Las consecuencias del cambio de rotación de la Tierra van más allá de lo que creíamos

A una altitud cercana a los 35.786 kilómetros sobre el ecuador, un satélite que gira alrededor de la Tierra se mueve a una velocidad de 3,07 kilómetros por segundo y completa una órbita alrededor de la Tierra en exactamente un día sideral. Esto significa que un satélite de este tipo parecería inmóvil para un observador en tierra, lo que lo convertiría en geoestacionario, si siguiera la dirección de rotación de la Tierra. Por esta razón, los satélites de comunicaciones, meteorológicos o de navegación suelen colocarse en órbitas geoestacionarias.

Las mareas gravitacionales inducidas por la Luna y el Sol, así como la corrección gravitacional del abultamiento ecuatorial inducida por la rotación de la Tierra, generan una precesión del plano orbital de los satélites geoestacionarios, con un período de 53 años y una tasa inicial de cambio de inclinación de aproximadamente 0,85 grados por año. Esto equivale a 1,63 veces el diámetro angular de la Luna cada año. Para corregir esta deriva, se necesitan maniobras de corrección de posición mediante propulsores con un aumento de velocidad de unos 50 metros por segundo cada año.

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Hoy me di cuenta de que hay otra fuente para una corrección menor que no se había apreciado antes. Este nuevo estudio publicado en Nature indica que el núcleo de la Tierra sigue un ciclo de 70 años durante el cual su rotación se desacelera y acelera. Al conservar el momento angular total, esto genera un contraciclo en el manto y la corteza de la Tierra que rodean el núcleo.

El núcleo interno de la Tierra es una esfera sólida de hierro cristalizado del 70% del tamaño de la Luna. Flota a unos 5.150 kilómetros bajo nuestros pies en un mar de hierro líquido, níquel y otros metales conocido como núcleo externo. La temperatura central de la Tierra es de unos 5.700 grados Kelvin, similar a la temperatura de la superficie del Sol.

El nuevo estudio muestra que el núcleo interno comenzó a desacelerarse alrededor del año 2010, moviéndose más lentamente que la superficie de la Tierra. Esta conclusión se basa en datos sobre los tiempos de llegada de las ondas sísmicas de 121 terremotos en las Islas Sandwich del Sur entre 1991 y 2023 obtenidos por sismógrafos en Canadá y Alaska, así como en datos de ondas de choque de pruebas nucleares soviéticas realizadas entre 1971 y 1974.

La deriva resultante en la rotación del manto se traduce en alrededor de un milisegundo en la duración de un día durante un período de varias décadas. Dada la velocidad de los satélites geoestacionarios, este cambio en el período de rotación de la corteza terrestre genera un deslizamiento de un metro por década para un punto fijo de la superficie terrestre con respecto a un satélite geoestacionario en una órbita diseñada basándose en el supuesto de un período de rotación constante de la tierra.

Esta deriva es mucho menor que otros efectos conocidos que se corrigen habitualmente mediante maniobras de corrección de posición. Sin embargo, podría buscarse en los datos de posicionamiento de los satélites geoestacionarios como una nueva forma de medir los cambios en el período de rotación del núcleo interno de la Tierra.

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Se puede imaginar una forma más directa, pero menos práctica, de sondear el núcleo de la Tierra. Si la Tierra atrapase un agujero negro primordial con la masa de un asteroide de un kilómetro de tamaño, el horizonte de sucesos del agujero negro sería de la escala de un núcleo atómico y, por lo tanto, podría viajar hacia adelante y hacia atrás a través del núcleo interno de la Tierra con una fricción dinámica insignificante. Luego, los científicos podrían usar la señal sísmica de este movimiento para mapear la estructura interna de la Tierra, ya que el agujero negro completa un viaje completo de un lado de la Tierra al lado opuesto y viceversa cada 84 minutos.

A falta de una sonda ideal de este tipo, resulta tentador imaginar cavar un túnel con una longitud media de 12.742 kilómetros a través del centro de la Tierra. Un túnel así nos habría permitido llegar al otro lado de la Tierra en 42 minutos en caída libre. Esto daría tres beneficios. En primer lugar, una línea recta es el camino más corto hacia el otro lado, con una longitud igual al diámetro de la Tierra en lugar de (pi/2)=1,57 veces este diámetro como se necesita para un vuelo internacional alrededor de la Tierra. En segundo lugar, la duración del viaje de 42 minutos es más corta que con cualquier otro vehículo de transporte a nuestra disposición. Y en tercer lugar, la caída libre funciona por gravedad y no requiere ningún combustible. Los primeros 21 minutos del viaje implicarán una aceleración, seguida de 21 minutos de desaceleración después de cruzar el centro de la Tierra, hasta detenerse por completo en el otro lado. No existe mejor solución de energía verde para viajar alrededor del mundo.

Desafortunadamente, ningún material de construcción resistiría el calor del núcleo a 5.700 grados, y la rotación cambiante del núcleo interno retorcería la forma de dicho túnel como si fuera chicle en una rueca. Por ahora, nuestra excavación más profunda en la corteza terrestre alcanzó una profundidad de sólo 12 kilómetros.

Un concepto de viaje menos futurista es un ascensor espacial. Aquí, un cable fijado al ecuador y que se extiende hacia el espacio tiene un contrapeso en su extremo superior, que podría mantener su centro de masa a la altitud de una órbita geoestacionaria. En esa disposición, el cable se mantendría en posición vertical gracias a la fuerza centrífuga ascendente inducida por la rotación y el ascesor puede transportar carga hacia arriba y hacia abajo del cable. El principal desafío para la realización de este concepto es la resistencia necesaria del cable, que los materiales conocidos no pueden alcanzar.

Si los humanos alguna vez habitan objetos más pequeños en el espacio, como asteroides o lunas, los ingenieros espaciales podrían emplear los mismos principios físicos para construir túneles o ascensores espaciales en estas plataformas. A diferencia del sistema legal, que varía geográficamente entre las diferentes naciones, las leyes de la física son universales y no pueden violarse. Imaginar nuevas aplicaciones de estas leyes es lo que nos hace tan poderosos a nosotros, criaturas frágiles nacidas en una pequeña roca que quedó de la formación del Sol. Como señaló Albert Einstein: “La imaginación abarca el mundo entero, estimulando el progreso, dando origen a la evolución..”

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Avi Loeb es jefe del proyecto Galileo, director fundador de la Iniciativa Black Hole de la Universidad de Harvard, director del Instituto para la Teoría y la Computación del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y autor del bestseller Extraterrestrial: The first sign of intelligent life beyond earth.

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Novaceno publica una columna de Avi Loeb con permiso del autor todos los jueves.