Algunas veces, necesitas salir de casa para entenderlo. Para el geólogo planetario de Stanford Mathieu Lapôtre, "hogar" abarca toda la Tierra.

"No solo miramos otros planetas para saber qué hay ahí fuera. También es una forma de aprender cosas sobre el planeta que tenemos bajo nuestros propios pies". "dijo Lapôtre, profesor asistente de ciencias geológicas en la Escuela de la Tierra, Energía, Y Ciencias Ambientales (Stanford Earth).

Los científicos desde Galileo han buscado comprender otros cuerpos planetarios a través de una lente terrestre. Más recientemente, Los investigadores han reconocido la exploración planetaria como una vía de doble sentido. Los estudios del espacio han ayudado a explicar aspectos del clima y la física del invierno nuclear, por ejemplo. Sin embargo, las revelaciones no han penetrado por igual en todos los campos de las geociencias. Los esfuerzos para explicar los procesos más cercanos al suelo, en la superficie de la Tierra y en lo profundo de su vientre, apenas están comenzando a beneficiarse del conocimiento acumulado en el espacio.

Ahora, a medida que los telescopios adquieren más potencia, los estudios de exoplanetas se vuelven más sofisticados y las misiones planetarias producen nuevos datos, hay potencial para impactos mucho más amplios en las ciencias de la Tierra, como Lapôtre y coautores de la Universidad Estatal de Arizona, Universidad Harvard, Universidad de Rice, Stanford y la Universidad de Yale discuten en la revista Naturaleza Revisa la Tierra y el Medio Ambiente .

"La multitud y variedad de cuerpos planetarios dentro y fuera de nuestro sistema solar, "escriben en un artículo publicado el 2 de marzo, "podría ser clave para resolver misterios fundamentales sobre la Tierra".

En los próximos años, los estudios de estos cuerpos bien pueden alterar la forma en que pensamos acerca de nuestro lugar en el universo.

Formas alienígenas

Las observaciones de Marte ya han cambiado la forma en que los científicos piensan sobre la física de los procesos sedimentarios en la Tierra. Un ejemplo se puso en marcha cuando el Curiosity Rover de la NASA cruzó un campo de dunas en el planeta rojo en 2015.

"Vimos que había grandes dunas de arena y pequeñas, ondas de escala decimétrica como las que vemos en la Tierra, "dijo Lapôtre, quien trabajó en la misión como Ph.D. estudiante de Caltech en Pasadena, Calif. "Pero también había un tercer tipo de adorno de cama, o ondulación, que no existe en la Tierra. No pudimos explicar cómo o por qué existía esta forma en Marte ".

Los extraños patrones llevaron a los científicos a revisar sus modelos e inventar nuevos. lo que finalmente llevó al descubrimiento de una relación entre el tamaño de una onda y la densidad del agua u otro fluido que la creó. "Utilizando estos modelos desarrollados para el medio ambiente de Marte, ahora podemos mirar una vieja roca en la Tierra, medir las ondas en él y luego sacar conclusiones sobre qué tan fría o salada estaba el agua en el momento en que se formó la roca, Lapôtre dijo:"porque tanto la temperatura como la sal afectan la densidad del fluido".

Este enfoque es aplicable a todas las geociencias. "A veces, al explorar otro planeta, haces una observación que desafía tu comprensión de los procesos geológicos, y eso te lleva a revisar tus modelos, "Lapôtre explicó.

Planetas como experimentos

Otros cuerpos planetarios también pueden ayudar a mostrar qué tan frecuentes son los cuerpos similares a la Tierra en el universo y qué, exactamente, hace que la Tierra sea tan diferente del planeta promedio.

"Al estudiar la variedad de resultados que vemos en otros cuerpos planetarios y comprender las variables que dan forma a cada planeta, podemos aprender más sobre cómo pudieron haber sucedido las cosas en la Tierra en el pasado, "explicó la coautora Sonia Tikoo-Schantz, profesor de geofísica en Stanford Earth cuya investigación se centra en el paleomagnetismo.

Considerar, ella sugirió, cómo los estudios de Venus y la Tierra han ayudado a los científicos a comprender mejor la tectónica de placas. "Venus y la Tierra tienen aproximadamente el mismo tamaño, y probablemente se formaron en condiciones bastante similares, ", Dijo Tikoo-Schantz. Pero si bien la Tierra tiene placas tectónicas en movimiento y abundante agua, Venus tiene una tapa mayoritariamente sólida, sin agua en su superficie y una atmósfera muy seca.

"De vez en cuando, Venus tiene algún tipo de interrupción catastrófica y un resurgimiento de gran parte del mundo, "Tikoo-Schantz dijo, "pero no vemos este ambiente tectónico continuo de estado estacionario que tenemos en la Tierra".

Los científicos están cada vez más convencidos de que el agua puede explicar gran parte de la diferencia. "Sabemos que la subducción de las placas tectónicas trae agua a la Tierra, "Tikoo-Schantz dijo." Esa agua ayuda a lubricar el manto superior, y ayuda a que ocurra la convección, lo que ayuda a impulsar la tectónica de placas ".

Este enfoque, que utiliza los cuerpos planetarios como grandes experimentos, se puede aplicar para responder más preguntas sobre cómo funciona la Tierra. "Imagina que quieres ver cómo la gravedad puede afectar ciertos procesos, ", Dijo Lapôtre." Ir a otros planetas puede permitirle realizar un experimento en el que puede observar lo que sucede con una gravedad más baja o más alta, algo que es imposible de hacer en la Tierra ".

Paradoja central

Los estudios que miden el magnetismo en rocas antiguas sugieren que el campo magnético de la Tierra ha estado activo durante al menos 3.500 millones de años. But the cooling and crystallization of the inner core that scientists believe sustains Earth's magnetic field today started less than 1.5 billion years ago. This 2-billion-year gap, known as the new core paradox, has left researchers puzzling over how Earth's dynamo could have started so early, and persisted for so long.

Answers may lie in other worlds.

"In our circle of close neighbors—the Moon, Marte, Venus—we're the only planet with a magnetic field that's been going strong since the beginning and remains active today, " Lapôtre said. But Jupiter-sized exoplanets orbiting close to their star have been identified with magnetic fields, and it may soon be technically feasible to detect similar fields on smaller, rocky, Earth-like worlds. Such discoveries would help clarify whether Earth's long-lived dynamo is a statistical anomaly in the universe whose startup required some special circumstance.

Por último, the mystery around the origin and engine behind Earth's dynamo is a mystery about what creates and sustains the conditions for life. Earth's magnetic field is essential to its habitability, protecting it against dangerous solar winds that can strip a planet of water and atmosphere. "That's part of why Mars is such a dry desert compared to Earth, " Tikoo-Schantz said. "Mars started to dehydrate when its magnetic field died."

Earth everchanging

Much of the impetus to look far beyond Earth when trying to decode its inner workings has to do with our planet's restless nature. At many points in its 4.5 billion-year existence, Earth looked nothing like the blue-green marble it is today.

"We're trying to get to the point where we can characterize planets that are like the Earth, y con suerte, someday find life on one of them, " said co-author Laura Schaefer, a planetary scientist at Stanford Earth who studies exoplanets. Chances are it will be something more like bacteria than E.T., ella dijo.

"Just having another example of life anywhere would be amazing, " Schaefer said. It would also help to illuminate what happened on Earth during the billions of years before oxygen became abundant and, through processes and feedback loops that remain opaque, complex life burst forth.

"We're missing information from different environments that existed on the surface of the Earth during that time period, " Schaefer explained. Plate tectonics constantly recycles rocks from the surface, plunging them into the planet's fiery innards, while water sloshing around oceans, pelting down from rainclouds, hanging in the air, and slipping in rivers and streams tends to alter the geochemistry of rocks and minerals that remain near the surface.

Earth's very liveliness makes it a poor archive for evidence of life and its impacts. Other planetary bodies—some of them dead still and bone dry, others somehow akin to the ancient Earth—may prove better suited to the task.

That's part of why scientists were so excited to find, en 2019, that a rock sample collected by the Apollo 14 astronauts in 1971 may in fact hold minerals that rocketed off of Earth as a meteorite billions of years ago. "On the Moon, there is no plate tectonics or aqueous weathering, " Lapôtre said. "So this piece of rock has been sitting there intact for the last few billion years just waiting for us to find it."

Para estar seguro, planetary scientists do not expect to find many ancient Earth time capsules preserved in space. But continued exploration of other worlds in our solar system and beyond could eventually yield a small statistical sample of planets with life on them—not carbon copies of Earth's systems, but systems nonetheless where interactions between life and atmosphere can come into sharper focus.

"They're not going to be at the same stage of life as we have today on Earth, and so we'll be able to learn about how planets and life evolve together, " Schaefer said. "That would be pretty revolutionary."