Respuestas (LXIV): ¿La Tierra gana o pierde masa con el tiempo? ¿Cuánto ha cambiado su masa desde que se formó?

Nuria Lozano me ha enviado una pregunta (a jordipereyra@cienciadesofa.com) que me pareció muy interesante: ¿Está la Tierra entradita en carnes o más bien flaqui? Ese era el “asunto” del e-mail, en el cuerpo especificaba que le gustaría saber si la masa de nuestro planeta ha ido aumentando o ha disminuido desde que se formó, ya sea debido al bombardeo por meteoritos o cualquier otra causa.

Es un tema interesante, pero antes de empezar tenemos que grabarnos a fuego una cifra en la cabeza: la Tierra tiene una masa de 6 cuatrillones de kilos. El número en sí tiene este aspecto: 6.000.000.000.000.000.000.000.000.

Teniendo esto presente, ya podemos empezar.

En primer lugar, lo obvio. Aunque construimos edificios, la población aumenta, las rocas se erosionan con el agua o los ríos sueltan material en sus desembocaduras, ninguno de estos procesos hace que la masa de nuestro planeta cambie porque simplemente se trata de mover la materia que ya contiene de un lado a otro.

¿De verdad tenías que aclarar eso?

Bueno, a todos se nos va la pinza de vez en cuando y siempre aparece algún despistado en la sección de comentarios. O sea, que lo que hace que la masa de la Tierra aumente es la caída de nuevo material sobre ella desde el espacio. Como bien dice Nuria en su e-mail, los meteoritos que caen a la Tierra cada día añaden masa a nuestro planeta.

Cuando hablamos de meteoritos no sólo nos referimos a pedruscos espaciales inmensos en plan Armaggedon. Meteoritos mucho más pequeños entran constantemente en la atmósfera terrestre. Algunos de ellos, como el meteorito de Chelyabinsk, son especialmente llamativos. Caído el 15 de febrero de 2013, no sólo fue capturado en vídeo por un montón de cámaras, sino que además explotó en el aire y su onda expansiva reventó los cristales de los edificios en un radio de varias decenas de kilómetros.


Y esto lo provocó una roca de unos 20 metros de diámetro que pesaba 10.000 toneladas y viajaba a unos 19 kilómetros por segundo.Por suerte la inmensa mayoría de meteoritos que caen a la Tierra tienen una masa de unos pocos gramos. De hecho, se estima que anualmente caen entre 36 y 166 meteoritos con una masa superior a 10 gramos por cada millón de kilómetros cuadrados de superficie, lo que se traduce en entre 18.000 y 84.000 meteoritos anuales caídos por todo el planeta.Pero la mayor cantidad de material que cae sobre nuestro planeta cada año no viene de estos meteoritos, sino del polvo espacial. Nuestro sistema solar está lleno de partículas con un tamaño inferior a 0,1 micrómetros que sobró durante su formación y no dejamos de tragárnoslo mientras damos vueltas alrededor del sol.

(Fuente)

Se estima que, en total, entre meteoritos y polvo espacial cada año caen a la superficie de la Tierra entre 37 y 78 millones de kilos de materia nueva. Parece una barbaridad, pero eso no es nada: a este ritmo, para aumentar la masa de nuestro planeta en un 1% se necesitarían 1.620 billones de años… O, lo que es lo mismo, 120 veces el tiempo que el universo lleva existiendo.

O sea, que la Tierra lleva miles de millones de años engordando muy lentamente.

Pues tal vez no, voz cursiva, porque resulta que la Tierra también pierde masa constantemente.

¿Pero qué dices, hombre? ¿Has visto alguna vez piedras levantándose hacia el cielo y escapando al espacio? ¿Me vas a decir que existen los meteoritos inversos?

No, no. De hecho, estoy muy en contra de la expresión “ascenso meteórico“. Meteóricamente hablando, sólo es posible descender.

Pero, bueno, reflexiones forzadas a parte, la cuestión es que a veces se nos olvida que el aire tiene masa. Descoloca un poco recordarlo porque no lo notamos, pero la densidad del aire que nos rodea es de unos 1,24 gramos por litro. La masa de la atmósfera terrestre es de unos 5 millones de billones de kilos, un millón de veces menor que la masa sólida de nuestro planeta.

Como había comentado en esta otra entrada muy vieja que necesita una reforma integral, la temperatura es el resultado del movimiento de las moléculas. En el caso de un gas, las moléculas tienen vía libre para moverse de un lado a otro y, por tanto, terminan colisionando entre sí. En las capas altas de la atmósfera, si una molécula gana suficiente velocidad a base de recibir colisiones de sus vecinas, puede adquirir suficiente velocidad como para escapar del dominio gravitatorio del planeta y salir al espacio. Los átomos más ligeros son los que más probabilidades tienen de ser impulsados con la fuerza suficiente como para abandonar el planeta, así que no es de extrañar que el hidrógeno y el helio sean las principales fuentes de pérdida de masa del planeta.

En total, la atmósfera terrestre pierde unos 3 kilogramos de hidrógeno y 50 gramos de helio cada segundo, lo que equivale a una pérdida de unos 96 millones de kilos de gas cada año. Por tanto, la Tierra se vuelve menos masiva cada año porque la masa que pierde nuestro planeta a través de la atmósfera es mayor a la que captura gracias a los meteoritos y el polvo espacial.

Ya, bueno, pero perder gas no vale, Ciencia de Sofá. No hagas trampas.

¿Cómo que no? La Tierra es un conjunto de materia que se mantiene en el mismo sitio gracias a la fuerza gravitatoria. La materia se puede encontrar en estado sólido, líquido o gaseoso, pero la forma en la que se encuentre es irrelevante: sigue siendo materia.

Hmmm… Bueno, vale…

Podemos dejarlo ahí y ya estaría bien. La Tierra pierde más masa a un ritmo mayor del que la gana. ¿Pero qué ha pasado desde el momento en el que la Tierra se formó? ¿Ha tenido siempre la misma masa? Aquí viene la parte de la entrada que potencialmente puede dejaros con el culo torcido.

Los análisis de las rocas que trajeron de vuelta los astronautas de las seis misiones que llegaron a la Luna mostraron algo sorprendente: las rocas lunares no sólo tienen una composición similar a las de la Tierra, sino que además los distintos isótopos de oxígeno que contienen se encuentran en la misma proporción que en las rocas terrestres (para entender esto os irá bien leer esta otra entrada sobre cómo datamos las cosas). Esto representaba un gran paso para solucionar el misterio del origen de la Luna: objetos formados en distintos lugares del sistema solar presentan composiciones muy distintas, así que esta similitud tan sólo puede explicarse si la Luna y la Tierra se formaron a partir de la misma nube de polvo y roca o si la Luna se formó a partir del material de la Tierra, una vez ésta se había formado ya.

¿Pero cómo va a haberse formado la Luna a partir de la Tierra? ¿Un trozo de nuestro planeta se desprendió mágicamente y quedó flotando a nuestro alrededor? Nótese la ironía, por favor.

Pues esto que sugieres ya lo postuló alguien antes que tú, voz cursiva: en 1898 George Darwin imaginó que, cuando la Tierra aún era una gigantesca bola de roca fundida, rotaba tan rápido que la fuerza centrífuga expulsó hacia el espacio una gran cantidad de material líquido que se enfriaría para formar la Luna.

(Fuente)

Pero este escenario, aunque teóricamente posible, es muy improbable. En este caso, la Tierra habría “adelgazado” al desprenderse de la Luna, que representa alrededor del 1% de su masa actual. Por tanto, en este escenario la Tierra sería un 1% más ligera en el momento de su formación.

La teoría más aceptada en la actualidad es que la Luna se formó a partir de los escombros espaciales dejados por el impacto de un cuerpo (al que se le suele llamar Theia) con la Tierra, entre 20 y 100 millones de años después de que esta terminara de formarse. Esta colisión mandaría una cantidad tremenda de material al espacio que habría quedado dando vueltas alrededor de la Tierra y, con el tiempo, se habría unido para dar forma nuestro estimado satélite.

(Fuente)

Teniendo esto en cuenta, para responder a la pregunta de Nuria necesitaremos dos datos: ¿cual era la masa de la Tierra antes de que Theia impactara contra ella y qué cantidad de Theia quedó incrustada en nuestro planeta?

Es complicado saberlo, porque no hay cifras exactas. Se estima que la masa de Theia era de alrededor de un 10% de la que tiene actualmente la Tierra por lo que, como aproximación, podemos concluir que nuestro planeta tenía alrededor de un 90% de la masa que tiene ahora justo antes de que la Tierra impactara contra ella, sin contar la masa de la Luna. Por tanto, la Tierra ha engordado desde el momento de su creación.

Pero qué cutre eres, Ciencia de Sofá. Esta aproximación NO VALE NADA. 

Puedo intentar afinar un poco más, pero repito que es difícil porque no he encontrado datos muy concretos, voz cursiva.

Al parecer, tras la colisión con nuestro planeta el 20% de la masa de Theia quedó en órbita alrededor de la Tierra y la mitad de esa masa se unió para formar la Luna… Que, recordemos, tiene una masa equivalente al 1% de la de nuestro planeta. El resto, sin la velocidad necesaria para escapar hacia el espacio, volvería a caer finalmente hacia la Tierra.

¿Pero qué ocurrió con el 80% de la masa restante de Theia? Parte de ella alcanzó la velocidad suficiente durante el impacto como para perderse en el espacio y toda la que no recibió un empujón suficientemente fuerte quedó incrustada en la Tierra. ¿Y qué pasó con la masa de la Tierra? Por supuesto, parte de ella también saldría volaría hasta el infinito después del choque. ¿Cuánta masa de cada cuerpo se perdió en el espacio? De la respuesta a esta pregunta dependerá si la Tierra ganó o perdió masa tras el impacto.

Las últimas estimaciones que se han hecho sugieren que la Luna estaría compuesta por entre un 20% y un 40% de “Tierra” y entre un 80% y 60% de “Theia”, lo que indicaría que la mayoría del material que salió volando al espacio tras la colisión pertenecía a Theia. Esta cifra nos es útil, porque sugiere que una mayor cantidad de masa de Theia quedó incrustada en la Tierra de la que nuestro planeta perdió durante el impacto.

Y con este dato, voz cursiva, aunque no pueda darte una cifra, sí que se puede afirmar con cierto grado de seguridad que la Tierra tenía una masa ligeramente menor en los momentos previos al impacto y que su masa aumentó tras él. Y parte de esa masa está dando vueltas hoy en día a nuestro alrededor, creando las mareas sin las que, como explicaba en esta otra entrada, tal vez ni siquiera podría haber llegado a aparecer la vida en la Tierra.

Conclusión: la Tierra engordó mucho de golpe entre 20 y 100 millones de años después de su formación y desde entonces ha ido perdiendo masa a través de la atmósfera (hay que tener en cuenta que el ritmo de pérdida atmosférica pudo haber sido mucho más alto en el pasado).

 

Hablando de masa, voz cursiva, tengo un tipo de materia que te podría interesar.

No, por favor, cada vez sacas peor la publicidad…

Ciencia de Sofá tiene un libro nuevo, “Las 4 fuerzas que rigen el universo“, donde hablo sobre cómo las cuatro fuerzas fundamentales dan forma a nuestro universo, su descubrimiento y su efecto sobre nuestras vidas. Por otro lado, el libro “viejo” (“El universo en una taza de café“) va por la tercera edición y ahora vuelvo a ofrecer suscripciones a la revista de National Geographic así que, si os interesa alguna de estas propuestas, podéis acceder a una entrada donde las explico con más detalle haciendo click sobre la siguiente imagen 🙂

 

37 pensamientos en “Respuestas (LXIV): ¿La Tierra gana o pierde masa con el tiempo? ¿Cuánto ha cambiado su masa desde que se formó?”

      1. La tierra tendrá una atmósfera más tenue, y por lo tanto, la radiación solar bañará la superficie. Como ocurrió ya en Marte.
        Los seres vivos tendrán que evolucionar para vivir decenas de metros bajo tierra o en el fondo del mar.
        O bien, la atmósfera podría reemplazarse artificialmente con gases más densos…

  1. “Por tanto, la Tierra se vuelve menos masiva cada año porque la masa que pierde nuestro planeta a través de la atmósfera es menor a la que captura gracias a los meteoritos y el polvo espacial.”

    Diría que querías poner “mayor”.

  2. Que mania con contar cantidades enormes en kg o litros para hacer que parezcan mas impresionantes cuando lo unico que se consigue es dificultar el hacerse una idea de lo que representan y con lo facil que es teniendo a mano los m3 o las toneladas, e incluso los campos de futbol para medir grandes superficies… Bueno, esto ultimo tampoco, no nos pasemos.

    1. Y yo que pensaba que ibas a proponerle poner un 6×10²⁴ y lo que propones son toneladas en vez de kg XD. Ni que hubiera mucha diferencia de claridad entre 24 ceros y 21 ceros.

  3. En primer lugar, te felicito por el blog. Leo casi todas las entradas.
    En segundo lugar te quería preguntar si tienes métodos especiales para buscar la información.

      1. Estaba pensando lo mismo, cuando una mujer se queda embarazada, lo hace de un óvulo y un espermatozoide, cuya masa, comparada con la de la tierra es nula, pero, de ahí se crea nueva masa, y no hablemos si el humano acaba siendo falete… ese cuenta por 3 o 4…. al fin y al cabo esa masa, no sale de algo, sale de la nada, y cuando una persona muere, se convierte en polvo (enterrada o incinerada) vale que no será mucho, pero creo que esa masa de toda la humanidad (y animales y vegetales) es también para tenerlo en cuenta, no? No se……..

          1. Exacto! Todo lo que está sobre la tierra proviene de ella. Incluso nosotros, que estamos formados por compuestos orgánicos (lípidos, proteínas, ácidos nucleicos…) que obtenemos al degradar nuestros alimentos por medio del metabolismo de nuestras células, y a su vez ese alimento lo obtenemos de la tierra. En este sentido, la masa de la tierra no cambia, solo se transfiere de una parte a otra digamos…

        1. martapatata eres idiota o te haces, en el articulo responden esa duda y si no te basta conoces la ley de la conservación de la materia, que dice así ” la materia no se crea ni se destruye si no que se transforma” y si no lo entiendes es por que te hace falta neuronas o compresión lectora.

  4. “El resto, sin la velocidad necesaria para escapar hacia el espacio, volvería a caer eventualmente hacia la Tierra.”

    Anglicismos everywhere.

    eventualmente.

    1. adv. m. Incierta o casualmente.

    Eventually en inglés se traduce al español como “Finalmente, en consecuencia o con el tiempo”.

  5. Hay algo que no habéis tenido en cuenta. Antiguamente caían más meteoritos, muchos más. Y la mayoría tenían agua. Y así estuvo durante miles de millones de años. Seguramente en esa época perdía masa a muchísima menos velocidad que ahora. Simplemente estamos en una época en la que se ha invertido la tendencia.

  6. “Los análisis de las rocas que trajeron de vuelta los astronautas de las dos misiones que llegaron a la Luna …”
    ¿Dos? Hemos llegado 5 veces: Apolo 12 (1969), 14 (1971), 15 (1971), 16 (1972) y 17 (1972)
    18 astronautas en total, de los cuales 12 pisaron la Luna.

    1. Tomando en cuenta la cantidad de satélites mandados implica un peso muy pequeño a comparación de los demás gases que se han ido perdiendo durante millones de años.

  7. felicidades jordi, muchas felicidades

    te felicito por ser el promotor de la mentira, por divulgar blasfemias, por engañar al pueblo de dios. Tus mentiras Jordi no llegaran muy lejos, aun estas a tiempo de arrepentirte de corazón y entregar tu alma a dios. solo la biblia tiene la única verdad y es en ella donde debes encontrar todas las respuestas.
    en ninguna de tus publicaciones leí que menciones la palabra del señor como referencia, ay de ti pobre pecador, la gran ramera te ha enceguecido el alma, ay pobres de los católicos, los musulmanes, los ateos, los científicos ignorantes que sueñan con tener la verdad absoluta, viven en la mentira!!!!!!!

    jovenes, aun están a tiempo de leer la biblia y comprender lo maravilloso que es el cosmos desde la palabra de dios

    suerte que mi pais, ecuador, esta consagrado a la voluntad de cristo. España también debe doblegarse ante la sagrada palabra y así ambos pueblos puedan crecer en sana espiritualidad para ser salvos y puros.

    viva cristo!

    1. Qué es mentira? Qué la tierra tiene una masa de 6 cuatrillones de kilos? Yo creo que tu vives cegado por la ignorancia. Para abrir los ojos solo basta con que pruebes hacer algún experimento simple para comprobar que la ciencia es la verdad. Me das pena honestamente… es triste ver a una persona que no tiene ningún interés en ampliar sus conocimientos simplemente porque cree en algo para lo que, a decir verdad, nisiquiera existen pruebas de que sea cierto…

  8. Solo una pregunta, ¿No deberías incluir en la masa perdida todas las sondas que hemos mandado al espacio exterior? los satélites orbitando alrededor de la tierra entiendo que aún forman parte de la masa del planeta. Así que dejémoslo solo en las sondas.

  9. mmm
    Los ultimos datos indican que entre el 60 y el 80% de la masa de la Luna proviene de Theia. No invalida esto la propia teoria? Se supone que la Luna fue formada por el impacto de un meteorito por su similitud con la Tierra, no?

  10. Pero sacando material de la tierra en forma de coetes satelites i demas. Pesara menos. Puede llegar a perder la orbita actual y rebentar por todos lados?

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