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

En cualquier caso, se estima que, entre los meteoritos y el 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, así que la masa total de la atmósfera terrestre ronda los 5 millones de billones de kilos (lo que representa una millonésima parte de la masa total del planeta).

Como había comentado en esta otra entrada, 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 acelera lo suficiente a base de recibir colisiones de sus vecinas, puede moverse lo bastante rápido 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 atmosférica 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…

En cualquier caso, podríamos dejarlo ahí y ya estaríamos todos contentos: actualmente, 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? ¿Su masa ha cambiado durante estos 4.600 millones de años?

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, ya que los objetos que se formaron en lugares distintos del sistema solar tienen composiciones muy diferentes, 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 lo que respecta la entrada de hoy, si esta explicación fuera correcta (que no lo es), entonces la Tierra habría perdido alrededor del 1% de su masa al desprenderse de la Luna y, en este escenario, la Tierra habría «adelgazado» porque hoy en día sería  alrededor un 1% más ligera que 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 ésta 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: la masa de la Tierra antes de que Theia impactara contra ella y qué cantidad de Theia quedó incrustada en nuestro planeta.

Aunque 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 Theia impactara contra ella. Por tanto, parece que la Tierra habría 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 otra vez sobre 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 lo bastante fuerte quedó incrustada en la Tierra. Por supuesto, parte de la masa de la Tierra también saldría volando al espacio… Pero, para responder mejor a esta pregunta, necesitamos cifras más exactas.

Las últimas estimaciones 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…