viernes, 25 de septiembre del 2020 Fecha
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Todo estado presente de una sustancia simple es naturalmente una consecuencia de su estado anterior, de modo que su presente está cargado de su futuro. Asi, en la hermosa Nebulosa de Orión, están presentes aquellas sustancias y materiales que nos dejaron una explosión supernova, y, mañana, de todas estas sustancias ahí presentes hoy, podríamos ver (si aquí estuviéramos), hermosas estrellas brillantes que darán luz y calor a mundos nuevos y, probablemente, a nuevas formas de vida.
Los finales del siglo XX quizá sean recordados en la historia de la Ciencia como la época en la que la Física de partículas, el estudio de las estructuras más pequeñas de la Naturaleza (al menos hasta donde sabemos), unió sus fuerzas a la cosmología, el estudio del Universo como un todo. Juntas estas dos disciplinas esbozarían el esquema de la historia cósmica, investigando el pasado de las estructuras naturales en un çambito de escala enorme, desde los núcleos de los átomos hasta los cúmulos de galaxias.
El Hubble nos llevó hasta los confines del Universo profundo para ver viejas  galaxias de 13.000 millones de años de edad, y, cercanas al nacimiento del Universo primitivo, cuando aún no existían estrellas y, la materia, se estaba formando.
Como decimos, la física y la cosmología hicieron un matrimonio de conveniencia y apresurado, se juntaron dos disciplinas muy diferentes. Los cosmólogos son solitarios y mantienen sus miradas fijas en ese horizonte lenano y profundo de los cúmulos de galaxias situados en el espacio-tiempo profundo y, acumulan, amorosamente sus datos de hilillos de antigua luz estelar que le traen mensajes y les cuentan la historia del universo.
Los físicos de partículas, en contraste con ellos, son relativamente gregarios -tienen que serlo, pues ni siquiera un Einstein sabe suficientemente de física como para hacerlo todo el sólo- y físicos: son por tradición transmitida estudiosos del aquí y ahora, inclinados a curvar cosas, volar cosas y desmontar cosas. Los físicos trabajan dura y rápidamente, obsesionados por la leyenda de que es improbable que tengan muchas ideas nuevas útiles después de cumplir los cuarenta, mientras que los cosmólogos son más a menudo jugadores de finales, adeptos a las visiones de vasto alcance, de quienes cabe esperar que realicen investigaciones productivas cuando sus cabellos blanquean por la edad. Los físicos son los zorros de los que Arquiloco decía que saben muchas cosas, los cosmólogos son más afines a los erizos, que saben una sóla gran cosa.
Claro que, quien ha visto las cosas presentes ha visto todo, todo lo ocurrido desde la etermidad y todo lo que ocurrirá en el tiempo sin fin; pues todas las cosas son de la misma clase y la misma forma. Sólo el paso del tiempo las transforma para finalmente, hacerlas desaparecer para que, de inmediato, puedan surgir otras nuevas que, en realidad, serán las mismas cosas que ya fueron.
A finales de los años setenta, los físicos de partículas se aventuraron a acudir a seminarios de cosmología a estudiar las galaxias y los quásars, mientras que los cosmólogos alquilaron máquinas del CERN y el Fermilab para trabajar en física de altas energías en instalaciones subterráneas desde donde se veína las estrellas. Algún famoso físico de aquellos tiempos dijo: “La física de partículas elementales y el estudio del universo primitivo, las dos ramas fundamentales de la ciencia de la naturaleza, se han fundido esencialmente”.
Son muchas las disciplinas científicas que hoy día, se están uniendo en la búsqueda de objetivos comunes. Se investiga de manera conjunta y cada uno de esos apartados científicos, finalmente aunan los resultados para llegar a un todo que, nos mostrará la verdadera naturaleza del Universo, la materia que contiene y…¿por qué no? también de la vida misma.
El Terreno de encuentro entre físicos y cosmólogos fue el Big Bang. los físicos identificaron simetrías en la naturaleza que hoy están rotas pero que estuvieron intactas en un entorno de altas energías. Los cosmólogos informaron que el universo estuvo antaño en tal estado de alta energía, durante las etapas iniciales del big bang. Unidas ambas cosas, aparece el cuadro de un universo perfectamente simétrico cuyas simetrías se quebraron a medida que se expandió y se enfrió, creando las partículas de materia y energía que encontramos hoy a nuestro alrededor y estampándoles las pruebas de su genealogía.
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Claro que, si no existieran simetrías, en la Tierra habría días de 24 horas y otros de cinco minutos; viviríamos en un planeta deforme en donde la gravedad proyectaría objetos en todas direcciones; habría explosiones inexplicables. Sería un mundo peligrosamente caprichoso.

 

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Por fortuna, hay simetrías, hay reglas que nos dicen que los planetas son esféricos, que los rostros son simétricos, que todos los días duran lo mismo, que hay frío y calor, día y noche, que hay positivo y negativo, que todo en el universo se rige por el equilibrio que se consigue en la igualdad de fuerzas contrapuestas, y, de esa manera, se llega a la simetría que nos rodea y podemos contemplar por todas partes. Sin embargo, nuestro Universo es el producto de simetrías rotas.

Tres Físicos recibieron el Nobel por las “simetrías rotas de la Naturaleza” Dos japoneses y un Yanqui (bueno, Estadounidense) ganaron el Premio Nobel de Física del 2008 por descubrir cosas que ayudan a explicar el comportamiento de las partículas más pequeñas de materia.

 

Makoto Kobayashi, Toshihide Masukaway el japonés nacido estadounidense, Yoichiro Nambu

En física, la idea de simetría refiere a un tipo de igualdad o equivalencia en una situación. En el nivel subatómico, por ejemplo, no deberías poder decir si estás viendo eventos desplegados directamente en un espejo, o si una película de esos eventos está corriendo adelante o atrás. Y las partículas deberían comportarse justo como sus alter egos, llamadas antipartículas.

Si cualquiera de estas reglas es violada, la simetría se rompe.

Una gran simetría rota surgió inmediatamente luego del Big Bang,  cuando sólo una pequeñez más de materia que antimateria fué creada. Debido a que estos dos tipos de partículas se aniquilan entre sí al encontrarse, ese exceso de materia fue responsable de sembrar el Universo. En el suceso, sucedió la rotura de la simetría de la “fuerza única” que contenía todos los mecanismos y leyes de aquel primer universo.

 

 

El universo primitivo, en una espectacular imagen en 3D

Nadie pudo estar allí para tomar una instantánea de aquel Universo primitivo

Al principio, cuando el universo era simétrico, sólo existía una sola fuerza que unificaba a todas las que ahora conocemos, la gravedad, las fuerzas electromagnéticas y las nucleares débil y fuerte, todas emergían de aquel plasma opaco de alta energía que lo inundaba todo. Más tarde, cuando el universo comenzó a enfriarse, se hizo transparente y apareció la luz, las fuerzas se separaron en las cuatro conocidas, emergieron los primeros quarks para unirse y formar protones y neutrones los primeros núcleos aparecieron para atraer a los electrones que formaron aquellos primeros átomos.  Doscientos millones de años más tarde, se formaron las primeras estrellas y galaxias. Con el paso del tiempo, las estrellas sintetizaron los elementos pesados de nuestros cuerpos, fabricados en supernovas que estallaron, incluso antes de que se formase el Sol. Podemos decir, sin temor a equivocarnos, que una supernova anónima explotó hace miles de millones de años y sembró la nube de gas que dio lugar a nuestro sistema solar, poniendo allí los materiales complejos y necesarios para que algunos miles de millones de años más tarde, tras la evolución, apareciéramos nosotros.

 

Fue encontrada una “firma” subatómica impregnando el Universo

Los péptidos vinculan la vida orgánica a la inorgánica.

 

Las estrellas evolucionan desde que en su núcleo se comienza a fusionar hidrógeno en helio, de los elementos más ligeros a los más pesados.  Avanza creando en el horno termonuclear, cada vez, metales y elementos más pesados. Cuando llega al hierro y explosiona en la forma explosiva de  una supernova. Luego, cuando este material estelar es otra vez recogido en una nueva estrella rica en hidrógeno, al ser de segunda generación (como nuestro Sol), comienza de nuevo el proceso de fusión llevando consigo materiales complejos de aquella supernova.

Puesto que el peso promedio de los protones en los productos de fisión, como el cesio y el kriptón, es menor que el peso promedio de los protones de uranio, el exceso de masa se ha transformado en energía mediante E = mc2. Esta es la fuente de energía que subyace en la bomba atómica.

 

 

    ¿Qué sabemos de la Energía Nuclear?  ¿La sabemos utilizar?

Así pues, la curva de energía de enlace no sólo explica el nacimiento y muerte de las estrellas y la creación de elementos complejos que también hicieron posible que nosotros estemos ahora aquí y, muy posiblemente, será también el factor determinante para que, lejos de aquí, en otros sistemas solares a muchos años luz de distancia, puedan florecer otras especies inteligentes que, al igual que la especie humana, se pregunten por su origen y estudien los fenómenos de las fuerzas fundamentales del universo, los componentes de la materia y, como nosotros, se interesen por el destino que nos espera en el futuro.

Cuando alguien oye por vez primera la historia de la vida de las estrellas, generalmente, no dice nada, pero su rostro refleja escepticismo. ¿Cómo puede vivir una estrella 10.000 millones de años? Después de todo, nadie ha vivido tanto tiempo como para ser testigo de su evolución.

 

 

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En cualquier Nebulosa podemos encontrar cúmulos de estrellas

 

Cuando mentalmente me sumerjo en las profundidades inmensas del universo que nos acoge, al ser consciente de su enormidad, veo con claridad meridiana lo insignificante que somos en realidad con relación al universo. Como una colonia de bacterias que habitan en una manzana, allí tienen su mundo, lo más importante para ellas, y no se paran a pensar que puede llegar un niño que, de un simple puntapié, las envíe al infierno. Y, sin embargo, por otra parte, al pensar en la Mente de la que somos poseedores, me paso a otro pensamiento que es, totalmente opuesto y me dice que, algo más que simples seres vivientes sí que somos. El simple hecho de ser conscientes del Universo que nos da cobijo, es ya un síntoma de una más elevada categoría.

Igualmente, nosotros nos creemos importantes dentro de nuestro cerrado y limitado mundo en el que, de momento, estamos confinados. Podemos decir que hemos dado los primeros pasos para dar el salto hacia otros mundos, pero aún nos queda un largo recorrido por delante. Uno de los principales problemas con los que tenemos que luchar, es el hambre en el mundo, la igualdad de los pueblos, y, seguidamente, tendremos que pensar en nuevas fuentes de energías que cubran las exigencias de una población creciente y exigente.

 

 

 

En todo este galimatias de conocimientos restringidos por una enorme ignorancia, sería importante poder saber lo que realmente son los fotones y los electrones, esas dos minúsculas partículas elementales de las que sospecho, que pueden encerrar las verdades del mundo, es decir, los secretos más profundos de la naturaleza. (137 que enlace con e, h, y c, donde pueden estar escondidas las respuestas a lo que no sabemos: ahí está la esencia de la relatividad, también nos habla de cuanto de acción de Planck y, por si fuera poco, el electromagnetismo está representado pro el electrón.

¿Sabremos alguna vez? Hilbert, en su tumba, tiene grabado que sí, en su epitafio nos dice: Tenemos que saber, ¡sabremos!

Me gustaría que tal predicción fuera cierta.

emilio silvera

 

 

 

Evariste Galois (Una historia triste, una gran obra)

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Personajes de la Historia    ~    Comentarios Comments (2)

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           Evariste Galois

Muchas de sus construcciones (que hoy se denominan grupo de Galois, cuerpos de Galois y teoría de Galois) permanecen como conceptos fundamentales en el álgebra moderna. Siendo un muchacho, escribió tres artículos sobre matemáticas a la Academia de Ciencias, pero para su desesperación, se perdieron o fueron rechazados por incomprensibles. En dos ocasiones se rechazó su entrada en la Escuela Politécnica, principal institución para el estudio de las matemáticas en Francia. Se dedicó a la política activa; pero fue arrestado y hecho prisionero por sus abiertas convicciones republicanas.

En pleno romanticismo, dos jóvenes matemáticos de vidas tremendamente atormentadas, y que fallecieron en trágicas circunstancias, revolucionaron la ciencia de los números, con implicaciones posteriores muy grandes, que cubren por ejemplo la quintaesencia de la naturaleza de las teorías físicas actuales o la concepción artística de la belleza. El hallazgo de estos dos genios sin igual que a adolescentes edades dieron tal muestra de poder creador son las leyes de la simetría, y constituyen una condición implícita en el universo, que aparece en el aparato físico-matemático construido en torno de la teoría de la relatividad general, así como de la teoría de cuerdas; hallamos la simetría en las fuerzas básicas de la naturaleza, en el modelo estándar de partículas, en las composiciones musicales de Mozart o de Bach, en los cuadros de infinidad de pintores, en problemas como el del cubo de Rubik, y en contextos donde nunca habríamos imaginado que las matemáticas tienen algo importante que decirnos.

Niels Abel

         Abel Niels Henrik

Si hablamos  de la Teoría de grupos, sus dos protagonistas más destacados están en las imágenes más arriba, el noruego Niels Henrik Abel y el francés Evariste Galois. Inolvidables no sólo por las matemáticas que nos legaron sino también porque no podemos evitar pensar  en todo lo que podrían haber logrado si la muerte no nos lo hubiese arrebatado a la edad de veinticinco años el primero y veintiuno el segundo. Abel falleció a causa de la tuberculosis, Galois como consecuencia de las heridas que recibió en un duelo a pistola por una cuestión de ideas políticas.

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Acaso sospechando, o simplemente temiendo, semejante desenlace, Galois pasó la noche previa al duelo redactando algunos de sus hallazgos. En las hojas que escribió se encontraban los fundamentos de la teoría de grupos, una teoría que en años recientes ha tenido un valor inapreciable para los físicos.

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Catorce años más tarde, otro matemático, Joseph Liouville, rescató este documento y algunos de los artículos que había escrito, pero que nadie había querido publicar, salvándole así del olvido. Con la publicación de sus manuscritos entre 1846 y 1870, la reputación de Galois como matemático de gran altura se extendió ampliamente. Y es que no hay nada como morirse para ganarse el reconocimiento general.

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Edición de sellos  en su honor

Parece que la teoría de grupos, que tanto aportaría en el futuro a las matemáticas y a la física, hubiese estado marcada en su nacimiento por algún signo trágico, para alejar de su inmenso botín a los buscadores de tesoros matemáticos.

Tanto Abel como Galois llegaron a la teoría de Grupos a través del estudio de un grupo de ecuaciones, las algebraicas. Galois, por ejemplo, se dio cuenta de que el problema de desarrollar una teoría general de las ecuaciones algebraicas está regido en cada caso particular por un cierto grupo de sustituciones, en el cual se reflejan las propiedades más importantes de la ecuación algebraica considerada. Este descubrimiento, que los sucesores de Galois, y en particular Camille Jordan, esclarecerían y desarrollarían, tiene consecuencias que afectan a un área más vasta de la matemática que la teoría de resolución de ecuaciones.

[Caricatura de Évariste Galois; imagen procedente de http://divulgamat.ehu.es/]
“Quedé impresionado con la intensa y breve biografía de aquel joven matemático, genial y revolucionario (en los sentidos científico y político del término), el francés Évariste Galois (1811 – 1832), muerto a los veinte años, cuando aún se espera lo mejor (y en ocasiones también lo peor) de cualquier persona. “No llores, me hace falta todo el ánimo para morir a los veinte años”, fueron sus últimas palabras, dirigidas a su hermano Alfred. Antes del trágico suceso había sentado las bases para, con su “teoría de grupos” (aplicada posteriormente en diversos campos de la ciencia, como la cristalografía), revolucionar el álgebra, y así esta ciencia transmutaba su finalidad de resolución de ecuaciones por la del estudio de las estructuras algebraicas.”
Como señaló en 1895 el gran matemático noruego Sophus Lie, él mismo uno de los que más hicieron avanzar la teoría de grupos y de ecuaciones diferenciales (son famosos, e importantes, los “grupos de Lie”): “El gran alcance de la obra de Galois se deriva de este hecho: que su teoría, tan original, de las ecuaciones algebraicas es una aplicación sistemática de dos nociones fundamentales como son las de grupos e invariante…la noción de invariante es evidente en los trabajos de Vandermonde, Lagrange, Gauss, Ampère y Cauchy. Por el contrario, es Galois el primero, me parece, que introdujo la idea de grupo; y en todo caso, él es el primer matemático que ha profundizado en las relaciones existentes entre las ideas de grupo y de invariante”.
Portrait of Evariste Galois, 1811-1832 [h407118]
Las ideas de Galois encontraron, en más de un sentido, uno de sus momentos culminantes cuando, en 1872, Feliz Klein pronunció su conferencia inaugural como nuevo catedrático de la Universidad de Erlangen, que tituló: Consideraciones comparativas sobre las investigaciones geométricas modernas, cuyo contenido y tesis terminaron conociéndose como simplemente, “el Programa de Erlangen”, en el que la Geometría se define de la manera siguiente: “Dado un conjunto de cualquier número de dimensiones, y un grupo de transformaciones entre sus elementos, se llama geometría al estudio de las propiedades de aquel conjunto que son invariantes respecto de transformación imaginables, que son, por supuesto, infinitos.
Lástima que, un ser elegido para la gloria, de una mente matemática privilegiada, acabara sus días de manera tan temprana, en los comienzos de lo que podría haber sido, un largo y glorioso recorrido sembrados de luminosas ideas que, como relámpagos deslumbrantes, habrían iluminado lóbregos y oscuros rincones del saber del mundo. Eso nos perdimos con la muerte del joven Galois.
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           El hombre Vitrubio, la proporción áurea
Leyendo a Felix Klein (que tenía en su pensamiento a Galois), me pregunto:
http://verpiman.files.wordpress.com/2010/09/cristal_nieve1.jpg

¿Qué es la simetría?. Se entiende científicamente por simetría a la propiedad de que aplicando ciertas transformaciones sobre algún objeto geométrico, físico o matemático (cuando digo matemático me estoy refiriendo por ejemplo a una ecuación u otra entidad de la matemática) se obtiene otro de idénticas propiedades que el primero. Es decir, los objetos, sean de la índole que sean, que poseen simetría preservan sus características bajo ciertas transformaciones. Y por características se pueden entender muchas cosas, según sea lo que estemos analizando. Por ejemplo, los más comunes cristales de nieve, con forma de estrella de 6 puntas, poseen simetría geométrica según rotaciones en ángulos de 60º, 120º, 180º, 240º, 300º, 360º, y en general múltiplos de 60º. Tampoco varía su geometría ante la transformación de reflexión especular, y como es lógico, ante transformaciones resultantes de reflexión seguida de giro o viceversa. En este caso lo que se preserva es la forma del cristal de nieve ante transformaciones que lo giran y/o que obtienen su imagen reflejada. Otro ejemplo de simetría lo constituyen las leyes de Newton de la física clásica. Presentan simetría traslacional y rotacional, ya que dichas leyes no varían aunque variemos nuestra posición viajando en el universo, o aunque variemos nuestros ejes cartesianos de referencia y por lo tanto nuestra orientación. Otro tanto ocurre con las ecuaciones de campo de la teoría de la relatividad general, las cuales son simétricas según cada una de las variables dimensionales, según rotaciones en torno a diferentes ejes, y según traslaciones en el tiempo. Estos hechos precisamente son una fortuna para nosotros, puesto que nos permiten saber cómo se comporta el Universo conociendo nuestra vecindad más próxima.

Bueno, aquí lo dejamos que, para una sencilla reseña del  personaje, parece suficiente. Nunca está demás recordar a personajes que, como Galois, a pesar de su juventud, aportaron al mundo tanto, tanto que, difícilmente le podremos pagar alguna vez la deuda que con él contraímos.

 

Artículo elaborado por Emilio Silvera

Galois: Bibliografía:

EDITORIAL CRITICA: El Canon Científico de Sánchez Ron (Nuevos Mundos Matemáticos)
AA.VV.(1983): ‘Présence d’Evariste Galois, 1811-1832′. Paris, APMEP.
CORBALÁN, Fernando (2000). Galois. Revolución y matemáticas. Madrid, Nivola.
DIEUDONNE, J. (Dir.) (1978): ‘Abrégé d’histoire des mathématiques. 1700-1900. I. Algèbre, Annalyse classique, Théorie des nombres’. Paris, Hermann.
GALOIS, Evariste (1897). ‘Oeuvres mathématiques d’Evariste Galois’. Introduction de E. Picard. Paris, Gauthier-Villars.
GALOIS, Evariste (1962). ‘ Ecrits et mémoires mathématiques d’Evariste Galois’. Edición crítica de R. Bourgne y J.-P. Azra. Paris, Gauthier-Villars.
GALOIS, Evariste (2000): ‘Scritti matematici’. Edición a cargo de Laura Toti Rigatelli. Torino, Bollati Boringhieri.
HORMIGON, M. (1991): ‘Las matemáticas en el siglo XIX’. Akal Historia de la Ciencia y de la Técnica, nº 38. Madrid, Akal.
ROTHMAN, T. (1995): ‘Evariste Galois’, en ‘Grandes matemáticos’, Temas 1 de la revista ‘Investigación y Ciencia’.
TOTI RIGATELLI, L. (1993):’Matematica sulle barricate. Vita di Evariste Galois’’. Firenze, Sansoni.
VARADARAJAN, V.S. (1998): ‘Algebra in ancient and modern times’. AMS-Hindoustan Book Agency.
VERDIER, N. (2003): ‘Evariste Galois. Le mathématicien maudit’. Les génies de la Sciencie, trimestriel Février2003-Mai2003.
WUSSING, H.; ARNOLD, W.(1989): ‘Biografías de grandes matemáticos’. Zaragoza, PUZ.

Blog el Devenir de la Ciencia…y otros en Internet.

 

La complejidad del Universo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (1)

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Cuando pensamos en la edad y el tamaño del universo lo hacemos generalmente utilizando medidas de tiempo y espacio como años, kilómetros o años-luz. Como ya hemos visto, estas medidas son extraordinariamente antropomórficas. ¿Por qué medir la edad del universo con un “reloj” que hace “tic” cada vez que nuestro planeta completa una órbita alrededor de su estrella madre, 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 es conveniente y siempre lo hemos hecho así.

via lactea 21 La jerarquía del Universo: a mayor tamaño, menor densidad.

 A medida que examinamos volúmenes cada vez mayores del Universo, la densidad de material que encontramos sigue disminuyendo hasta que salimos de las dimensiones de los cúmulos de galaxias. Cuando llegamos a dicha escala, la acumulación de materia empieza a desvanecerse y se parece cada vez más a una minúscula perturbación aleatoria de un mar uniforme de materia, con una densidad de aproximadamente un átomo por cada metro cúbico.

cumulos galaxias 05 1280x800 La jerarquía del Universo: a mayor tamaño, menor densidad.

 A medida que buscamos en las mayores dimensiones visibles del Universo, encontramos que las desviaciones de la uniformidad perfecta de la materia y la radiación se quedan en un bajo nivel de sólo una parte en cien mil. Esto nos muestra que el Universo no es lo que se ha llegado a conocerse como un fractal, en donde la acumulación de materia en cada escala parece una imagen ampliada de la escala superior siguiente.

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Biosfera, hidrosfera…La Tierra

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Ciencias de la Tierra    ~    Comentarios Comments (8)

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La biosfera y la hidrosfera están estrechamente relacionadas: el agua es el elemento esencial de todas las formas de vida, y la distribución del agua en el planeta (es decir, los límites de la hidrosfera) condiciona directamente la distribución de los organismos (los límites de la biosfera). El término biosfera, de reciente creación, indica el conjunto de zonas de la Tierra donde hay vida, y se circunscribe a una estrecha región de unos 20 Km de altura comprendida entre las cimas montañosas más elevadas y los fondos oceánicos más profundos. Sólo pueden hallarse formas de vida en la biosfera, donde las condiciones de temperatura, presión y humedad son adecuadas para las más diversas formas orgánicas de la Tierra.

Obviamente, las fronteras de dicha “esfera” son elásticas y su extensión coincide con la de la hidrosfera; se superpone a las capas más bajas de la atmósfera y a las superficiales de la litosfera, donde se sumerge, como máximo, unos 2 Km. Sin embargo, si por biosfera se entiende la zona en la que hay vida así como la parte inorgánica indispensable para la vida, deberíamos incluir en este concepto toda la atmósfera, sin cuyo “escudo” contra las radiaciones más fuertes no existiría ningún tipo de vida; o la corteza terrestre entera y las zonas superiores del manto, sin las cuales no existiría la actividad volcánica, que resulta necesaria para enriquecer el suelo con nuevas sustancias minerales.

Por tanto, la biosfera es un ecosistema tan grande como el planeta Tierra y en continua modificación por causas naturales y (desgraciadamente) artificiales.

Las modificaciones naturales se producen a escalas temporales muy variables: en tiempos larguísimos determinados por la evolución astronómica y geológica, que influyen decididamente en las características climáticas de los distintos ambientes (por ejemplo, durante las glaciaciones), o en tiempos más breves, relacionados con cambios climáticos desencadenados por sucesos geológicos-atmosféricos imprevistos (por ejemplo, la erupción de un volcán, que expulsa a la atmósfera grandes cantidades de cenizas capaces de modificar el clima de extensas áreas durante periodos considerables).

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LA FOTOSÍNTESIS

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Biologia    ~    Comentarios Comments (1)

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Morning glory

En otro avance significativo en la comprensión de la fotosíntesis, el grupo de Don Bryant, de Penn State, publicó en julio de 2007 el descubrimiento de un nuevo tipo bacteriano capaz de transformar la luz en energía química. Lo novedoso del descubrimiento radica en que la bacteria se aisló en las fuentes hidrotermales del Parque de Yellowstone,  en Estados Unidos. En Yellowstone habita la mayor diversidad conocida de bacterias termófilas de la Tierra, y por esta razón ha sido explorado en profundidad por microbiólogos desde los años 60 del pasado siglo, ya que muchos de estos microorganismos tienen importantes aplicaciones biotecnológicas y médicas. Sirva como ejemplo Thermus aquaticus, bacteria de la que se extrae su polimerasa, para conseguir un gran número de copias de un fragmento de ADN mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), una técnica imprescindible en biología molecular.

La conocida ecuación básica que describe la reacción endotérmica por la cual se sintetiza una molécula de glucosa a partir de sus seis moléculas de CO2 y H2O, y 2’8 MJ de radiación solar, es una simplificadísima caja negra. Una caja negra más realista sería la siguiente:

106 CO2 + 90 H2O + 16 NO3 + PO4 + nutrientes minerales + 5’4 MJ de radiación

=

3’258 g de protoplasma (106 C, 180 H, 46 O, 16 N, 1 P y 815 g de cenizas minerales) + 154 O2 + 5’35 MJ de calor disipado.

Sin macronutrientes ni micronutrientes no se puede producir fitomasa, que está compuesta por los nutrientes básicos necesarios para todos los seres heterótrofos: azúcares complejos, ácidos grasos y proteínas.

 

Aunque el cuerpo sólo requiere una pequeña cantidad de micronutrientes, estas importantes vitaminas y minerales juegan un papel crucial en la salud y el bienestar general. El consumo adecuado de micronutrientes es especialmente importante para los niños pequeños, ancianos y mujeres embarazadas.

Para entender esta caja negra hay que comenzar por destacar la acción de unos pigmentos sensibles a la luz entre los cuales destacan las clorofilas. Éstas absorben la luz en dos bandas estrechas, una entre 420 y 450 nm, y la otra entre 630 y 690 nm. Así, la energía necesaria para la fotosíntesis sólo procede de la radiación azul y roja a la que corresponde menos de la mitad de la energía total de la insolación. Esta parte de la radiación fotosintéticamente activa (RFA) no se utiliza en reducir CO2, sino en la regeneración de compuestos consumidos durante la fijación del gas.

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