Confirmado: la gravedad varía según las estaciones y la meteorología

Pregunta

Hace poco, alguien me dijo que la atracción gravitacional que la Tierra ejerce sobre los satélites en órbita cambia en función de los cambios estacionales y climatológicos que experimentan las masas de los cuerpos de agua sobre los que pasan. Soy escéptico por naturaleza, y mi fuente no es experta en tecnología espacial, así que mi pregunta es: ¿ podría ser cierto? - Shyam

La respuesta de Neel

Puede resultar difícil creer que una fuerza como la gravedad pueda estar sujeta a los caprichos de las estaciones cambiantes, o de los cambios en la tierra y el agua presente en el suelo. Pero es cierto: la gravedad de la Tierra se ve alterada por estos dos factores.

El campo gravitacional de la Tierra (la representación 3D de la influencia gravitacional del planeta) no es una esfera uniforme. Tiene muchos baches, protuberancias, pendientes y depresiones, asociados a las cordilleras, las profundidades oceánicas y otras características geológicas. Eso significa que hay ciertas áreas del planeta donde el campo gravitacional es más fuerte que en otras. Es algo que se aplica a todos los objetos del universo. Esa es una parte de la razón por la cual resulta tan difícil intentar aterrizar en otros planetas, lunas o asteroides: la gravedad puede variar de un lugar a otro (especialmente para los objetos más pequeños).

Si quiere ver cómo cambia la gravedad de la Tierra, consulte estas imágenes, creadas a partir de los datos recopilados por la misión Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán. Los fondos y las cuencas de los océanos profundos se corresponden con las depresiones del campo gravitacional, ya que el agua de mar es menos densa que la roca. Las ubicaciones más densas, como las sierras montañosas y las cordilleras en medio  del océano, ejercerán una atracción gravitacional más grande que los lugares compuestos de materiales menos densos, como el agua. 

Los cambios en el clima implican que el agua cambia de una semana a otra, de un mes a otro y de una estación a otra. Ciertas regiones y masas de agua se secarán y se volverán menos profundas, o recibirán más lluvia y empezará a subir su nivel. Estas fluctuaciones en la masa tienen un efecto detectable en el campo gravitacional en estos lugares. 

Cuando un satélite sobrevuela una región con una densidad bastante más alta (como una cordillera), se acelerará un poco a medida que se acerque a ella, debido al aumento de la fuerza gravitacional, y se desacelerará a medida que se aleje. Aunque estos cambios son relativamente pequeños, sigue siendo posible medirlos con las herramientas adecuadas. (La misión GRACE en realidad aprovechó este fenómeno para trazar el campo gravitacional del planeta).

El estudio del campo gravitacional de la Tierra también ofrece a los científicos otra forma de estudiar los efectos del cambio climático. Como el calentamiento del Ártico, por ejemplo, añade masa a los océanos y mares, es posible ver y registrar el cambio correspondiente en el campo gravitatorio de la Tierra. Los datos de GRACE (recogidos entre 2002 y 2017) demuestran que el 60 % de la pérdida de la masa total de la Antártida y Groenlandia fue un efecto de las tendencias de calentamiento del Ártico, mientras que el otro 40 % se debió al aumento del flujo de hielo hacia el océano. Los mismos datos sugieren que en el período de 15 años de la misión, Groenlandia perdió alrededor de 260.000 millones de toneladas de hielo al año, y la Antártida alrededor de 140.000 millones de toneladas al año.