El clima explicado: por qué Marte es frío a pesar de tener una atmósfera mayoritariamente de dióxido de carbono

El clima explicado es una colaboración entre The Conversation, Stuff y el Centro de Medios Científicos de Nueva Zelanda para responder a tus preguntas sobre el cambio climático.

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Si diminutas concentraciones de dióxido de carbono pueden retener suficiente calor para crear un impacto de calentamiento global en la Tierra, ¿por qué Marte es frío? Su atmósfera está compuesta en un 95% por dióxido de carbono.

La receta para la temperatura de la superficie de un planeta tiene cuatro ingredientes principales: la composición atmosférica, la densidad atmosférica, el contenido de agua (de los océanos, los ríos y la humedad del aire) y la distancia al Sol. Hay otros ingredientes, como los efectos estacionales o la presencia de una magnetosfera, pero éstos funcionan más bien como si añadieran sabor a un pastel.

Cuando observamos la Tierra, el equilibrio de estos ingredientes hace que nuestro planeta sea habitable. Los cambios en este equilibrio pueden dar lugar a efectos que pueden sentirse a escala planetaria. Esto es exactamente lo que está ocurriendo con el aumento de los gases de efecto invernadero en la atmósfera de nuestro planeta.

El aumento de las concentraciones de dióxido de carbono, metano, hexafluoruro de azufre y otros gases en la atmósfera ha ido elevando la temperatura de la superficie de nuestro planeta de forma gradual y seguirá haciéndolo durante muchos años.

Como consecuencia, los lugares cubiertos de hielo comienzan a derretirse y los fenómenos meteorológicos extremos se hacen más frecuentes. Esto nos plantea un reto creciente para adaptarnos a esta nueva realidad.

Pequeña concentración, gran efecto

Es sorprendente darse cuenta de lo poco que tiene que cambiar la concentración de dióxido de carbono (CO₂) y otros gases de efecto invernadero para provocar un cambio tan grande en nuestro clima. Desde la década de 1950, hemos aumentado los niveles de CO₂ en la atmósfera en una fracción de porcentaje, pero esto ya está causando varios cambios en nuestro clima.

Esto se debe a que el CO₂ representa una parte ínfima de la atmósfera terrestre. Se mide en partes por millón (ppm), lo que significa que por cada molécula de dióxido de carbono hay un millón de otras. Su concentración es sólo del 0,041%, pero incluso un pequeño cambio porcentual representa un gran cambio en la concentración.

Podemos saber cómo eran la atmósfera y el clima de la Tierra en un pasado lejano analizando burbujas de aire antiguo atrapadas en el hielo. Durante las edades de hielo de la Tierra, la concentración de dióxido de carbono era de alrededor de 200 ppm. Durante los periodos interglaciares más cálidos, rondaba las 280 ppm, pero desde la década de 1950 ha seguido aumentando sin cesar. En 2013, los niveles de CO₂ superaron las 400ppm por primera vez en la historia.

Este aumento representa casi una duplicación de la concentración, y está claro que, en la receta de la temperatura de la superficie de la Tierra, el dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero deben utilizarse con moderación.

El papel del agua

Al igual que la harina para un pastel, el agua es un ingrediente importante de la superficie de la Tierra. El agua hace que la temperatura se mueva lentamente. Por eso las temperaturas en las selvas tropicales no cambian mucho, pero el desierto del Sahara es frío por la noche. La Tierra es rica en agua.

Echemos un vistazo a nuestros planetas sólidos. Mercurio es el planeta más cercano al Sol, pero tiene una atmósfera muy fina y no es el planeta más caliente. Venus es muy, muy caliente. Su atmósfera es rica en dióxido de carbono (más del 96%) y es muy densa.

La atmósfera de Marte también es rica en dióxido de carbono (más del 96%), pero es extremadamente delgada (el 1% de la atmósfera terrestre), muy seca y está situada más lejos del Sol. Esta combinación hace del planeta un lugar increíblemente frío.

La ausencia de agua hace que la temperatura en Marte cambie mucho. Los rovers de exploración de Marte (Spirit en el cráter Gusev y Opportunity en Meridiani Planun) experimentaron temperaturas que van desde unos pocos grados centígrados por encima de cero hasta menos 80℃ por la noche: cada día marciano, conocido como sol.

Terraformación o fijación de la tierra

Uno de los retos interesantes a los que nos enfrentamos al construir cargas útiles espaciales, como hacemos en la Universidad de Griffith, es construir instrumentos que puedan soportar un rango de temperaturas tan amplio.

Me encantan las conversaciones sobre terraformación. Se trata de la idea de que podríamos volar a un planeta con una atmósfera irrespirable y arreglarla utilizando algún tipo de máquina para filtrar los gases desagradables y liberar los buenos que necesitamos para sobrevivir, en la cantidad correcta. Ese es un tema recurrente en muchas películas de ciencia ficción, como Aliens, Total Recall y Red Planet.

Espero que podamos arreglar nuestra propia atmósfera en la Tierra y reducir la fiebre de nuestro planeta.