¿Podría el polvo espacial ayudar a proteger la Tierra del cambio climático?

Durante décadas, los científicos han considerado el uso de pantallas u otros objetos para bloquear la radiación solar suficiente, entre el 1 y el 2 por ciento, para mitigar los efectos del calentamiento global antropogénico. Ahora, un nuevo estudio dirigido por científicos del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian y la Universidad de Utah exploran el potencial de usar polvo para proteger la luz solar.

El artículo, publicado en la revista PLOS Climate, describe diferentes propiedades de las partículas de polvo, las cantidades de polvo y las órbitas que serían más adecuadas para dar sombra a la Tierra. El equipo encontró que lanzar polvo desde la Tierra a una estación de paso en el "Punto de Lagrange" entre la Tierra y el Sol sería más efectivo pero requeriría un costo y esfuerzo astronómico.

Nube de polvo lunar

El equipo propone el polvo lunar como alternativa, argumentando que el polvo lunar lanzado desde la luna podría ser una forma efectiva y de bajo costo de dar sombra a la Tierra.

"Es sorprendente contemplar cómo el polvo lunar, que tardó más de cuatro mil millones de años en generarse, podría ayudar a frenar el aumento de la temperatura de la Tierra, un problema que nos llevó menos de 300 años producir", dice el coautor del estudio Scott Kenyon de el Centro de Astrofísica.

El equipo de astrónomos aplicó una técnica utilizada para estudiar la formación de planetas alrededor de estrellas distantes, su enfoque de investigación habitual, al concepto de polvo lunar. La formación de planetas es un proceso desordenado que levanta polvo astronómico, que forma anillos alrededor de las estrellas anfitrionas. Estos anillos interceptan la luz de la estrella central y la vuelven a irradiar de una manera que puede ser detectada.

"Esa fue la semilla de la idea; si tomamos una pequeña cantidad de material y lo colocamos en una órbita especial entre la Tierra y el sol y lo dividimos, podríamos bloquear una gran cantidad de luz solar con una pequeña cantidad de masa", dice Ben Bromley, profesor de física y astronomía en la Universidad de Utah y autor principal del estudio.

Proyectando una sombra

Según el equipo, la eficacia general de un parasol dependería de su capacidad para mantener una órbita que proyecta una sombra sobre la Tierra. Sameer Khan, estudiante de pregrado de Utah y coautor del estudio, dirigió la exploración inicial sobre qué órbitas podrían retener el polvo en posición el tiempo suficiente para proporcionar una sombra adecuada.

"Debido a que conocemos las posiciones y masas de los principales cuerpos celestes de nuestro sistema solar, simplemente podemos usar las leyes de la gravedad para rastrear la posición de un parasol simulado a lo largo del tiempo en varias órbitas diferentes", dice Khan.

Puntos de Langrange

Dos escenarios eran prometedores. En el primer escenario, los autores colocaron una plataforma de la estación espacial en el punto L1 Lagrange, el punto más cercano entre la Tierra y el sol donde se equilibran las fuerzas gravitatorias. Los objetos en los puntos de Lagrange tienden a permanecer a lo largo de un camino entre los dos cuerpos celestes, razón por la cual el Telescopio Espacial James Webb (JWST) está ubicado en L2, un punto de Lagrange en el lado opuesto de la Tierra.

En simulaciones por computadora, los investigadores dispararon partículas desde la plataforma a la órbita L1, incluida la posición de la Tierra, el sol, la luna y otros planetas del sistema solar, y rastrearon dónde se dispersaron las partículas. Los autores descubrieron que cuando se lanza con precisión, el polvo sigue un camino entre la Tierra y el sol, creando efectivamente sombra, al menos por un tiempo. El polvo fue fácilmente desviado de su curso por los vientos solares, la radiación y la gravedad dentro del sistema solar. El equipo concluye que cualquier plataforma de la estación espacial L1 necesitaría crear un suministro interminable de nuevos lotes de polvo para entrar en órbita cada pocos días después de que se disipe el rocío inicial.

"Fue bastante difícil lograr que el escudo permaneciera en L1 el tiempo suficiente para proyectar una sombra significativa. Sin embargo, esto no debería ser una sorpresa, ya que L1 es un punto de equilibrio inestable", dice Khan. "Incluso la más mínima desviación en la órbita del parasol puede hacer que se desplace rápidamente fuera de lugar, por lo que nuestras simulaciones tenían que ser extremadamente precisas".

En el segundo escenario, los autores lanzaron polvo lunar desde una plataforma en la superficie de la luna hacia el sol. Descubrieron que las propiedades inherentes del polvo lunar eran las correctas para funcionar efectivamente como un protector solar. Las simulaciones probaron cómo el polvo lunar se dispersaba a lo largo de varios cursos hasta que encontraron excelentes trayectorias dirigidas hacia L1 que sirvieron como un protector solar efectivo.

Los resultados fueron buenas noticias, dice el equipo, porque se necesita mucha menos energía para lanzar polvo desde la Luna que desde la Tierra. Esto es importante porque la cantidad de polvo requerida para un escudo solar es grande, comparable a la producción de una gran operación minera aquí en la Tierra.

Kenyon dice: "Es asombroso que el Sol, la Tierra y la Luna estén en la configuración correcta para permitir este tipo de estrategia de mitigación climática".

Los autores enfatizan que su nuevo estudio sólo explora el impacto potencial de esta estrategia, en lugar de evaluar si estos escenarios son logísticamente factibles.

"No somos expertos en el cambio climático ni en la ciencia espacial necesaria para mover masa de un lugar a otro. Simplemente estamos explorando diferentes tipos de polvo en una variedad de órbitas para ver qué tan efectivo podría ser este enfoque. Lo sabemos. No quiero perderme un cambio de juego para un problema tan crítico", dice Bromley.

Uno de los mayores desafíos logísticos, la reposición de corrientes de polvo cada pocos días, también tiene una ventaja. La radiación del sol dispersa naturalmente las partículas de polvo por todo el sistema solar, lo que significa que el protector solar es temporal y las partículas no caen sobre la Tierra. Los autores aseguran que su enfoque no crearía un planeta permanentemente frío e inhabitable, como en la historia de ciencia ficción "Snowpiercer".

Referencia

Dust as a solar shield. Benjamin C. Bromley, Sameer H. Khan,Scott J. Kenyon. February 8, 2023. PLOS Climate.
https://doi.org/10.1371/journal.pclm.0000133