Estación meteorológica en Marte. (Foto: tomada de la NASA)
En Cuba se le presta especial atención a las Ciencias Meteorológicas, dada la importancia que esto conlleva para la protección de la población civil y de objetivos económicos esenciales. Tanto la transmisión de la sabiduría popular, como el estudio concienzudo de la atmósfera, han contribuido a que la meteorología sea un pilar fundamental de la ciencia cubana.
La formación y desarrollo de fenómenos atmosféricos es algo que sigue todo el pueblo, especialmente durante la temporada ciclónica, gracias a la notable labor de divulgación científica que han realizado nuestros meteorólogos, con el indiscutible liderazgo del Dr. José Rubiera.
Por otra parte, la Astronomía como ciencia desapareció del currículo base de la enseñanza media desde finales de los 80. Hoy solo forma parte de algún capítulo de las asignaturas: El Mundo en que Vivimos, Ciencias Naturales, Geografía y Física. Aunque en las carreras de Geografía y Meteorología se imparten contenidos de astronomía, no se le da un enfoque más general a los fenómenos atmosféricos.
¿Será el estudio de la atmósfera una práctica privativa de nuestro planeta? ¿Serán muy distintas las tormentas extraterrestres a las que estamos habituados a ver aquí en la Tierra? ¿Necesitaremos solo el apoyo de los modelos climáticos para predecir el clima terrestre o podremos presenciar el futuro de la Tierra en otros planetas actualmente? Si le interesa la astronomía y la meteorología siga leyendo hasta el final. Puede que usted, joven lector, encuentre en las próximas líneas la motivación que necesita para elegir su futuro profesional.
¿Se necesita observar los planetas para estudiar el clima terrestre?
En 1978, el reporte final de un taller celebrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA tenía como título: “Dinámica Atmosférica de la Tierra y Planetaria”. En este reporte se recalcaba que, mientras el estudio de la meteorología y climatología de la Tierra es perfectamente viable sin estudiar otros planetas, la planetología comparativa contribuye a identificar muchos procesos físicos que interactúan para producir el clima de un planeta y que contribuyen a su cambio.
A esta conclusión se llegó, lógicamente, después de que algunas misiones no tripuladas descendieran a las superficie de Venus y Marte y sobrevolaran, además, a Mercurio. Los datos extraídos por naves y robots soviéticos y norteamericanos ayudaron a comprender que el estado del tiempo atmosférico y el clima de los otros planetas tienen aspectos comunes a los observados aquí en la Tierra.
Este será el primero de una serie de artículos que nos “llevarán” en un viaje de ida y vuelta a otros cuerpos del Sistema Solar, no solo para comprenderlos, sino para establecer una visión más universal de la Tierra.
Visualizando el calentamiento global en otros mundos
Las temperaturas medidas en diferentes partes del planeta son cada vez más elevadas. En un reporte de la Organización Meteorológica Mundial (OMM), ofrecido el 10 de enero de 2025, se asegura que la temperatura media del aire en superficie ha crecido 1,55°C respecto a las registradas durante la era preindustrial. (Fig 2). No se puede negar que la acción humana haya influido notoriamente a que tengamos estos registros tan alarmantes y que, en cierta forma, amenacen con comprometer el futuro de la propia civilización.
Pero, ¿será tan perjudicial para un planeta, en sentido general, un calentamiento global? ¿Solo la acción humana es la causante de este fenómeno? Repasemos un poco nuestro vecindario cósmico.
Si le preguntamos a cualquiera en la calle sobre cuál es el planeta más caliente del Sistema Solar, probablemente use su sentido común y responda que Mercurio es ese mundo. Al ser el planeta que más cerca está del Sol, no habrá dudas respecto a la fundamentación de sus altas temperaturas. Y sí, sus temperaturas son muy elevadas, al menos en la cara donde es de día.
Existe una magnitud física conocida como temperatura efectiva (Tef). Esta es el resultado del balance entre la energía que recibe un planeta, satélite, cometa, o asteroide, de su estrella más cercana y la energía que refleja de vuelta al espacio. Esta depende de la distancia del cuerpo en cuestión a dicha estrella y del poder de reflectividad de la luz de este, conocido como albedo. La siguiente tabla (fig 3) recoge la temperatura efectiva de los planetas del sistema solar y la temperatura media observada en estos con las diferentes misiones robóticas enviadas a estos mundos distantes.
Vean como la temperatura efectiva de Mercurio es la más elevada del Sistema Solar. ¿Pero qué pasa con Venus? ¿Por qué, a pesar de estar más lejos del Sol, la temperatura media en su superficie es suficiente para fundir el plomo? Resulta que, mientras Mercurio posee una fina atmósfera de hidrógeno y una presión atmosférica extremadamente baja (¡Un billón de veces más baja que en la superficie terrestre!), el planeta Venus posee una atmósfera rica en dióxido de carbono (~96%) y en su superficie se ha medido una presión atmosférica 90 veces más alta que la que tenemos aquí en la Tierra.
El 15 de julio de 1970, la sonda Venera 7, lanzada por la URRS, midió la temperatura y la presión atmosférica en la superficie de Venus y nos ayudaron a comprender lo siguiente: ¡Estar en Venus es como estar a 1 km de profundidad bajo el mar pero a una temperatura que se asemeja a la de una fragua de metales! (fig 4) El enorme efecto invernadero que se observa en este planeta sirvió para entender cómo funciona este mismo efecto en el nuestro.
Si regresamos nuevamente a la figura 2 pueden constatar que la temperatura efectiva de la Tierra está por debajo del punto de fusión del agua (273,15 K ó 00C). Nuestro mundo fuera una gran bola de hielo de no ser por la presencia de un balance justo entre vapor de agua, dióxido de carbono y metano. ¡En otras palabras, el efecto invernadero es uno de los principales causantes de que en nuestro planeta hayan temperaturas muy favorables para que florezca la vida tal y como la conocemos!
Marte, en cambio, es un planeta árido y frío. A pesar de que el 95 por ciento de su atmósfera está compuesta por dióxido de carbono, el agua presente en su superficie no puede mantenerse en estado líquido. La presión atmosférica es tan baja (cien veces menor que la terrestre) que incluso a 10°C las moléculas de agua no encuentran resistencia alguna por parte de la atmósfera y escapan a esta en forma de vapor, a partir de un proceso llamado sublimación.
De poseer una atmósfera más densa, Marte tuviera suficiente agua líquida para formar un océano global de unos 35 cm de profundidad. Esta sería una cantidad de agua mucho menor que la que albergan nuestros océanos, pero cumpliría la función de distribuir la energía solar hacia latitudes superiores (al igual que ocurre aquí en la Tierra), convirtiéndolo en un planeta mucho más cálido.
¿Existirán mundos más allá de Marte en los que se registre un efecto invernadero? Sí, en muchos. Dentro de las densas capas de nubes que conforman los planetas gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) se registran temperaturas muy elevadas, a pesar de desde estos planetas el Sol apenas se ve un poco mayor que un punto de luz.
En Júpiter, por ejemplo, bajo la densa capa exterior de nubes de amoniaco se encuentra una capa de nubes de vapor de agua a una temperatura de 20°C. El 7 de diciembre de 1995 la sonda Galileo (fig 5) fue la encargada de realizar estas mediciones, poco antes de que pereciera debido a la aplastante presión de 100 bar (1 bar es la presión media a nivel del mar en la Tierra).
Titán, la mayor de las lunas de Saturno, es otro de los ejemplos de un fuerte calentamiento global. ¿Sabías que el mayor satélite natural de Saturno tiene una atmósfera muy parecida a la terrestre? Este cuerpo es la única luna del Sistema Solar que posee atmósfera, compuesta en un 95 por ciento de nitrógeno y un cinco de metano.
La presión atmosférica en su superficie es la misma que a 6 metros bajo la superficie del mar aquí en la Tierra (1,5 bar). Esta pequeña proporción de metano provoca un efecto invernadero tal, que en la superficie su temperatura media es de 93,5 K (-179,7 0C), cuando debería ser de 85,3 K (-187,90C).
Dada su riqueza en nitrógeno, única en el Sistema Solar a excepción de nuestro planeta, se piensa que Titán tiene una atmósfera muy parecida a la que había en la Tierra antes de que aparecieran los primeros organismos vivos. Observar este mundo es como viajar al pasado de nuestro hogar. ¿Quién sabe? Quizás dentro de cinco mil millones de años, cuando el Sol se convierta en una gigante roja y vaporice los mares y arranque la atmósfera de nuestro planeta, Titán podría ser un oasis para la vida y una esperanza para el futuro.
Sobre hombros de gigantes para realizar una mirada fuera del dominio de nuestra estrella más cercana
A pesar del adelanto de la ciencia y la técnica, solo dos naves espaciales (Voyager 1 y 2) han salido del Sistema Solar. Aún queda mucho tiempo para que lleguen a otra estrella y hasta ahora no se visualiza una forma de hacerlo en pocos años.
En estos momentos es cuando el ingenio humano se impone a las dificultades. ¡Usando los aportes a la Física de Kepler, Huyguens, Newton, Einstein,…, e instrumentos semejantes a los que crearon Galileo, Fraunhofer, Michelson … no solo se descubren exoplanetas todos los días (ya se han encontrado más de 5800 planetas extrasolares hasta la fecha), sino que se puede conocer la composición de sus atmósferas, estimar su temperatura media, hasta conocer la velocidad de sus vientos!
La luz proveniente de las estrellas atraviesa la atmósfera de un planeta, invisible para nosotros, y sufre cambios que pueden ser detectados desde la Tierra. Estos cambios son como una guía para establecer un inventario de los elementos que componen las estrellas así como los que componen sus sistemas planetarios. Aún no podemos viajar a otro mundo como el nuestro, pero tendremos la certeza hacia dónde dirigir nuestra nave cuando la técnica nos permita emprender este viaje.
Referencias
- Lang, K. R. (2011). The Cambridge to de Solar System. New York: Cambridge University Press.
- Pont, F. J. (2014). Alien Skies. Plaetary Atmospheres from Earth to Exoplanets . New York: Springer.
- Robert M. Haberle, R. T. (2017). The Weather and Climate of Marr. New York: Cambidge University Press.
- World Meteorological Organization. (10 de 1 de 2025). Recuperado el 11 de 2 de 2025, de https://wmo.int/news/media-centre/wmo-confirms-2024-warmest-year-record-above-pre-industrial-level