¿Pueden las algas negras promover un calentamiento global en un planeta frío?

Mi mundo está en el borde exterior de la zona habitable. Hay suficiente calor y actividad geológica para comenzar la vida, pero se avecina una bola de nieve que amenaza con congelarlo todo. Hay algo de deshielo primaveral en el ecuador, lo que permite que se multipliquen algunas algas simples. Sin embargo, el dióxido de carbono no es suficiente para hacer un planeta cálido como la Tierra.

Luego viene el parche de brea: un parche negro de algas unicelulares que prospera en las piscinas de hielo fundido en primavera.

El parche de brea logra aventurarse fuera de las piscinas y poblar la delgada película de agua que hace que el hielo sea resbaladizo. Tiene etanol anticongelante en sus membranas. Lo más importante es que es negro, por lo que absorbe suficiente luz solar y calor para elevar la temperatura a su alrededor. Esto crea una retroalimentación positiva que derrite más hielo y promueve un mayor crecimiento.

Eventualmente, el parche de brea crea grandes campos de hielo de algas. Su efecto se nota desde el espacio exterior, tal como vemos los bosques desde la órbita alrededor de la Tierra.

Entonces, ¿puede el parche de brea, junto con el dióxido de carbono, marcar la diferencia y derretir campos de hielo más grandes? ¿Puede crear un ambiente más hospitalario al menos alrededor del ecuador?

EDITAR : Para señalar esto, hay suficiente dióxido de carbono para el crecimiento de algas y algún efecto invernadero. Sin embargo, el planeta está demasiado lejos para permitir que haya agua líquida por todo el planeta. Por ahora, está presente en forma líquida en una banda estrecha alrededor del ecuador, y allí prospera algo de vida. Los casquetes polares son mucho más grandes que los de la Tierra, pero no demasiado. Sin embargo, las posibilidades de que ocurra la tierra-bola de nieve son mucho más altas que las de nuestro planeta, debido a la distancia de su sol.

Si su planeta tiene menos CO2 que la Tierra, ese sería su factor limitante.
Si hay significativamente menos CO2 que en la atmósfera actual de la Tierra, entonces las plantas fotosintéticas similares a la Tierra (incluidas las algas) no pueden sobrevivir o, incluso si logran sobrevivir cerca de fuentes naturales de CO2, no pueden proliferar. ¿Esa biomasa de algas negras? Eso es CO2 concentrado.
Eche un vistazo a Daisy World y la hipótesis de Gaia que trata esto matemáticamente: en.wikipedia.org/wiki/Daisyworld
¿Acabas de llamar al agua hielo fundido?

Respuestas (3)

La respuesta no es fácil, porque las algas negras influirán en el equilibrio energético del planeta de dos formas opuestas:

  • su superficie negra absorberá más radiación estelar, aumentando localmente la temperatura
  • su actividad fotosintética eliminará C O 2 de la atmósfera, reduciendo así el efecto invernadero.

Por lo tanto, es plausible que el planeta tenga un mecanismo de retroalimentación del siguiente tipo:

  1. Aumenta la población de algas, se derrite más hielo
  2. como consecuencia del aumento de algas, la C O 2 el contenido en la atmósfera disminuye
  3. con un efecto invernadero más débil la temperatura baja
  4. las temperaturas más bajas inhiben el crecimiento de algas
  5. Como consecuencia, C O 2 en la atmósfera aumenta
  6. volver a 1.

Obviamente, esto daría como resultado pequeñas oscilaciones de la temperatura, no cambios dramáticos.

Para una mejor respuesta, creo que se necesitarían más detalles para modelar mejor las interacciones climáticas del mundo.

Sin embargo, si las algas se hunden hasta el fondo de su charco de hielo en el paso 4 y no se descomponen (piense en los depósitos de petróleo o carbón), una gran cantidad de CO2 se une permanentemente y el efecto invernadero se debilita cada vez más hasta que la bola de nieve se completa. Entonces el clima no solo depende de esas algas, sino también de los microorganismos que descompondrían las algas muertas.
Estaba tratando de solucionar ese problema. Puedo incluir dos parámetros: (1) Las algas negras crean un ambiente más cálido mediante la absorción de calor, por lo tanto, compiten sobre las algas verdes unicelulares y las superan en número gradualmente. La población cambia a más algas negras pero menos verdes. (2) Las algas negras pueden "esparcirse finamente" en un área amplia y, por lo tanto, empañar una gran superficie en comparación con su masa, por lo que usarán menos CO2 que las algas y los árboles. ¿Ayudará eso a crear un efecto invernadero más fuerte?

Si se oscurecen grandes áreas del planeta, entonces sí, eso reducirá el albedo del planeta y aumentará la temperatura promedio.

https://nsidc.org/cryosphere/seaice/processes/albedo.html

El albedo es una cantidad adimensional y sin unidades que indica qué tan bien una superficie refleja la energía solar. El albedo (α) varía entre 0 y 1. Albedo comúnmente se refiere a la "blancura" de una superficie, donde 0 significa negro y 1 significa blanco. Un valor de 0 significa que la superficie es un "absorbente perfecto" que absorbe toda la energía entrante. La energía solar absorbida se puede utilizar para calentar la superficie o, cuando hay hielo marino, derretir la superficie. Un valor de 1 significa que la superficie es un "reflector perfecto" que refleja toda la energía entrante.

Entonces, ¿puede el parche de brea, junto con el dióxido de carbono, marcar la diferencia y derretir campos de hielo más grandes? ¿Puede crear un ambiente más hospitalario al menos alrededor del ecuador?

  • hay suficiente dióxido de carbono para el crecimiento de algas y algún efecto invernadero.
  • el planeta está justo en la "línea de nieve" del sistema estelar: demasiado lejos para permitir que haya agua líquida en todo el planeta, pero lo suficientemente cerca como para permitir una banda alrededor del ecuador.

Creo que para que sus algas funcionen, no pueden interferir con el CO2... o los niveles de CO2 no son tan importantes como (por ejemplo) estar en la línea de nieve. Me parece que sus algas tendrán que ser una parte CLAVE de la solución, pero no toda: requiere un pequeño ecosistema de relaciones simbióticas.

¿Pueden las algas negras promover un calentamiento global en un planeta frío?
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