Las temperaturas medias globales de la Tierra han aumentado de forma constante desde la Revolución Industrial. Según la Agencia Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), la Tierra se ha estado calentando a un ritmo de 0,06 °C (0,11 °F) por década desde 1850, o aproximadamente 1,11 °C (2 °F) en total.
Por Matt Williams, Universo Hoy
Desde 1982, el aumento anual promedio ha sido de 0,20 °C (0,36 °F) por década, más de tres veces más rápido. Es más, se prevé que esta tendencia aumente entre 1,5 y 2 °C (2,7 a 3,6 °F) para mediados de siglo, ¡posiblemente más! Esto es una consecuencia directa de la quema de combustibles fósiles, que ha aumentado exponencialmente desde mediados del siglo XIX.
Dependiendo de la magnitud del aumento de temperatura, el impacto en la habitabilidad de la Tierra podría ser catastrófico. En un estudio reciente, un equipo de científicos examinó cómo el aumento de temperatura es un problema a largo plazo que enfrentan las civilizaciones avanzadas y no solo una cuestión de consumo de combustibles fósiles.
Según sostienen, el aumento de las temperaturas planetarias podría ser un resultado inevitable del crecimiento exponencial del consumo de energía. Sus hallazgos podrían tener serias implicaciones para la astrobiología y la búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI).
El estudio fue realizado por Amedeo Balbi, profesor asociado de Astronomía y Astrofísica en la Universita di Roma Tor Vergata, y Manasvi Lingam, profesor asistente del Departamento de Ciencias Aeroespaciales, Físicas y Espaciales y del Departamento de Química e Ingeniería Química del Instituto Tecnológico de Florida (Florida Tech).
El artículo que detalla sus hallazgos, «Calor residual y habitabilidad: restricciones derivadas del consumo de energía tecnológica», se publicó recientemente en el servidor de preimpresiones arXiv y está siendo revisado para su publicación en la revista Astrobiology .
La idea de que las civilizaciones acabarán sobrecalentando su planeta se remonta al trabajo del científico soviético Mikhail I. Budyko. En 1969, publicó un estudio pionero titulado «El efecto de las variaciones de la radiación solar en el clima de la Tierra», donde sostenía que «toda la energía utilizada por el hombre se transforma en calor, y la mayor parte de esta energía constituye una fuente adicional de calor en comparación con la ganancia de radiación actual.
«Cálculos simples muestran que con el actual ritmo de crecimiento, utilizando energía, el calor producido por el hombre en menos de doscientos años será comparable con la energía proveniente del sol.»
Esta es una consecuencia simple de que toda la producción y el consumo de energía producen invariablemente calor residual. Si bien este calor residual es solo una contribución marginal al calentamiento global en comparación con las emisiones de carbono, las proyecciones a largo plazo indican que esto podría cambiar. Como Lingam le contó a Universe Today por correo electrónico:
«La contribución actual del calor residual al aumento de la temperatura global es mínima. Sin embargo, si la producción de calor residual continúa en una trayectoria exponencial durante el próximo siglo, es posible que se produzca otro aumento de 1 °C (1,8 °F) en la temperatura debido al calor residual, independientemente de que se produzca un mayor efecto invernadero debido a los combustibles fósiles.
«Si la generación de calor residual mantiene su crecimiento exponencial a lo largo de los siglos, demostramos que puede acabar provocando una pérdida total de habitabilidad y la desaparición de toda vida en la Tierra».
La esfera de Dyson es un ejemplo adecuado del calor residual resultante del crecimiento exponencial de una civilización avanzada. En su propuesta original, «Búsqueda de fuentes estelares artificiales de radiación infrarroja», Freeman Dyson argumentó que la necesidad de más espacio habitable y energía podría llevar a una civilización a crear una «biosfera artificial que rodee por completo a su estrella madre».
Según describió, estas megaestructuras serían detectables para los instrumentos infrarrojos debido a la «conversión a gran escala de la luz de las estrellas en radiación infrarroja lejana», lo que significa que irradiarían calor residual al espacio.
«El calentamiento que exploramos en nuestro artículo es resultado de la conversión de cualquier forma de energía y es una consecuencia inevitable de las leyes de la termodinámica», añadió Balbi, autor principal del estudio.
«En la Tierra actual, este calentamiento representa sólo una fracción insignificante del calentamiento causado por el efecto invernadero antropogénico. Sin embargo, si el consumo mundial de energía continúa creciendo al ritmo actual, este efecto podría llegar a ser significativo dentro de unos pocos siglos, lo que podría afectar la habitabilidad de la Tierra».
Para determinar cuánto tiempo tardarían las civilizaciones avanzadas en llegar al punto en que su planeta natal se volvería inhabitable, Balbi y Lingam elaboraron modelos teóricos basados en la segunda ley de la termodinámica (tal como se aplica a la producción de energía). Luego aplicaron esto a la habitabilidad planetaria considerando la zona habitable circunsolar (ZCH), es decir, las órbitas en las que un planeta recibiría suficiente radiación solar para mantener agua líquida en su superficie.
«Adaptamos el cálculo de la zona habitable, una herramienta estándar en los estudios exoplanetarios. Básicamente, incorporamos una fuente adicional de calentamiento, derivada de la actividad tecnológica, junto con la irradiación estelar», dijo Balbi.
Otro factor clave que consideraron fue el crecimiento exponencial de las civilizaciones y su consumo de energía, tal como lo predice la Escala Kardashev. Si tomamos a la humanidad como modelo, vemos que las tasas de consumo global de energía pasaron de 5.653 teravatios-hora (TWh) a 183.230 TWh entre 1800 y 2023.
Esta tendencia no solo fue exponencial, sino que se aceleró con el tiempo, de manera similar al crecimiento demográfico en el mismo período (de 1.000 millones en 1800 a 8.000 millones en 2023). Balbi y Lingam extrapolaron esta tendencia para medir las implicaciones para la habitabilidad y determinar la esperanza de vida máxima de una civilización avanzada una vez que ha entrado en un período de crecimiento exponencial.
Finalmente, concluyeron que la vida útil máxima de las tecnosferas es de unos 1.000 años, siempre que experimenten una tasa de crecimiento anual de alrededor del 1% durante todo el período de interés.
Estos hallazgos, dijo Balbi, tienen implicaciones para la humanidad y en la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI):
«Nuestros resultados indican que el efecto del calor residual podría llegar a ser sustancial no sólo en el futuro de la Tierra, sino también en el desarrollo de cualquier especie tecnológica hipotética que habite planetas alrededor de otras estrellas. En consecuencia, tener en cuenta esta restricción podría influir en la forma en que abordamos la búsqueda de vida tecnológicamente avanzada en el universo y en cómo interpretamos los resultados de dichas búsquedas. Por ejemplo, podría ofrecer una explicación parcial de la paradoja de Fermi».
Balbi y Lingam también destacan que estos resultados presentan algunas posibles recomendaciones sobre cómo podríamos evitar que nuestro planeta se vuelva inhabitable. Una vez más, hay implicaciones para SETI, ya que cualquier solución que podamos imaginar es probable que ya haya sido implementada por otra especie avanzada. Balbi dijo:
«Aunque nuestro artículo se centra en la física más que en las soluciones a los desafíos sociales, imaginamos algunos escenarios que podrían ayudar a una especie tecnológica a mitigar las limitaciones del calentamiento por desechos y retrasar su aparición. Una civilización lo suficientemente avanzada podría utilizar la tecnología para contrarrestar el calentamiento, por ejemplo empleando un blindaje estelar».
«Alternativamente, podrían trasladar gran parte de su infraestructura tecnológica fuera del planeta, al espacio. Estos megaproyectos de ingeniería tendrían implicaciones significativas para nuestra búsqueda de firmas tecnológicas. Un enfoque menos ambicioso, pero tal vez más factible, sería reducir el consumo de energía desacelerando el crecimiento. Por supuesto, no podemos predecir cuál de estas opciones es la más plausible».
Más información: Amedeo Balbi et al, Calor residual y habitabilidad: restricciones derivadas del consumo tecnológico de energía, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2409.06737
