Primera premisa: Ya hice esta pregunta en la sección de worldbuilding, pero como es una pregunta muy específica muchos me han recomendado escribir en la sección de astronomía así que aquí estamos.
Segunda premisa: soy italiano, así que disculpe cualquier error.
Entonces, estoy escribiendo una historia sobre un cambio climático rápido y catastrófico. Obviamente hay algunas licencias artísticas pero no me gustaría que nada en mi historia fuera completamente imposible, solo (como mucho) muy improbable.
El cambio climático que me gustaría incluir en mi historia es muy extremo, por lo que tuve que descartar cualquier forzamiento terrestre que lo causara (sin cambio de corrientes oceánicas, supervolcanes y erupciones de metano) porque no podían actuar lo suficientemente rápido y no serían tan catastrófico (comparado con lo que imagino). Así que me concentré en el forzamiento astronómico. Excluí los forzamientos imposibles (por ejemplo, una reducción mágica y radical de la luminosidad solar) y aquellos que serían más catastróficos que el propio cambio climático (es decir, un impacto planetario).
La última opción posible (aunque muy, muy improbable) que me queda es un cambio dramático en la órbita de la Tierra. Tengo algunos conocimientos de física y astronomía, así que hice una búsqueda personal para descubrir qué podría causar tal cambio orbital. La opción más plausible sería pasar un planeta (o estrella) rebelde al sistema solar, pero como quiero complicarme la vida, me gustaría que el cambio de órbita sucediera sin previo aviso, lo cual es bastante imposible si es el paso de un planeta o una estrella del sistema solar lo que lo provoque.
Las únicas explicaciones plausibles que he encontrado para satisfacer completamente mi escenario son el paso de un agujero negro primordial en el sistema solar (un agujero negro con la masa de Júpiter tendría un radio de schwarzschild de 2,8 metros y, si no entrara en contacto directo con algún cuerpo celeste, puede tomar el sistema solar sin previo aviso) o pasar un cúmulo de materia oscura de alta densidad (asumiendo una forma de materia oscura que interactúa consigo misma) cerca o dentro del sistema solar. Ambas son opciones inmensamente improbables y muy especulativas (los agujeros negros primordiales son objetos hipotéticos y todavía no tenemos idea de qué es realmente la materia oscura y cómo se comporta) pero no creo que sean imposibles al principio, ¿o está mal?
Suponiendo que quiero alejar la Tierra 2x10^7 km (si no me equivoco a esta distancia la temperatura media del planeta sería entre 15 y 18 °C más baja que ahora) más lejos del sol, ¿podría darse este cambio en menos de una década y la órbita de la tierra se mantendría estable o simplemente el planeta sería expulsado del sistema solar?
También me preguntaba qué efectos tendría en el clima esta repentina y drástica bajada de la temperatura de la Tierra (sobre todo teniendo en cuenta que los polos se enfriarían mucho más rápido que el ecuador), pero creo que es una pregunta bastante OT, así que la dejo como opcional.
A mí me suena más a la construcción del mundo que a la astronomía, pero como lo lanzaron aquí, lo intentaré.
Hay algunas maneras de abordar esto y mantenerse dentro de la buena ciencia, pero hacer cambios relativamente rápidos es difícil. Esto podría ser posible si el planeta se encuentra en una situación como la de Marte, sin luna y entre dos planetas más masivos, por lo que es más vulnerable a las perturbaciones orbitales. Se cree que la inclinación axial de Marte ha cambiado bastante y con bastante rapidez. Si bien la energía solar total es constante, una variación en la inclinación axial puede conducir a una variación en la acumulación de hielo donde, en términos generales, una inclinación más baja es mejor para la acumulación de hielo, ya que una inclinación más alta conduce a veranos más cálidos y derrite el hielo más fácilmente. La inclinación axial de Marte varía de 13 a 40 grados , pero esa variación puede llevar cientos de miles o millones de años, lo que probablemente sea más de lo que está buscando.
Casi cualquier cambio orbital, incluso uno rápido, probablemente tomaría como mínimo decenas de miles de años.
Los cambios geológicos son probablemente un poco más rápidos. Si bien todavía está en la dirección de lo teórico, y creo que tiene razón en evitar un gran volcán o algo así porque el efecto de la ceniza volcánica sería mayor que cualquier efecto a largo plazo del cambio climático.
Hace unos 3 millones de años, se cree que la formación del Istmo de Panamá cambió significativamente las corrientes oceánicas que enfriaron la Tierra unos pocos grados, lo que condujo a la época del Pleistoceno y al ciclo de la edad de hielo. Tendría que ser creativo para encontrar la manera de que un puente terrestre como ese haga un cambio radical, pero es posible.
Otro método, si los océanos son poco profundos en su planeta, podría tener un valle como el valle del Mediterráneo hace unos 5,3-5,6 millones de años., con un puente terrestre natural que mantiene fuera el agua del océano. Eso sería un valle cálido, seco y arenoso. Luego, cuando el puente de tierra cede, el océano fluye rápidamente hacia adentro. Si su valle es lo suficientemente grande, los océanos podrían descender varios pies y si tiene tierra o islas pequeñas cerca de los polos, la caída del nivel del océano podría aumentar la tierra polar, lo que podría desencadenar la formación de hielo. . Los glaciares no se forman sobre el agua, solo sobre la tierra. Esto es un poco exagerado porque necesitarías dos rarezas geográficas, océanos muy poco profundos sobre los polos y un valle seco muy grande listo para ser inundado, pero podría convertir a un planeta en una gran edad de hielo. El hielo tiende a seguir creciendo una vez que comienza. Es un mecanismo de retroalimentación natural.
Probablemente el mejor método sería un planeta rebelde que pasa dando a su planeta una asistencia de gravedad. Querrías un planeta rebelde más grande y tendría que pasar bastante cerca de tu planeta para arrastrarlo a una órbita más larga. Probablemente querrías una masa gigante gaseosa y, a medida que pasara, probablemente tendría que ser visiblemente más grande que nuestra luna en el cielo nocturno.
Mencionaste 20 millones de km, o un aumento del 13 % en la distancia y una caída del 22 % en la energía solar recibida. No necesitarías tanto debido a los mecanismos de retroalimentación. Las edades de hielo pueden desencadenarse con una diferencia tan pequeña como el 1 % y, para un cambio climático radical y rápido, empujar a su planeta solo entre un 4 y un 6 % más lejos debería ser suficiente.
Necesitaría hacer que el año de su planeta sea más largo, usando la tercera ley de Kepler, usaría la regla de potencia de 3/2, por lo que un 4% más haría que el año del planeta fuera un 6% más largo o 22 días adicionales a un año de 365 días.
En cuanto a qué tan rápido eso haría que el planeta se enfriara. Eso es difícil de decir. Probablemente notará inviernos más fríos y más largos y heladas casi de inmediato, pero para la acumulación de hielo y los glaciares enormes, probablemente todavía esté mirando al menos unos cientos de años, pero eso es una suposición aproximada.
Podrías hacer lo mismo con un agujero negro primordial teórico, pero han pasado de moda porque se cree que no existen.
Si quisieras ser creativo, podrías hacer que el planeta rebelde pase entre, por ejemplo, tu planeta similar a la Tierra y un planeta similar a Marte, haciendo que la órbita de la Tierra sea más excéntrica y más larga y el planeta Marte más corto, lo que posiblemente lleve a que los dos planetas se crucen o órbitas casi cruzadas, lo que podría conducir a todo tipo de escenarios y predicciones, como una posible colisión planetaria en 6.000 años o algo así, o un paso cercano y mareas enormes.
También agitaría los asteroides y cometas en nuestro sistema, lo que probablemente conduciría a un aumento de los impactos después del paso durante los próximos 100 años o más.
El planeta rebelde también crearía mareas si pareciera más grande que la luna en el cielo y tal vez un terremoto o dos, pero no tendría por qué ser un desastre global. Los planetas rebeldes que pasan tan cerca serían muy raros, pero no imposibles.
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