¡Movimos la Tierra!

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En el Blog Solar solemos reportar los descubrimientos científicos en el Sistema Solar. Hemos explorado temas como los volcanes en Venus, los diferentes colores de Urano y Neptuno, los megatsunamis en Marte y la nieve en la luna de Saturno, Encélado. En esta ocasión, sin embargo, volvemos nuestra atención a nuestro propio planeta, la Tierra. Esta maravillosa esfera azul orbita alrededor del Sol y gira sobre su propio eje aproximadamente cada 24 horas. Pero ahora, la humanidad ha logrado un increible «logro»: hemos desplazado el eje de rotación de la Tierra, esta línea imaginaria que atraviesa los polos norte y sur.

La noticia sobre este descubrimiento fue publicada en mayo de este año en la prestigiosa revista científica Geophysical Research Letters. En el artículo, los autores describen una consecuencia bastante inesperada del rápido incremento de la población mundial y la extracción de agua subterránea. Se estima que durante el período de 1993 a 2010, la humanidad ha extraído tanta agua subterránea que ha causado el desplazamiento del eje de rotación de la Tierra. Específicamente, el desplazamiento es ligeramente diferente a lo que sería si no bombearamos agua subterránea desde las profundidades de la tierra. Veamos cómo funciona esto.

Figura 1: Eje de rotación de la Tierra. Fuente: NASA.

Agua subterránea se utiliza para regar los campos y como el soministro de agua potabla para el ganado y las personas. El agua subterránea forma parte de agua terrestre, al igual que los lagos y los ríos. Dado que se encuentra prácticamente en todas partes, la cantidad total de agua subterránea es aproximadamente mil veces mayor que el agua que se encuentra en todos los ríos y lagos juntos. Debido a las enormes cantidades de agua subterránea que eventualmente llega a los océanos, su bombeo representa una redistribución de materia en la superficie de nuestro planeta. La extracción de agua subterránea tiene dos consecuencias importantes: el aumento del nivel del mar y el desplazamiento del eje de rotación de la Tierra.

El aumento del nivel del mar es uno de los fenómenos más importantes relacionados con el calentamiento global. Las mediciones satelitales han demostrado que entre 2005 y 2015, el nivel del mar aumentó en promedio 3,5 mm por año. De ese incremento, el 1.3 mm por año se debe al calentamiento de los océanos, ya que el aumento de la temperatura reduce la densidad del agua oceánica y aumenta su volumen.

Los restantes 2,2 mm/año de aumento del nivel del mar son resultado del incremento en la cantidad de agua en los océanos. Este aumento se debe al derretimiento del hielo polar, los glaciares de montaña y la redistribución del agua terrestre. La redistribución del agua terrestre es causada por varios factores, incluyendo la construcción de numerosas presas artificiales, cambios en la humedad del suelo y la extracción de agua subterránea.

El estudio de las consecuencias de estos efectos ha sido posible gracias a la misión GRACE y su sucesora, GRACE-FO. Ambas constan de dos satélites idénticos que realizan mediciones extremadamente precisas del campo gravitatorio de la Tierra. Estas mediciones nos permiten entender la distribución de la materia en la superficie de nuestro planeta y en su interior. A lo largo del tiempo, se ha revelado cómo estas variaciones cambian y es interesante destacar que las diferentes causas de redistribución del agua terrestre tienen diferentes efectos en el aumento del nivel del mar. Mientras que las presas artificiales retienen grandes volúmenes de agua y ralentizan la elevación del nivel del mar, la extracción de agua subterránea contribuye a su aumento aumento.

Entre 1993 y 2010, los humanos extrajimos 2150 mil millones de toneladas de agua subterránea, lo cual contribuyó a un aumento del nivel del mar de 6.24 mm (0-35 mm/año). La Figura 2 a la izquierda muestra el cambio en la altura de la capa freática en todo el mundo debido a la extracción de agua subterránea. Se observa que en 18 años, en algunos lugares, la profundidad a la que se encuentra ha aumentado hasta 5 metros. La Figura 2 a la derecha muestra el aumento del nivel del mar debido a la extracción de agua subterránea. Es evidente que debido a esta actividad, el nivel del mar se ha elevado al menos 5 milímetros en casi todo el mundo.

Estos cambios en la distribución de masa en la superficie terrestre tienen una consecuencia interesante: el cambio en la orientación del eje de rotación de la Tierra. La Tierra es aproximadamente una esfera que gira alrededor de su eje y cualquier cambio en la distribución de materia, ya sea su interior o en la superficie, afecta la orientación del eje de rotación. La Figura 3 a la izquierda muestra como varios fenómenos a este cambio. La etiqueta «Dams», “AIS”, “GrIS” y “GW” representan las contribuciones

debidas a las presas artificiales, el derretimiento de la capa de hielo antártico, el derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia, el derretimiento de los glaciares y la extracción de agua subterránea respectivamente. La longitud de las flechas está exagerada y lo más importante no son sus longitudes absolutas, sino sus tamaños relativos. La figura revela que el derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia y la extracción de agua subterránea son las contribuciones más significativas para el cambio en la orientación del eje de rotación de la Tierra.

Figura 2: Izquierda: cambios en la profundidad del agua subterránea entre 1993-2010. Derecha: Cambios en el nivel del mar debido al bombeo de agua subterránea. Fuente: Seo et al. (2023).

En la figura 3 a la izquierda se muestran tres flechas. Las azules representan los desplazamientos calculados del eje de rotación de la Tierra, donde la flecha punteada representa el desplazamiento sin tener en cuenta la extracción de agua subterránea, mientras que la flecha sólida representa el desplazamiento calculado teniendo en cuenta esta actividad. La flecha roja representa el desplazamiento observado del eje de rotación. Las elipses en la figura indican los errores asociados a las limitaciones en los cálculos y observaciones. Es evidente que el desplazamiento medido del eje de rotación de la Tierra concuerda con el cálculo cuando se tiene en cuenta la contribución de la extracción de agua subterránea.

Basándose en estos resultados, los autores concluyen que la extracción global de agua subterránea entre 1993 y 2010 ocasionó un desplazamiento del eje de rotación de la Tierra de 78.48 cm a lo largo del meridiano 64.16° este. Por lo tanto, debido a esta actividad, el eje de rotación de nuestro planeta se desplazó 4.36 cm al año.

Figura 3: Izquierda: contribuciones de varios fenómenos al cambio del eje de rotación de la Tierra. Derecha: Desplazamientos calculados del eje de rotación de la Tierra sin considerar el bombeo de aguas subterráneas (flecha azul discontinua) y teniendo en cuenta esta actividad (flecha continua). La flecha roja representa el premi medido del eje de rotación de la Tierra. Fuente: Seo et al. (2023).

Aunque este desplazamiento es realmente pequeño en comparación con el tamaño de nuestro planeta, sigue siendo medible. Es importante ser conscientes de que nuestras acciones colectivas no solo afectan al medio ambiente, sino también a todo el planeta, que es nuestro hogar. El desplazamiento del eje de rotación de la Tierra es una de esas consecuencias en las que ni siquiera habíamos pensado. ¿Qué otras sorpresas nos esperan en el futuro?

Lecturas adicionales para los más curiosos

1. Why Earth’s Inner Core May Be Slowing Down, Scientific American, https://www.scientificamerican.com/article/why-earths-inner-core-may-be-slowing-down/
2. Seo, K.-W., Ryu, D., Eom, J., Jeon, T., Kim, J.-S., Youm, K., et al.
   (2023). Drift of Earth’s pole confirms groundwater depletion as a significant contributor to global sea level rise 1993–2010. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL103509. https://doi. org/10.1029/2023GL103509
3. GRACE and GRACE-FO, Wikipedija, https://en.wikipedia.org/wiki/GRACE_and_GRACE-FO