor extra.

La lectura, en realidad, es que para poder explicar esta paradoja seguramente sean necesarios muchos factores a tener en cuenta, y que no podamos atribuirlo a una sola de las hipótesis que he comentado en este artículo. Por ahora, lo único que parece que está claro es que la paradoja planteada por Carl Sagan no tendrá una respuesta a corto plazo. Si la resolvemos en algún momento, puede que nos sirva para buscar planetas que exhiban un comportamiento similar alrededor de estrellas que estén en sus primeras etapas de vida y que sean de un tipo similar al Sol. Quién sabe, quizá haga falta que esta paradoja se de en otros planetas para que la vida aparezca en ellos…

Referencias: Wikipedia