Sondeando una capa de capa de roca sedimentaria de 90 millones de años en Colorado, un equipo de científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison y la Universidad de Northwestern ha encontrado evidencia que confirma una teoría crítica de cómo los planetas de nuestro sistema solar se comportan en sus órbitas alrededor del sol.

El hallazgo, publicado el 23 de febrero de 2017 en la revista Naturaleza , es importante porque proporciona la primera prueba sólida de lo que los científicos llaman el "sistema solar caótico, "una teoría propuesta en 1989 para dar cuenta de las pequeñas variaciones en las condiciones actuales del sistema solar. Las variaciones, jugando durante muchos millones de años, producen grandes cambios en el clima de nuestro planeta, cambios que pueden reflejarse en las rocas que registran la historia de la Tierra.

El descubrimiento promete no solo una mejor comprensión de la mecánica del sistema solar, pero también una vara de medir más precisa para el tiempo geológico. Es más, Ofrece una mejor comprensión del vínculo entre las variaciones orbitales y el cambio climático en escalas de tiempo geológicas.

Usando evidencia de capas alternas de piedra caliza y esquisto depositadas durante millones de años en una vía marítima poco profunda de América del Norte en el momento en que los dinosaurios dominaban la Tierra, el equipo dirigido por el profesor de geociencias de la UW-Madison Stephen Meyers y el profesor de ciencias terrestres y planetarias de la Universidad Northwestern Brad Sageman descubrió la firma de 87 millones de años de una "transición de resonancia" entre Marte y la Tierra. Una transición de resonancia es la consecuencia del "efecto mariposa" en la teoría del caos. Juega con la idea de que pequeños cambios en las condiciones iniciales de un sistema no lineal pueden tener grandes efectos a lo largo del tiempo.

En el contexto del sistema solar, El fenómeno ocurre cuando dos cuerpos en órbita se tiran periódicamente entre sí, como ocurre cuando un planeta en su trayectoria alrededor del sol pasa relativamente cerca de otro planeta en su propia órbita. Estas pequeñas pero regulares garrapatas en la órbita de un planeta pueden ejercer grandes cambios en la ubicación y orientación de un planeta en su eje con respecto al sol y, respectivamente, cambiar la cantidad de radiación solar que recibe un planeta en un área determinada. Dónde y cuánta radiación solar recibe un planeta es un factor clave del clima.

"El impacto de los ciclos astronómicos en el clima puede ser bastante grande, "explica Meyers, señalando como ejemplo el ritmo de las edades de hielo de la Tierra, que se han adaptado de manera confiable a los cambios periódicos en la forma de la órbita de la Tierra, y la inclinación de nuestro planeta sobre su eje. "La teoría astronómica permite una evaluación muy detallada de los eventos climáticos pasados ​​que pueden proporcionar una analogía para el clima futuro".

Para encontrar la firma de una transición de resonancia, Meyers, Sageman y el estudiante graduado de UW-Madison Chao Ma, cuyo trabajo de tesis comprende, examinó el registro geológico en lo que se conoce como la Formación Niobrara en Colorado. La formación se depositó capa por capa durante decenas de millones de años a medida que el sedimento se depositaba en el fondo de una vasta vía marítima conocida como vía marítima interior occidental del Cretácico. El océano poco profundo se extendía desde lo que ahora es el Océano Ártico hasta el Golfo de México, que separa las partes oriental y occidental de América del Norte.

"La Formación Niobrara exhibe estratificaciones de rocas rítmicas pronunciadas debido a cambios en la abundancia relativa de arcilla y carbonato de calcio, "señala Meyers, una autoridad en astrocronología, que utiliza ciclos astronómicos para medir el tiempo geológico. "La fuente de la arcilla (depositada como pizarra) proviene de la meteorización de la superficie terrestre y la afluencia de arcilla a la vía marítima a través de los ríos. La fuente del carbonato de calcio (piedra caliza) son las conchas de los organismos, mayormente microscópico, que vivía en la columna de agua ".

Meyers explica que, si bien el vínculo entre el cambio climático y la sedimentación puede ser complejo, la idea básica es simple:"El cambio climático influye en la entrega relativa de arcilla frente al carbonato de calcio, registrar la señal astronómica en el proceso. Por ejemplo, imagina un estado de clima muy cálido y húmedo que bombea arcilla a la vía marítima a través de los ríos, producir una roca o pizarra rica en arcilla, alternando con un estado de clima más seco y más frío que bombea menos arcilla a la vía marítima y produce una roca o piedra caliza rica en carbonato de calcio ".

El nuevo estudio fue apoyado por subvenciones de la National Science Foundation. Se basa en un meticuloso registro estratigráfico e importantes estudios astrocronológicos de la Formación Niobrara, este último realizado en el trabajo de tesis de Robert Locklair, un ex alumno de Sageman en Northwestern.

Datación de la transición de resonancia Marte-Tierra encontrada por Ma, Meyers y Sageman fue confirmado por datación radioisotópica, un método para fechar las edades absolutas de las rocas utilizando tasas conocidas de desintegración radiactiva de elementos en las rocas. En años recientes, avances importantes en la exactitud y precisión de la datación radioisotópica, ideado por el profesor de geociencias de UW-Madison Bradley Singer y otros, se han introducido y contribuyen a la datación de la transición de resonancia.

Los movimientos de los planetas alrededor del sol han sido un tema de profundo interés científico desde el advenimiento de la teoría heliocéntrica, la idea de que la Tierra y los planetas giran alrededor del sol, en el siglo XVI. Desde el siglo XVIII, la visión dominante del sistema solar era que los planetas orbitaban el sol como un reloj, teniendo órbitas cuasiperiódicas y altamente predecibles. En 1988, sin embargo, Los cálculos numéricos de los planetas exteriores mostraron que la órbita de Plutón era "caótica" y la idea de un sistema solar caótico fue propuesta en 1989 por el astrónomo Jacques Laskar. ahora en el Observatorio de París.

Siguiendo la propuesta de Laskar de un sistema solar caótico, Los científicos han estado buscando en serio pruebas definitivas que respalden la idea, dice Meyers.

"Otros estudios han sugerido la presencia de caos basados ​​en datos geológicos, "dice Meyers." Pero esta es la primera evidencia inequívoca, posible gracias a la disponibilidad de alta calidad, fechas radioisotópicas y la fuerte señal astronómica conservada en las rocas ".