Resumen (03 de noviembre de 2005): la Tierra, Marte y Venus, todos sufren el llamado efecto invernadero. También Titán, la luna gigante de Saturno. Pero, a diferencia de cualquier otro mundo de nuestro Sistema Solar, Titán también tiene un efecto anti-invernadero. Chris McKay, científico planetario del Centro Ames de Investigación de la NASA, ofreció recientemente una charla, patrocinada por la Planetary Society, en la que habló sobre los resultados científicos de la misión Cassini-Huygens a Saturno y Titán. En esta tercera parte de una serie de cuatro, McKay nos explica porqué el efecto invernadero de Titán es único y cómo funciona el efecto anti-invernadero.





Partes 1 * 2 * 3 * y 4 *

Christopher McKay, científico planetario de la División de Ciencia Espacial del Centro Ames de Investigación de la NASA

Al igual que la Tierra, Titán también posee un efecto invernadero. Lo mismo sucede en Venus, este mucho más fuerte, y Marte. Venus es la reina del efecto invernadero. El 99,9 % de la energía que alcanza la superficie del planeta es retenida por dicho efecto. Titán, por su parte, se sitúa en un cercano segundo puesto. El 90 % de la energía que llega a la superficie de Titán es retenida en virtud del efecto invernadero. En la Tierra, la retención es de aproximadamente un 60 %, mientras que en Marte no es más que de un 30 %. Tanto en la Tierra, como en Venus y Marte, el efecto invernadero es debido al CO2 y al agua. En contraste, el efecto invernadero de Titán es el único no producido por el CO2, sino por nitrógeno y metano. Y esto es en cierto modo curioso.

El efecto invernadero tiene su origen en las propiedades ópticas de la atmósfera. Tiene lugar cuando la atmósfera deja pasar la luz del sol e impide que la radiación infrarroja escape nuevamente hacia el exterior. Es como una manta ideal. Una manta ideal permitiría que el calor entrara, pero no que saliera. En el caso de la Tierra, la luz del sol representa la entrada de calor, mientras que la radiación térmica sería la salida. Tanto el agua como el CO2 poseen estas propiedades. Son claros en el visible –se puede ver perfectamente a través del agua con radiación visible–, pero si los viéramos en el infrarrojo, el agua sería negra. Y por eso el agua y el CO2 son gases de efecto invernadero, y esto es lo que causa que la Tierra sea caliente. Sin nuestra atmósfera, si la Tierra dejara escapar todo lo que le llega, la temperatura del planeta, en lugar de los 15 grados Celsius positivos actuales, sería de 15 grados Celsius negativos, lo que sin duda es bastante frío. El ser humano está alterando el efecto invernadero, pero también existe un efecto invernadero natural, y deja entrar la luz, a la vez que detiene la radiación infrarroja.

¿Posee Titán una atmósfera con efecto anti-invernadero? Crédito: ESA

En Titán, los gases que detienen la radiación térmica son el nitrógeno, el metano y el hidrógeno. Podríamos pensar que ninguno de ellos provoca efecto invernadero, pues se trata de moléculas simétricas. El efecto invernadero es absorción infrarroja, y es debida a moléculas no simétricas. Así que, ¿por qué estos gases producen efecto invernadero en Titán cuando en la Tierra no lo generan? Sólo las moléculas no simétricas, como las de agua o CO2, provocan efecto invernadero, ya que tienen un momento dipolar permanente. Bien, lo que ocurre en Titán es que la atmósfera es tan densa que las moléculas sufren frecuentes colisiones, y cuando chocan, se induce en ellas un momento dipolar. De esta manera, pueden pasar a absorber durante un episodio de colisiones. En cierto modo, esto es bastante técnico, pero ilustra perfectamente cómo podemos llegar a ver algo en otros mundos que no veríamos aquí en la Tierra. Dado que Titán es tan frío y su atmósfera tan densa, el efecto es 25 veces más fuerte en Titán que en la Tierra. Podemos aprender mucho sobre nuestra atmósfera y nuestro efecto invernadero a través del estudio de otra atmósfera y otro efecto invernadero completamente diferentes.

Aún más interesante es que Titán es el único mundo del Sistema Solar que posee un efecto anti-invernadero. El efecto invernadero permite que la luz entre, reteniendo la radiación infrarroja. Pero imaginemos una capa que impidiera la entrada de luz y dejara escapar el infrarrojo, una especie de anti-manta. Algo parecido al Gore-Tex. El Gore-Tex deja salir al agua, pero no entrar. Un efecto anti-invernadero hace lo mismo, pero con calor. Deja salir al calor, pero no lo deja entrar. Y la bruma de Titán es una capa con efecto anti-invernadero.

La bruma de Titán aumenta y disminuye en los modelos computerizados. Algunos puntos inusualmente brillantes le confieren a Titán cierto misterio. Crédito: NASA/JPL

Hoy día lo llamamos el efecto anti-invernadero. Antes solía llamarse el efecto del “invierno nuclear”. Se cree que si hubiera una guerra nuclear, el polvo en la alta atmósfera tendría el mismo efecto que la bruma de Titán. Y también se cree que un gran impacto que provocó la extinción de los dinosaurios lo hizo de esta manera, colocando en la atmósfera una gran cantidad de polvo que provocó un efecto anti-invernadero. Nunca hemos sido testigos de uno y realmente no deseamos provocar uno en este planeta, pero es interesante ver un mundo en el que existe. Titán es el único.

Podemos crear un modelo computerizado de Titán que nos permita simular un aumento o disminución de la bruma. Si eliminamos toda la bruma, la temperatura se dispara hasta unos suaves 105 grados Kelvin (-168 ºC), y si aumentamos la bruma, la temperatura cae. Esto es lo que controla la temperatura. El efecto anti-invernadero en Titán es la mitad de fuerte que el efecto invernadero. Si no hubiera efecto invernadero, la temperatura en Titán sería de 82 grados Kelvin (-191 ºC). El efecto invernadero la elevaría hasta los 105 grados Kelvin. El efecto anti-invernadero contrarresta la mitad del efecto invernadero. Si tuviéramos un efecto anti-invernadero en la Tierra que contrarrestara la mitad del efecto invernadero, la temperatura media de la Tierra sería justo la del punto de congelación del agua. Eso sería bastante frío.

Hablando con Chris McKay. Partes 1 * 2 * y 4 *