LA TIERRA ES UNA PATATA, SEGÚN LAS MEDICIONES DE LA GRAVEDAD

En la escuela aprendimos que la gravedad equivale, aproximadamente, a 9,81 m/s². Lo que no nos contaron entonces es que no en todos los lugares es igual. Esos cambios, que son mínimos, pueden medirse desde el espacio y sirven para saber cuál es la masa de tierra, agua y hielo.

Hace más de 300 años, el científico británico Isaac Newton se preguntaba por qué caen las manzanas al suelo. Tras llevar a cabo una rigurosa investigación, determinó que era debido a la gravedad, una fuerza que atrae a todos los objetos hacia el centro del planeta; es por esa fuerza que sentimos el peso. En la superficie de la Tierra, la aceleración originada por la gravedad es, aproximadamente, 9,81 m/s² (metros por segundo al cuadrado). Pero no en todos los puntos del globo es uniforme, ni constante; es decir, que puede cambiar. La diferencia es mínima y no afecta a que la vida siga su curso de forma normal. No obstante, la medición regular de la gravedad en diferentes puntos de nuestro planeta puede ayudar, por ejemplo, a conocer si se está produciendo un cambio climático o si podría ocurrir una inundación en un determinado lugar.

Como es lógico, las mediciones de la gravedad de la Tierra se realizan desde el espacio con satélites provistos de sondas especiales. Estos orbitan el planeta lo más cerca posible de la superficie, percibiendo su gravedad en cada punto y dibujando una imagen que no se corresponde con la forma real de la Tierra: se asemeja a una patata cuyo contorno se dispara hacia fuera en lugares donde la gravedad es mayor y se hunde donde disminuye. El diseño obtenido mediante estas mediciones se llama “patata de Potsdam” porque es en esa ciudad alemana donde se ha desarrollado esta técnica utilizada por la Agencia Espacial Europea (ESA). Las primeras teorías salieron del centro de investigación de geociencias GFZ en 1995.

Desde entonces han enviado varios satélites para que midan la gravedad terrestre, y cada uno ha superado al anterior en precisión. En 2002 colocaron en órbita los satélites gemelos GRACE, cuya misión culminó en 2011. La imagen que acompaña a este reportaje es la más exacta obtenida hasta el momento de la “patata”, en la que se han sumado las mediciones de GRACE, de LAGEOS y de GOCE; estos dos últimos emplean otro tipo de mediciones. De hecho, es gracias a GOCE que pueden recogerse datos tan concretos como las desviaciones en la superficie de los mares, un factor conocido como “topografía oceánica dinámica”. El resultado final alcanza una precisión de centímetros y puede servir de referencia mundial para estudiar el nivel del mar y su evolución. El uso de satélites para este fin supone un gran avance en la medición de la gravedad, ya que durante 70 años del siglo pasado se utilizaba un péndulo.

El deshielo y las masas de agua

Aunque en esta imagen la veamos representada como una patata, la Tierra es, en realidad, prácticamente esférica. La fuerza centrífuga al orbitar alrededor del Sol y la presión que el hielo ejerce en los polos hacen que sea «más ancha que alta», pero la diferencia es mínima (43 kilómetros). Además, gracias a que el agua del mar cubre las simas del fondo de los océanos, la superficie se iguala. La mayor imperfección sería el monte Everest, con más de 8.000 metros de altitud, pero frente a la inmensidad del planeta queda en una pequeña anécdota. De hecho, si no hubiera agua sobre la corteza terrestre, la mayor imperfección sería la Fosa de las Marianas, un agujero en el lecho marino con una profundidad de 11.000 metros.

Donde hay más tierra debajo nuestros pies, como en la cima del Everest o de otras altas montañas, hay más masa y, por tanto, la gravedad es mayor. En cambio, donde hay grandes cuevas se detecta una menor gravedad. Si bien eso es previsible, los satélites detectan cosas curiosas, como que el punto que tiene menor gravedad está al sur de la India.

También es posible medir la masa del hielo en los polos y del agua en los mares. Si la gravedad en los polos desciende respecto a la anterior medición, significará que ha habido un deshielo, lo que contribuiría a un aumento de agua en el mar.

De este modo, los científicos creen que podrían pronosticar un aumento del nivel del mar que provocara inundaciones en las zonas costeras y evacuar a los posibles afectados. Pero no es tan sencillo. Los satélites utilizados hasta ahora envían los datos tres meses después de recogerlos, por lo que no servirían de nada ante un desastre natural inminente. Por eso, la ESA lanzará en 2017 otro par de satélites, llamados GRACE-FO, que serán cincuenta veces más exactos y que enviarán los datos en un plazo de 15 días. Pero eso no es todo. No es posible determinar si el aumento del nivel del mar es debido al deshielo o si existen otros factores. Por eso, es necesario el uso de otras herramientas que miden las precipitaciones, el agua evaporada y la acumulada.

Con los datos recogidos hasta el momento, saben que en 9 años (2002-2011) el hielo de Groenlandia tiene 240 gigatoneladas de masa menos, lo que supone un aumento del nivel del mar de 0,7 milímetros al año (cerca de 7 centímetros en total). Los científicos creen que no se puede hablar de cambio climático todavía, que es más un cambio de meteorología, pero la situación empieza a ser preocupante. El derretimiento gradual de la capa de hielo en Groenlandia, provocado por el calentamiento global, es un posible factor contribuyente a la desaceleración de la circulación del océano Atlántico. Esto podría tener un efecto negativo en el ecosistema marino y, con ello, en la pesca y los medios de vida asociados de muchas personas en las zonas costeras. Si la circulación se debilita demasiado, se puede llegar a romper por completo, lo que provocaría un cambio al que sería difícil dar marcha atrás.

Aplicaciones del mapa

Aunque hemos explicado por qué este sistema es un gran avance, tiene otras aplicaciones específicas que resumiremos a continuación: estudiar el balance de masa del agua continental así como los cambios climáticos; cuantificar el descenso o aumento de la masa de hielo y nieve en los casquetes polares y establecer relaciones, por ejemplo, entre el fenómeno climático El Niño/Oscilación del Sur (ENSO) con el patrón de lluvia en el Oeste antártico y la reducción de masa de hielo; observar las corrientes profundas y superficiales para llegar a entender la circulación global del mar y el transporte del calor del Ecuador a los polos; o investigar los cambios en la superficie terrestre tras un gran terremoto como los de Sumatra-Andaman (2004), Chile (2010) o Fukushima (2011).

Los datos recogidos en este modelo sirven para identificar cambios en la superficie y en el mar, por lo que podría ser útil para la topografía y la cartografía, pero también se pueden observar los cambios en el manto y la corteza terrestre. Del mismo modo, los geólogos creen que podrían identificarse los diferentes tipos de rocas al poder medir su densidad. Por ejemplo, la roca sedimentaria tiene poca densidad; la roca magmática como el basalto, típica de entornos volcánicos, tiene una densidad mayor; y en las rocas metamórficas, al haber estado expuestas a temperaturas y presiones muy altas, es aún mayor. Así, al realizar la medición de la gravedad, podrían identificar en qué puntos del planeta existe una concentración mayor de cada uno de estos materiales.