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1 OTROS MUNDOS, OTRAS ATMÓSFERAS A cuatrocientos billones de kilómetros

UN LUGAR FAMILIAR

Iniciamos, pues, nuestro viaje en un punto situado a treinta y nueve años luz. A solo cuatrocientos billones de kilómetros, una distancia que teóricamente podrías cubrir en treinta y nueve años si fueras a la velocidad de la luz. El récord de velocidad de un vehículo pilotado por personas lo ostenta el Apolo 10, que alcanzó 11,1 kilómetros por segundo, toda una hazaña, sin duda, pero un poco por debajo de la velocidad de la luz. A la velocidad del Apolo 10, tardaríamos un poco más de un millón de años en llegar a ese punto de partida. No es extraño que Starship Enterprise utilizara el motor de curvatura para desplazarse por el universo.

No fue hasta hace relativamente bastante poco cuando empezamos a avanzar significativamente en el descubrimiento de planetas fuera del sistema solar. Tres cuartas partes de los planetas que conocemos se descubrieron a partir de 2013, el 40 % de los cuales fue descubierto solo en 2016. No hemos tenido mucho tiempo para estudiar diversas atmósferas. Uno de los exoplanetas descubiertos en 2015 es un objeto pequeño y rocoso llamado Gliese 1132 b, conocido para abreviar por el conciso apodo de GJ 1132 b. Cosa de esos astrónomos y su alocada informalidad. Este diminuto punto del espacio es un planeta rocoso un poco mayor que la Tierra que gira como un rayo alrededor de una estrella roja enana unas cuatro veces a la semana. En abril de 2017, un equipo de la Universidad de Cambridge y el Instituto Max Plank de Astronomía informó que el GJ 1132 b tiene atmósfera: era la primera vez que se identificaba una atmósfera de uno u otro tipo alrededor de un planeta parecido a la Tierra, aparte de aquella en la que estamos respirando en estos momentos. En este sentido, debemos ser un tanto precavidos. Nadie ha estado viajando un par de millones de años para tomar una muestra de la atmósfera, sino que esta se identificó observando cómo el planeta atenúa la luz de su estrella cuando pasa entre esta y el Observatorio Europeo Austral de Chile. «Una atmósfera rica en agua y metano explicaría perfectamente las observaciones», dijeron los miembros del equipo.¹

Así pues, parece que GJ tiene atmósfera, y que esta contiene todo eso que hace pensar a los investigadores que allí tiene que hacer mucho calor. Muchísimo calor. Concretamente, una temperatura de superficie de 370º, por lo que el planeta sería inhabitable para todo tipo de vida que conocemos en la Tierra. Una atmósfera compuesta de gases de efecto invernadero y una temperatura abrasadora me recuerda inevitablemente a Venus…, planeta del que nos ocuparemos en breve.

Sin embargo, antes quiero señalar que la observación de la atmósfera de un planeta de fuera del sistema solar hizo que me planteara una pregunta en la que realmente nunca había pensado. ¿De dónde proceden todas estas atmósferas? Parece que la respuesta es que su origen está principalmente en los propios planetas. Un planeta pequeño y rocoso como la Tierra o el GJ 1132 b inicia su vida como una acumulación de polvo solar próximo a una estrella. El calor de la estrella vaporiza la mayoría de las sustancias, dejando detrás minerales calientes. Estos materiales se van pegando unos a otros lentamente. Al enfriarse, se produce una violenta actividad geotérmica. Los volcanes arrojan todo tipo de gases a la atmósfera: el dióxido de carbono, el ácido sulfhídrico y el vapor de agua son componentes muy populares de nuestra atmósfera naciente.

DENTRO DEL SISTEMA SOLAR

Las cosas son distintas en los planetas gaseosos, como Júpiter y Saturno. Estos se formaron con material procedente de partes más alejadas y frías de la nebulosa solar, lo cual significa que están compuestos en su mayor parte de hidrógeno y helio. Son prácticamente gas o, dicho de otra forma, estos planetas son completamente atmósfera. Así pues, en nuestro viaje hacia la Tierra y, concretamente, a tu casa, detengámonos en Saturno. Este planeta está a media millonésima de la distancia de GJ 1132 b, así que ya hemos recorrido el 99,9995 % de nuestro viaje.

Al estar compuesta de pequeños restos del Sol, la atmósfera de Saturno, y desde luego el propio planeta, es un 93 % hidrógeno y un 7 % helio. En la parte inferior de la atmósfera, hay mucho más helio, lo cual indica que el helio más pesado se hunde hacia el centro de Saturno. En realidad, el planeta no se distingue de su atmósfera, por lo que, para poder hablar de planetas gaseosos gigantes del mismo modo que consideramos la atmósfera de los planetas rocosos, definimos la superficie de Saturno y su vecino Júpiter como el punto en que la presión del «aire» es la misma que la de la superficie de la Tierra, una presión que, para facilitar las cosas, se denomina de «1 atmósfera». La atmósfera de Saturno contiene pequeñas cantidades de cristales de hielo y azufre. Está azotada por vientos huracanados de más de 1.500 kilómetros por hora. En resumidas cuentas, en el ecuador de Saturno sopla un vendaval de hidrógeno, huele a azufre, la temperatura es de 200º bajo cero, y no hay nada donde poner los pies.

Sigamos camino abajo hasta Júpiter, cómodamente situado a 43 minutos luz de la Tierra en su parte más cercana. No hace tanto frío ni sopla tanto viento, pero los protagonistas son también el hidrógeno y el helio. Una de las características más conocidas de Júpiter es el punto rojo situado al sur de su ecuador, una tormenta infernal que gira a gran velocidad. Lleva activa por lo menos trescientos cincuenta años (creemos: depende de cómo se interpreten las observaciones de los primeros días de los telescopios), pero parece que está amainando, y es posible que acabe en algún momento de los próximos cien años. Al igual que Saturno, la atmósfera de Júpiter tiene pequeñas cantidades de amoniaco, ácido sulfhídrico, agua y metano, cuya consecuencia son las bandas de color que se pueden observar girando en paralelo con el ecuador. Algunas de estas sustancias químicas huelen muy mal, pero, evidentemente, poder respirar ya nos exigiría demasiado esfuerzo como para preocuparnos por el olor del amoniaco o el ácido sulfhídrico. Tanto Júpiter como Saturno tienen una estructura de temperatura en sus atmósferas que, en mi opinión, se parece asombrosamente al perfil térmico de la atmósfera de la Tierra. La temperatura de la atmósfera de Júpiter baja a medida que se asciende desde el «nivel del suelo», hasta una altura de unos cincuenta kilómetros. A partir de ahí, la temperatura cambia de sentido y empieza a aumentar al ir subiendo hasta los doscientos kilómetros, donde alcanza los abrasadores cien grados bajo cero. En este punto, las cosas vuelven a cambiar de sentido. Y, a medida que se va subiendo, hace más frío, aunque cada vez hay menos de cualquier cosa que realmente pueda tener frío. En el siguiente capítulo veremos las razones de todo esto: cuando lleguemos a la Tierra, descubriremos que existen unas estrechas relaciones entre estos cambios de la temperatura y algunas de las más grandes historias actuales sobre la calidad del aire.

LOS VECINOS

Antes de llegar a la Tierra, vamos a detenernos en Marte, que puede estar a solo 13 minutos luz. A nuestra velocidad pedestre máxima de 11 kilómetros por segundo, llegar a Marte nos va a llevar menos de un año. Empieza, pues, a parecer algo más posible. Y nos preguntamos por el tipo de atmósfera que podemos esperar encontrar cuando lleguemos allí. La respuesta es casi nada…, pero no absolutamente nada. Marte tiene una atmósfera de una densidad cien veces menor que la de la Tierra. Pero, por lo menos, cuenta con una superficie rocosa en la que nos podríamos posar si quisiéramos. La fina capa de aire de Marte está compuesta sobre todo de dióxido de carbono y de un pequeño porcentaje de argón y nitrógeno. Al parecer, la atmósfera de Marte contenía mucho más dióxido de carbono que procedía, supuestamente, de la actividad geotérmica que se generó con el enfriamiento del planeta. Es una cantidad que, sin embargo, se ha perdido, quizá por efecto del Sol o tal vez por el impacto catastrófico de un cuerpo más pequeño. No parece que la atmósfera de Marte tenga mucho que ofrecernos, pero sí presenta fenómenos atmosféricos que nos son muy familiares: tormentas de polvo y nieve. El conocido polvo rojo de Marte (color que responde a que está compuesto de óxido de hierro) pasa a convertirse en enormes tormentas de polvo a escala global, unas tormentas que pueden durar varios meses. ¿Y la nieve? Lamento decepcionarte, pero, aunque es verdad que la nieve o la niebla a veces aparecen en la previsión del tiempo marciano, no son esas cosas acuosas a las que estamos acostumbrados. En el caso de la nieve, son copos de dióxido de carbono sólido que caen, particularmente en los polos. Parece que Marte tuvo mucha agua tanto en la superficie como debajo de ella, de manera que es posible que en su día hubiera, por acuñar una expresión, vida en Marte. Sin embargo, esos tiempos se acabaron, al mismo tiempo que la atmósfera que puede que protegiera las reservas de agua del planeta rojo. Hoy queda mucha agua en Marte, pero en forma de hielo en los polos norte y sur del planeta. ¿Podríamos emplear esa agua, nosotros o cualquier otra forma ligeramente familiar de vida?

Bueno, vamos a dejar esta pregunta en el aire. Ahora pasemos de la atmósfera estéril de Marte (deteniéndonos un momento en la Tierra) a echar un vistazo a Mercurio y Venus. El caso de Mercurio, es fácil: está tan próximo al Sol que su atmósfera se ha reducido más o menos a casi nada. Es la atmósfera más delgada del sistema solar, con una presión un billón de veces inferior a la de la atmósfera de la Tierra en la superficie. Lo poco que hay procede del viento solar, o son trozos y restos de micrometeoritos que colisionaron con la superficie. En realidad, no importa, porque el viento y el campo magnético del propio Mercurio solar eliminan todas las partículas. En Mercurio, la temperatura varía enormemente debido a su proximidad con el Sol. Y no existe una atmósfera que suavice las variaciones del calor que azota al planeta. Así pues, muchísimo frío en la cara opuesta al Sol. Por otro lado, si, por alguna extraña concatenación de circunstancias, te encuentras en la cara de Mercurio que da al Sol vas a tener un calor inimaginable.

Saltamos de Mercurio a Venus, un lugar realmente misterioso que sería horroroso visitar: es el sitio más caluroso del sistema solar, con una atmósfera compuesta casi por completo de dióxido de carbono, más un pequeño porcentaje de nitrógeno. El dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero, cosa que significa que la atmósfera de Venus absorbe y retiene la energía del Sol, de ahí el calor extremo del planeta. Nubes de ácido sulfúrico impregnan el calor de un olor acre. Es una mezcla asfixiante de gases inertes. Y vaya atmósfera la de Venus: con una presión en superficie casi cien veces mayor que la del fondo marino a una profundidad de mil metros. Pero mucho más caliente. No sabemos aún con exactitud la razón de que la atmósfera de Venus evolucionara como lo hizo, pero es posible que en los primeros años de vida del planeta se evaporara de su superficie una gran cantidad de agua.² El vapor de agua también es un gas de efecto invernadero, de manera que esta atmósfera húmeda habría empezado a calentarse progresivamente. Eso, a su vez, pudo haber impedido que el dióxido de carbono formara rocas geológicas como los carbonatos. Todo este dióxido de carbono acabó en la atmósfera. Por esta razón, Venus no ha dejado de calentarse cada vez más. De hecho, por lo que sabemos, no hay ningún tipo de vida en este planeta.

Por último, cuando doblamos la esquina procedentes de Venus, llegamos a nuestro exquisitamente amable planeta Tierra. Con su atmósfera ni demasiado caliente ni demasiado fría, con un poco de oxígeno, pero no demasiado, la Tierra parece reunir las condiciones atmosféricas ideales para la vida tal como la conocemos. Evidentemente, es una profecía autocumplida: cualquier planeta en el que hubiésemos evolucionado tendría una atmósfera apropiada que se nos ajustaría a la perfección. Es cierto que aún no hemos encontrado nada que pudiera siquiera parecerse a un hogar donde vivir, pero es que nuestra casa verde azulada, con su atmósfera generadora de vida, es realmente muy muy especial. Sin duda, merece que la cuidemos.