Pregúntele a Ethan: ¿Podemos salvar la tierra alejándonos del sol?

El motor de iones NEXIS del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA es un prototipo de un motor de acción prolongada capaz de mover objetos de gran masa durante períodos de tiempo muy largos.

Algún día, en un futuro lejano, los océanos de la Tierra hervirán y destruirán toda la vida en su superficie, convirtiéndola en un planeta deshabitado. Tal calentamiento global no puede ser prevenido por ninguna persona: es culpable del calentamiento gradual del Sol, quemando su combustible durante toda la vida. Pero quizás haya una manera de mantener la Tierra habitada mediante la planificación de una solución a muy largo plazo: mover toda la Tierra. ¿Pero es realista en principio? Esto es exactamente lo que nuestro lector quiere saber:

Me gustaría soñar: ¿crees que sería físicamente posible mover la órbita de la Tierra, dado nuestro conocimiento científico actual?

Para descubrirlo, debemos comprender qué tan caliente será para nosotros y qué tan rápido aumentará la temperatura para mover la Tierra lo suficientemente rápido como para salvarla.


La sección muestra varias partes de la superficie y el interior del Sol, incluido el núcleo, en el que tiene lugar la fusión nuclear.

Cualquier estrella recibe energía al sintetizar elementos más pesados ​​de los más ligeros en su núcleo. En particular, nuestro Sol convierte el hidrógeno en helio en aquellas partes del núcleo donde la temperatura supera los 4,000,000 K. Cuanto más caliente es la situación, más rápida es la síntesis; incluso el centro del núcleo puede calentar hasta 15,000,000 K. Esta velocidad es casi perfectamente constante, pero no del todo. Durante largos períodos de tiempo, el porcentaje de hidrógeno y helio en el núcleo cambia, debido a que los interiores se calientan cada vez más en el transcurso de miles de millones de años. Al calentar, suceden tres cosas:

• Una estrella se vuelve más brillante, es decir, emite más energía por unidad de tiempo.
• Se hincha un poco, aumentando significativamente el radio, en varios por ciento cada mil millones de años.
• Su temperatura permanece casi constante, cambiando no más del 1% por billón de años.

El sol aumentó su tamaño, brillo y temperatura, de acuerdo con las curvas construidas, y tres de estas características continuarán aumentando en el futuro [rojo - brillo, azul - radio, verde - temperatura]

Todo esto lleva a un hecho incómodo: la cantidad de energía que llega a la Tierra con el tiempo crece muy lentamente. Por cada 110 millones de años, el brillo solar aumentará aproximadamente un 1%, lo que significa que durante este tiempo, la energía que llega a la Tierra también crecerá un 1%. Cuando la Tierra era 4 mil millones de años más joven, nuestro planeta recibió apenas el 70% de la energía que tenemos hoy. Y después de uno o dos mil millones de años, si no hacemos nada con esto, este aumento dará lugar a graves problemas para la Tierra. En ese momento, la temperatura promedio de la superficie alcanzaría los 373 K (100 ° C / 212 ° F). En otras palabras, en algún momento el Sol se volverá tan brillante que los océanos de la Tierra hervirán.


Si la temperatura de la superficie aumenta demasiado, nuestro planeta no podrá mantener la existencia de agua líquida en la superficie.

¿Cómo podemos evitar esto? Hay varias soluciones potenciales:

• Es posible disponer varios reflectores grandes en el punto L1 de Lagrange, evitando que parte de la luz ingrese a la Tierra.
• Usando ingeniería geológica, podemos cambiar la atmósfera y / o el albedo de nuestro planeta para reflejar más luz y absorber menos.
• Podemos reducir el efecto invernadero eliminando moléculas como el metano y el CO ₂ de la atmósfera.
• Podemos abandonar la Tierra y concentrarnos en terraformar los mundos externos, por ejemplo, Marte.

El camino probable de terraformar Marte en la dirección de similitud con la Tierra

En teoría, todo esto puede funcionar, pero requerirá una gran cantidad de trabajo y apoyo para los resultados.

¡Sin embargo, la decisión de mover la Tierra a una órbita más distante sería permanente! Y aunque necesitaremos expandir la órbita un poco para mantener una temperatura constante, los intervalos de tiempo de millones de años nos dan tiempo suficiente para hacerlo. Para nivelar el efecto de aumentar el brillo del Sol en un 1%, necesitamos alejar la Tierra de él en un 0,5%. Para compensar el aumento del 20% (esperado en los próximos 2 mil millones de años), necesitamos mover la Tierra al 9.5% de la distancia del Sol. En lugar de estar a una distancia promedio del Sol de 149,6 millones de km, debemos esforzarnos por una magnitud de aproximadamente 164 millones de km.


La distancia de la Tierra al Sol no ha cambiado mucho en los últimos 4.500 millones de años. Pero si el Sol se calienta y no queremos que la Tierra se caliente, debemos considerar seriamente la posibilidad de sacar nuestro planeta

¡Esto requerirá una gran cantidad de energía! Moviendo la Tierra, los seis septillones (6 × 10 ²⁴ ) kg, cambiaremos seriamente los parámetros de nuestra órbita. Y si aumentamos la distancia promedio de la Tierra al Sol a 164,000,000 km, notaremos varios cambios significativos:

• La Tierra tardará un 14,6% más de tiempo en completar una revolución completa alrededor del Sol.
• Para mantener una órbita estable, nuestra velocidad orbital deberá reducirse, de 30 km / sa 28.5 km / s.
• Si el período de rotación de la Tierra sigue siendo el mismo (24 horas), tendremos 418 días al año, no 365.
• El sol parecerá un poco más pequeño (alrededor del 10%) y la influencia del sol en los flujos y reflujos disminuirá unos pocos centímetros.

Si el Sol se hincha y la Tierra se mueve, estos dos efectos no se nivelan por completo; El sol aparecerá un poco más pequeño.

Pero para impulsar la Tierra hasta el momento, necesitamos un cambio de energía serio: necesitaremos cambiar la energía potencial gravitacional del sistema Sol-Tierra. Incluso teniendo en cuenta todos los demás factores, incluida la desaceleración de la velocidad de movimiento de la Tierra alrededor del Sol, tendremos que cambiar la energía orbital de la Tierra en 4.7 × 10 ³⁵ J, lo que equivale a 1.3 × 10 ²⁰ TW * h: alrededor de 10 ¹⁵ necesidades anuales de energía de la humanidad. Se puede decidir que un período de dos mil millones de años ayudará a este problema, y ​​ayudará, pero no mucho. Necesitaremos 500,000 veces más energía de la que la humanidad crea hoy, lo que tendrá que ser engañado en la tarea de mover el planeta a una distancia segura y estable.


La velocidad de rotación de los planetas alrededor del sol depende de su distancia del sol. Mover gradualmente la Tierra hacia el exterior en un 9.5% no debería violar las órbitas de otros planetas.

Y la tecnología de conversión de energía es la menor de nuestras preocupaciones. El mayor problema es más fundamental: ¿dónde obtener toda esta energía? Razonando de manera realista, tal cantidad de energía se puede encontrar solo en un lugar: en el sol mismo. Actualmente, la Tierra recibe alrededor de 1.500 vatios de energía por metro cuadrado del sol. Para recolectar suficiente energía para mover la Tierra en el momento adecuado, necesitaremos construir una matriz espacial que recolecte 4,7 × 10 ³⁵ J de energía, constantemente, durante los dos mil millones de años. Esto significa una matriz de 5 × 10 ¹⁵ m ² , 100% efectiva, o el equivalente de diez áreas de superficie del planeta Tierra.


El concepto de una estación de energía solar espacial ha existido durante mucho tiempo, pero nadie concibió una matriz de 5 mil millones de metros cuadrados. km

Resulta que para empujar la Tierra a una órbita más alta y estable, necesitamos una matriz solar 100% efectiva con un área de cinco mil millones de metros cuadrados. km., cuya energía se gastará exclusivamente en empujar la Tierra a una órbita más distante durante dos mil millones de años. ¿Físicamente posible? Por supuesto Con la tecnología actual? No hay opciones ¿Prácticamente posible? Casi seguro que no, al menos en base a los datos que conocemos. Mover un planeta entero es difícil por dos razones: debido a la fuerte atracción gravitacional del Sol y debido a la gran masa de la Tierra. Pero aquí tenemos un planeta así, aquí hay un Sol así, y el Sol se calentará, independientemente de lo que hagamos. ¡Hasta que encontremos una manera de recolectar y utilizar una cantidad tan enorme de energía, necesitaremos otras estrategias para la supervivencia del apocalipsis final del calentamiento global!

Ethan Siegel - astrofísico, divulgador científico, autor de ¡Comienza con un golpe! Escribió los libros "Más allá de la galaxia" [ Más allá de la galaxia ] y "Tracknología: la ciencia de Star Trek" [ Treknology ].

Preguntas frecuentes: si el Universo se está expandiendo, ¿por qué no nos estamos expandiendo ? por qué la edad del Universo no coincide con el radio de su parte observada .