« Rememorar el pasado

BIOLOGÍA Y ESTRELLAS

¿Es viejo el universo? Todos los cáculos nos llevan a una edad de 13.700 millones de años que, comparado con el tiempo en el que nosotros hicimos acto de presencia en él, es que un simple parpadeo de ojos. Sin embargo, a veces nos sentimos los amos del mundo y del Universo mismo, lo que en realidad, es un simple espejismo, una ilusión que se forja en nuestras mentes que, jóvenes e inmaduras… Aún no comprenden, como son las cosas.

Cuando tenemos que operar con la edad y el tamaño del universo lo hacemos generalmente utilizando medidas de tiempo y espacio. Son tan inmensas las distancias y tan descomunal el tiempo que está presente en el ámbito del Universo que, hemos inventado unidades especiales poder hablar de ellas sin tener que escribir cantidades tan grandes con los números y, el año-luz, la Unidad Astronómica, el Parsec, Kiloparsec o Gigaparsec son palabras que expresan medidas antropomórficas y extraordinarias que se pierden en el espacio-tiempo.

¿Por qué medir la edad del universo con un “reloj” que hace “tic” cada vez que nuestro planeta completa una órbita alrededor del astro rey, el Sol? ¿Por qué medir su densidad en términos de átomos por metro cúbico? Las respuestas a estas preguntas son por supuesto la misma: porque queremos saber en qué lugar estamos, porque es conveniente y porque siempre hemos tratado de saber, lo que el universo es. Por otra parte, también en el ámbito de lo muy pequeño hemos tenido que inventar unidades que, esta vez, han querido significar lo que dice la Naturaleza y no el hombre.

Ésta es una situación en donde resulta especialmente apropiado utilizar las unidades “naturales”; la masa, longitud y tiempo de Stoney y Planck, las que ellos introdujeron en la ciencia física para ayudarnos a escapar de la camisa de fuerza que suponía la perspectiva centrada e el ser humano.

                  El joven Planck

Mientras que Stoney había visto en la elección de unidades prácticas una manera de cortar el nudo gordiano de la subjetividad, Planck utilizaba sus unidades especiales sustentar una base no antropomórfica para la física y que, por consiguiente, podría describirse como “unidades naturales”.

De acuerdo con su perspectiva , en 1.899 Planck propuso que se construyeran unidades naturales de masa, longitud y tiempo a partir de las constantes más fundamentales de la naturaleza: la constante de gravitación G, la velocidad de la luz c y la constante de acción h, que lleva el nombre de Planck. La constante de Planck determina la mínima unidad de cambio posible en que pueda alterarse la energía, y que llamó “cuanto”. Las unidades de Planck son las únicas combinaciones de dichas constantes que pueden formarse en dimensiones de masa, longitud, tiempo y temperatura. Sus valores no difieren mucho de los de Stoney que figuran en el siguiente de hoy:

Estas formulaciones con la masa, la longitud, el tiempo y la temperatura de Planck incorporan la G (constante de gravitación), la h (la constante de Planck) y la c, la velocidad de la luz. La de la temperatura incorpora además, la K de los grados Kelvin.

La constante de Planck racionalizada (la más utilizada por los físicos), se representa por ћ que es igual a h/2π que vale del orden de 1’054589×10^-34 Julios segundo.

En las unidades de Planck, una vez más, vemos un contraste la pequeña, pero no escandalosamente reducida unidad natural de la masa y las unidades naturales fantásticamente extremas del tiempo, longitud y temperatura. Estas cantidades tenían una significación sobrehumana para Planck. Entraban en La Base de la realidad física:

“Estas cantidades conservarán su significado natural mientras la Ley de Gravitación y la de Propagación de la luz en el vacío y los dos principios de la termodinámica sigan siendo válidos; por lo tanto, siempre deben encontrarse iguales sean medidas por las inteligencias más diversas con los métodos más diversos.”

 

 

    ¿Quién sabe cómo serán?

En sus palabras finales alude a la idea de observadores en otro lugar del universo que definen y entienden estas cantidades de la misma manera que nosotros. Lo cierto es que estas unidades, al tener su origen en la Naturaleza y no ser invenciones de los seres humanos, de la misma manera que nosotros y, posiblemente por distintos caminos, seres de otros mundos las hallarán y serán idénticas a las nuestras. De entrada había algo muy sorprendente en las unidades de Planck, como lo había también en las de Stoney. Entrelazaban la gravedad con las constantes que gobiernan la electricidad y el magnetismo. Planck nos decía:

“La creciente distancia la imagen del mundo físico y el mundo de los sentidos no significa otra cosa que una aproximación progresiva al mundo real.”

 

 

Sí, Planck tenía razón, el mundo de los sentidos cada vez están más cerca de ese mundo real que perseguimos. Sabemos que nuestra realidad no es la realidad del mundo y, poco a poco, con descubrimientos estos de las Unidades de Stoney-Planck, nos vamos acercando a la comprensión de esa Naturaleza creadora que permitió aquí nuestra presencia y que ahora, nosotros tratamos de saber.

Podemos ver que Max Planck apelaba a la existencia de constantes universales de la naturaleza como prueba de una realidad física al margen y completamente diferentes de las mentes humanas. Al respecto decía:

“Estos…números, las denominadas “constantes universales” son en cierto sentido los ladrillos inmutables del edificio de la física teórica. Deberíamos preguntar:

 

¿Cuál es el significado real de estas constantes?”

Claro que, nosotros, simplemente somos un misterio más de los muchos que en el Universo son. Sin embargo y a diferencias de los otros, tenemos la ventaja de ser conscientes con la facultad de pensar y, además, tenemos una insaciable curiosidad. Un fallo que a menudo tenemos ha sido caer en la tentación de mirarnos el ombligo y no hacerlo al entorno que nos rodea. Muchas más cosas habríamos evitado y habríamos descubierto si por una sola vez hubiésemos dejado el ego a un lado y, en lugar de estar pendientes de nosotros mismos, lo hubiéramos hecho con respecto a la naturaleza que, en definitiva, es la que nos enseña el camino a seguir.

Hemos llegado a poder discernir la relación directa que vincula el tamaño, la energía de unión y la edad de las estructuras fundamentales de la Naturaleza. Una molécula es mayor y más fácil de desmembrar que un átomo; lo mismo podemos decir de un átomo respecto al núcleo atómico, y de un núcleo con respecto a los quarks que contiene. Y, creemos saber que…

La edad actual del universo visible ≈ 10⁶⁰ tiempos de Planck

Tamaño actual del Universo visible ≈ 10⁶⁰ longitudes de Planck

La masa actual del Universo visible ≈ 10⁶⁰ masas de Planck

Vemos así que la bajísima densidad de materia en el universo es un reflejo del hecho de que:

Densidad actual del universo visible ≈10^-120 de la densidad de Planck

Y la temperatura del espacio, a 3 grados sobre el cero absoluto es, por tanto

Temperatura actual del Universo visible ≈ 10^-30 de la Planck

Lo cierto es que todo en el Universo está conformado por objetos infinitesimales: Partículas que forman los átomos de la materia como grandes montañas y valles, oceános o inmensos desirtos, estrellas en el el Espacio Interestelar y los enjambres de galaxias que forman el Universo entero… También los seres vivos estamos hechos de esos ínfimos objetos.

Para explicar estas cosas se han encontrado esos números mágicos. Estos números extraordinariamente grandes y estas fracciones extraordinariamente pequeñas nos muestran inmediatamente que el universo está estructurado en una escala sobrehumana de proporciones asombrosas cuando la sopesamos en los de su propia construcción.

Con respecto a sus propios patrones, el universo es viejo. El tiempo de vida natural de un mundo gobernado por la gravedad, la relatividad y la mecánica cuántica es el fugaz breve tiempo de Planck. Parece que es mucho más viejo de lo que debería ser. Pero, pese a la enorme edad del universo en “tics” de Tiempos de Planck,  hemos aprendido que casi todo este tiempo es necesario producir estrellas y los elementos químicos que traen la vida.

¿Por qué nuestro universo no es mucho más viejo de lo que parece ser? Es fácil entender por qué el universo no es mucho más joven. Las estrellas tardan mucho tiempo en formarse y producir elementos más pesados que son las que requiere la complejidad biológica. Pero los universos viejos también tienen sus problemas. Conforme para el tiempo en el universo el proceso de formación de estrellas se frena.

Todo el gas y el polvo cósmico que constituyen las materias primas de las estrellas habrían sido procesados por las estrellas y lanzados al espacio intergaláctico donde no pueden enfriarse y fundirse en nuevas estrellas. Pocas estrellas hacen que, a su vez, también sean pocos los sistemas solares y los planetas. Los planetas que se forman son activos que los que se formaron antes, la entropía va debilitando la energía del sistema para realizar .

La producción de elementos radiactivos en las estrellas disminuirá, y los que se formen tendrán semividas más largas. Los nuevos planetas serán menos activos y el vulcanismo parará su actividad al ser frenado el planeta geológicamente y carecerán de muchos de los movimientos internos que impulsan la deriva continental y la elevación de las montañas en el planeta. Si esto también hace menos probable la presencia de un campo magnético en un planeta, entonces será muy poco probable que la vida evolucione formas complejas.

Las estrellas típicas como el Sol, emiten su superficie un viento de partículas cargadas eléctricamente que barre las atmósferas de los planetas en órbitas a su alrededor y, a menos que el viento pueda ser desviado por un campo magnético, los posibles habitantes de ese planeta lo podrían tener complicado soportando tal lluvia de radiactividad. En nuestro sistema solar el campo magnético de la Tierra ha protegido su atmósfera del viento solar, Marte, que no está protegido por ningún campo magnético, perdió su atmósfera hace tiempo.

Probablemente no es fácil mantener una larga vida en un planeta del Sistema solar. Poco a poco hemos llegado a apreciar cuán precaria es. Dejando a un lado los intentos que siguen realizando los seres vivos de extinguirse a sí mismos, agotar los recursos naturales, propagar infecciones letales y venenos mortales y emponzoñar la atmósfera, existen serias amenazas exteriores.

Los movimientos de cometas y asteroides, a pesar de tener la defensa de Júpiter, son una seria y cierta amenaza para el desarrollo y persistencia de vida inteligente en las primeras etapas. Los impactos no han sido infrecuentes en el pasado lejano de la Tierra, habiendo tenido efectos catastróficos.  Somos afortunados al tener la protección de la Luna y de la enorme masa de Júpiter que atrae sí los cuerpos que llegan desde el exterior desviándolos de su probable trayectoria hacia nuestro planeta.

La caída en el planeta de uno de estos enormes pedruscos podría producir extinciones globales y retrasar en millones de años la evolución. Cuando comento este tema no puedo evitar el recuerdo del meteorito caído en la Tierra que impactó en la península de Yucatán hace 65 millones de años, al final de la Era Mesozoica, cuando según todos los indicios, los dinosaurios se extinguieron. Sin embargo, aquel suceso catastrófico los grandes lagartos, en realidad supuso que la Tierra fue rescatada de un callejón sin salida evolutivo. Parece que los dinosaurios evolucionaron por una vía que desarrollaba el tamaño físico antes que el tamaño cerebral.

La desaparición de los dinosaurios junto con otras formas de vida sobre la Tierra en aquella época, hizo un hueco para la aparición de los mamíferos. Se desarrolló la diversidad una vez desaparecidos los grandes depredadores. Así que, al menos en este caso concreto, el impacto nos hizo un gran favor, ya que hizo posible que 65 millones de años más tarde pudiéramos llegar nosotros. Los dinosaurios dominaron el planeta durante 150 millones de años; nosotros en comparación, llevamos aquí tres días y, luego, ¡la que hemos formado!

Y no podemos tener la menor duda, mientras que estemos aquí, seguiremos pretendiendo y queriendo saber sobre los secretos de la Naturaleza que, al fin y al cabo, ser nuestra salvación. Ya saben ustedes: ¡Saber es poder!

emilio silvera

De dónde vino el ADN es una de las preguntas más trascendentales que los científicos tratan de responder. En teoría, la base genética de todos los organismos evolucionó desde un universo primordial hecho de estructuras más sencillas, como el ARN, cuya molécula central es la enzima ribosa.

Un grupo de investigadores vierte luz esta semana sobre el misterioso origen de la ribosa con un trabajo publicado en Science. Esta molécula pudo formarse cuando nuestro sistema solar no era más que una gigantesca nebulosa de polvo y hielo, hace más de 4.600 millones de años. Los fotones ultravioleta y la radiación cósmica pudieron provocar una compleja serie de procesos químicos para que de los hielos comenzaran a nacer cadenas de monosacáridos, como la ribosa.

Lo más sorprendente es que, para descubrir esto, Cornelia Meinert o Uwe Meierhenrich, investigadoras del Instituto de Química de Niza, Francia, tuvieron que simular en su laboratorio las condiciones interestelares que provocaron el nacimiento de esta esquiva molécula.

¿Cómo? Condensando en una cámara de vacío a -195ºC de temperatura y 0,0000007 milibares de presión un puñado de partículas volátiles de agua, metanol y amoníaco, irradiando esas partículas con fotones ultravioleta durante 142 horas y luego calentando el resultado hasta llegar a temperatura ambiente. Tras todo el proceso, los científicos vieron aparecer un residuo orgánico.

Gracias, Philae

 

 

Cuando el módulo Philae de la ESA surcó cientos de miles de kilómetros a bordo de la sonda Rosetta y aterrizó a lomos de un rocoso cometa bautizado Churiumov-Guerasimenko o P67, mucha gente se preguntó de qué servía, si era un verdadero avance científico o un despilfarro ostentoso pagado con nuestros duramente ganados impuestos. Si conoce a alguien así, llámelo a capítulo y dígale que abra bien los ojos.

Meinert y Meierhenrich habían colocado un instrumento a bordo de Philae llamado COSAC GC-MS, encargado de detectar compuestos orgánicos en el núcleo del P67. Detectó 16. “La COSAC aplicó su modo de olfateo, sensible solamente para compuestos orgánicos volátiles”, explica Meierhenrich a EL ESPAÑOL. Este modo detectó tres compuestos volátiles entre los 16 compuestos orgánicos. Deberían haber podido detectar también aminoácidos y sacáridos como la ribosa, pero por desgracia el aterrizaje de Philae fue calamitoso y el sistema de perforación de la roca no funcionó adecuadamente. “Creo que la ribosa está presente en el hielo del cometa”, señala no obstante la científica.

Ilustración de Philae aterrizando en el cometa P67. ESA

 

Detectar estos compuestos, aldehídos, en el hielo del cometa P67 el año pasado ayudó a estas científicas a perfeccionar en el laboratorio la simulación de hielo interestelar.

“Algunos de los compuestos orgánicos de los hielos del cometa vienen de un medio interestelar, nubes moleculares de las que el Sistema Solar se formó”, explica Cornelia Meinert a este periódico. “Algunas partes se formaron fotoquímicamente después de la coalescencia del Sol, durante sus primeros millones de años de evolución estelar o fase T Tauri”. El experimento realizado por estas investigadoras demuestra que el proceso puede ocurrir tanto en nebulosas moleculares como en discos protoplanetarios. “Los ladrillos moleculares del potencial primer material genético son abundantes en ambientes anteriores a la formación de estrellas o planetas”, concluye.

El descubrimiento no prueba que la vida se haya desarrollado en cualquier otra parte del universo, pero sugiere que no hay razones para pensar lo contrario.

Fuente: El Español