La ESA y la NASA presentan el geoide más preciso de la Tierra gracias a las misiones GOCE y GRACE y al estudio del campo gravitatorio.
La Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA han presentado el modelo más preciso del geoide terrestre, una representación científica basada en el campo gravitatorio del planeta obtenida gracias a misiones satelitales como GOCE y GRACE. El modelo muestra cómo sería la superficie de los océanos en completo equilibrio bajo la influencia exclusiva de la gravedad y constituye una herramienta esencial para la geodesia, la oceanografía y el estudio del interior de la Tierra.
El geoide constituye una de las representaciones más complejas y precisas de la forma de la Tierra desarrolladas por la ciencia moderna. Aunque habitualmente el planeta se representa como una esfera o un elipsoide ligeramente achatado por los polos, la distribución desigual de la masa terrestre provoca variaciones en el campo gravitatorio que modifican esa geometría ideal.
Gracias a décadas de observaciones realizadas mediante satélites especializados, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA han conseguido elaborar un modelo tridimensional que refleja con un elevado nivel de precisión cómo sería la superficie global de los océanos si permanecieran completamente en reposo y únicamente estuvieran sometidos a la fuerza de la gravedad.
El resultado no representa el relieve visible de continentes y montañas, sino una superficie matemática utilizada como referencia para medir alturas, estudiar el comportamiento de los océanos y comprender la estructura interna del planeta.
La información utilizada para construir este modelo procede principalmente de la misión GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer), desarrollada por la ESA, y de las misiones GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), impulsadas conjuntamente por la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán.
Estas misiones han permitido cartografiar el campo gravitatorio terrestre con una precisión sin precedentes, ofreciendo una visión mucho más detallada de la distribución de masas en el interior del planeta.
Satélites especializados para medir la gravedad terrestre
La construcción del geoide moderno ha sido posible gracias al desarrollo de tecnologías espaciales capaces de detectar variaciones extremadamente pequeñas en la gravedad.
La misión GOCE, lanzada por la Agencia Espacial Europea en 2009, fue diseñada específicamente para medir el campo gravitatorio terrestre con un nivel de resolución muy superior al disponible hasta ese momento.
El satélite orbitó la Tierra a muy baja altitud utilizando un sistema de propulsión iónica que compensaba continuamente el rozamiento con la atmósfera.
Esta característica permitió obtener mediciones de enorme precisión durante toda su vida operativa.
Por su parte, las misiones GRACE y posteriormente GRACE Follow-On utilizaron un método diferente.
Dos satélites volaban separados por varios cientos de kilómetros y medían constantemente las ligerísimas variaciones de distancia entre ambos.
Cuando uno de ellos atravesaba una región con mayor concentración de masa terrestre, la gravedad aumentaba ligeramente y modificaba la distancia entre los satélites.
El análisis continuo de esas diferencias permitió reconstruir el campo gravitatorio global con una precisión milimétrica.
Los datos obtenidos por ambas misiones se complementan con observaciones geodésicas, mediciones oceánicas y modelos matemáticos desarrollados por distintos centros científicos internacionales.
El resultado es uno de los modelos gravitatorios más completos elaborados hasta la fecha.
Además de servir como referencia geográfica, estos mapas permiten analizar cambios en la distribución de masas provocados por el deshielo, las reservas de agua subterránea, los movimientos tectónicos y otros procesos naturales que modifican continuamente el planeta.
Qué representa realmente el geoide de la Tierra
A diferencia de los mapas tradicionales o de las imágenes obtenidas desde el espacio, el geoide no muestra el aspecto físico del planeta.
Se trata de una superficie equipotencial, es decir, una línea imaginaria donde la gravedad mantiene el mismo potencial en todos sus puntos.
En términos prácticos, representa el nivel medio del mar que existiría si los océanos permanecieran completamente inmóviles y no actuaran sobre ellos factores como el viento, las corrientes marinas o las mareas.
Esa superficie presenta pequeñas ondulaciones debido a las diferencias de densidad existentes en el interior terrestre.
Las zonas donde existen concentraciones mayores de masa generan una gravedad ligeramente superior, mientras que regiones con menor densidad producen una atracción algo más débil.
Estas diferencias provocan elevaciones y depresiones muy pequeñas distribuidas por toda la superficie del planeta.
Las imágenes divulgadas por la ESA y la NASA suelen exagerar notablemente la escala vertical para hacer visibles esas variaciones.
En las representaciones gráficas, el geoide aparece con formas muy irregulares y colores intensos que resaltan las diferencias gravitatorias.
Sin embargo, en dimensiones reales, esas deformaciones apenas alcanzarían unos pocos metros sobre un planeta con un diámetro superior a 12.700 kilómetros.
Si pudiera observarse sin exageración vertical, la Tierra seguiría pareciendo prácticamente una esfera muy uniforme.
Esta precisión convierte al geoide en la referencia utilizada por los sistemas modernos de posicionamiento y por numerosas aplicaciones científicas.
Las alturas medidas mediante GPS, por ejemplo, necesitan corregirse utilizando modelos geoidales para obtener la altitud real respecto al nivel medio del mar.
Una herramienta clave para la ciencia y la navegación
El conocimiento detallado del geoide tiene aplicaciones que van mucho más allá de la cartografía.
En geodesia constituye la base para establecer sistemas internacionales de referencia utilizados por ingenieros, arquitectos, topógrafos y organismos oficiales encargados de elaborar mapas de precisión.
En oceanografía permite estudiar el comportamiento de las corrientes marinas, ya que las diferencias en la altura del geoide influyen directamente en el movimiento del agua a gran escala.
También resulta fundamental para analizar la circulación oceánica relacionada con el clima.
En geofísica, las anomalías gravitatorias ayudan a identificar variaciones de densidad situadas bajo la superficie terrestre.
Estas diferencias aportan información sobre la estructura del manto, la corteza continental, las placas tectónicas y diversos procesos geológicos profundos.
Las misiones GRACE también han demostrado su utilidad para monitorizar cambios ambientales.
Las variaciones temporales del campo gravitatorio permiten detectar pérdidas de hielo en Groenlandia y la Antártida, medir la disminución de acuíferos o analizar grandes sequías e inundaciones.
El geoide también desempeña un papel importante en la navegación por satélite.
Los sistemas GNSS, entre ellos GPS, Galileo o GLONASS, utilizan modelos gravitatorios para mejorar la precisión del posicionamiento y calcular correctamente las altitudes.
Las futuras misiones espaciales continuarán refinando estos modelos mediante nuevas observaciones de mayor resolución.
La combinación de satélites cada vez más precisos y algoritmos avanzados permitirá seguir perfeccionando el conocimiento del campo gravitatorio terrestre y mejorar la comprensión de numerosos procesos naturales que afectan al funcionamiento del planeta.
Más de medio siglo después del inicio de la exploración espacial moderna, el estudio de la gravedad continúa proporcionando información esencial para comprender la Tierra con un nivel de detalle que hasta hace pocas décadas resultaba inalcanzable.
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