Es curioso como nuestra imaginación ha ido creando parcelas del saber para desvelar misterios bien guardados por la Naturaleza, y, uno de ellos es el tiempo de las cosas muy antiguas y fósiles del pasado profundamente enterrados a los que tenemos que buscar sus fechas de nacimiento.

Los radioisótopos son átomos inherentemente inestables que se desintegran espontáneamente en elementos descendientes estables con tasas que pueden medirse con precisión en el laboratorio. Por tanto, si determinamos la cantidad de isótopo radiactivo progenitor que ha desaparecido del mineral con el tiempo, o la cantidad de isótopo descendiente que se ha acumulado, podemos calcular la edad del mineral. Curiosamente, lo que se mantiene constante en la desintegración radiactiva es la proporción de radioisótopo que se desintegra en un intervalo de tiempo determinado, y no el número de átomos que se desintegran. Por tanto, a medida que disminuye con el tiempo la abundancia de un isótopo radiactivo en un mineral, la tasa absoluta de desaparición del elemento también disminuye. El ritmo de desintegración de un isótopo radiactivo se denomina vida media, y se define como el tiempo necesario para que la mitad del radioisótopo de un material se desintegre en otro elemento.

    Fue un filósofo griego de la escuela eleática, nacido en Elea (Italia meridional). Fue discípulo de Parménides (uno de los filósofos griegos más importantes de la época y de los más señalados en la escuela eleática) y, según varios escritores, enseñó en Atenas durante algún tiempo.     Zenón trató de mostrar que la realidad es una e invariable y que todo movimiento es ilusorio.

    Era costumbre suya mostrar lo absurdo de algunas creencias y frecuentemente se valía de paradojas (expresión o situación que parece absurda y sin embargo es razonable), en las que viene a decir que todo movimiento es un engaño.

    Contrastadas con la realidad, las pruebas de Zenón contra el movimiento, se revelan al punto como paradojas y como auténticos paralogismos (argumento o contradicción falsa). Es como ponerse a discutir el azul del cielo.

Los que conozcan bien los clásicos habrán recordado la paradoja de Zenón en la que Aquiles persigue a una liebre (¿O, era una tortuga?). Como héroe que es, Aquiles corre más rápido que su presa, y cada minuto que pasa acorta a la mitad la distancia entre ambos. ¿Cuándo alcanzará Aquiles a la liebre? La respuesta, naturalmente, es nunca, porque si la liebre se mueve a una velocidad constante, entonces Aquiles debe disminuir constantemente la suya. Si al principio lleva una desventaja de doscientos metros, puede correr doscientos metros en el primer minuto contra los cien de la liebre, pero en el segundo minuto avanzará sólo 150 metros, y en el cuarto apenas 112,5 m. Nótese que si conocemos la distancia recorrida por Aquiles y el modo como varía su velocidad de acuerdo con la distancia que media entre él y la liebre, podemos inferir cuánto tiempo lleva dedicado a esa frustrante persecución. En esencia, así es como funciona la datación radiométrica.

Lugares de alunizaje de las misiones Apolo.

Por si te lo estás preguntando, la edad de estas rocas se determinó, como sucede con las muestras terrestres, utilizando la datación radiométrica , es decir, midiendo la concentración de isótopos inestables respecto a la de los productos en los que se desintegran — seguro que conoces la datación de muestras mediante el carbono-14; en el caso de las rocas el sistema es el mismo, con la diferencia de que la vida media del carbono-14 es de unos 5 700 años (de modo que sirve para datar muestras recientes), mientras que en el caso de las rocas se utilizan otros isótopos, como el uranio-235 (con una vida media de unos 700 millones de años) y el uranio-238 (cuya vida media es de unos 4 500 millones de años).

El sistema de datación radiométrica más conocido es el proporcionado por el ¹⁴C, o Carbono 14, un isótopo raro del Carbono que se produce de forma natural por acción de los rayos cósmicos y antropogénicamente por bombas nucleares. Se desintegra en Nitrógeno (¹⁴N) con una vida media de 5.730 años. Como el ¹⁴C es tan poco común (menos de uno de cada mil átomos de Carbono) y su vida media es tan corta, la Datación con radio carbono queda limitada a los últimos cien mil años, aproximadamente.

En los materiales más antiguos simplemente no queda suficiente ¹⁴C para que pueda medirse con precisión. Por consiguiente, el ¹⁴C proporciona una herramienta de datación valiosa para egiptólogos o para paleontólogos interesados en mamuts lanudos, pero no sirve para desentrañar la historia profunda de la Tierra.

Para datar sucesos más lejanos y arcaicos necesitamos un reloj más importante: un radioisótopo cuya vida media se mide en muchos millones de años, incluso miles de millones de años. El Potasio 40 (⁴⁰K) se identificó inicialmente como un candidato prometedor para la geocronología. Este isótopo inestable se desintegra formando o bien Calcio (⁴⁰ Ca), que desafortunadamente no puede distinguirse de los iones de calcio ya presentes en el mineral, o bien Argón (⁴⁰ Ar), que si puede distinguirse.

La vida media del ⁴⁰K es de 1.250 millones de años. Además el Potasio es abundante y está ampliamente distribuido en los minerales que forman las rocas: está presente en los feldespatos que tiñen de rosa los granitos, en los minerales microscópicos de las cenizas volcánicas y en arcillas que se forman durante la meteorización.

Pese a todas sus ventajas, el cronómetro de Potasio-Argón no es muy utilizado por los geólogos interesados en la Tierra antigua. El ⁴⁰K se comporta como un reloj, pero los procesos tectónicos y metamórficos se comportan como niños deseosos de juguetear con sus agujas.

Sucesos geológicos ocurridos mucho después de la formación del mineral pueden eliminar el Argón de éste, lo que equivale a poner el reloj a cero, y por tanto, a destruir la memoria química del tiempo transcurrido. (El Argón, un gas noble, sólo queda ligeramente ligado a las redes químicas de los minerales).

Lo que realmente necesitamos para datar las rocas muy antiguas es un sistema que funcione como las “cajas negras” de los aviones: un isótopo que no se pierda fácilmente de un mineral, y un mineral que no se altere fácilmente.

Los circones, unos minerales que contienen uranio y se encuentran en los granitos y otras rocas ígneas, son las cajas negras de la geología precámbrica. De hecho, el uranio enlazado a los a los cristales de circón en el momento de su formación nos proporciona dos cronómetros fiables: el ³²⁸U se desintegra en Plomo 206 (²⁰⁶ Pb) con una vida media de más de 4.500 millones de años (la edad de la Tierra), mientras que el isótopo ²³⁵U, menos abundante, se desintegra en ²⁰⁷ Pb con una vida media de algo más de 600 millones de años. Esta peculiaridad nos permite verificar por dos métodos las edades medidas: si los dos relojes dan una edad distinta es que el circón ha sufrido alguna alteración.

                                                                                         “Claramente es la evidencia más antigua”

La Tierra tiene aproximadamente 4.600 millones de años. Entre los 3.500 y los 555 millones se estimaba que había habido únicamente bacterias, organismos unicelulares y formas de vida primitiva como la de las esponjas (de todos ellos existen rastros fósiles).

Si el circón tiene algún problema, es que es demasiado inalterable. A diferencia de otros muchos minerales, los circones pueden completar el ciclo completo de rocas –desde la cristalización en una roca ígnea hasta el metamorfismo y posterior erosión hasta formar partículas de sedimento-, sin perder un ápice de su integridad química. Tanto es así que durante su ascenso a través de la corteza de la Tierra, el magma puede arrancar circones de rocas adyacentes, incorporando minerales (y por tanto, relojes) más antiguos en rocas más recientes. Además, los circones pueden crecer durante cada tránsito por el interior de la Tierra; los circones arcaicos (anterior al Proterozoico) pueden presentar hasta media docena de capas alrededor de un núcleo central, cada una de las cuales es el producto de la acreción durante un evento geológico específico.

Bueno, sólo quería dejar aquí un comentario sencillo que aclarara, de alguna manera, el tema de la Datación que nos puede hablar del tiempo de determinadas rocas y de fósiles allí presentes que nos hablan de la vida primigenia en nuestro planeta desde hace miles de millones de años.

emilio silvera

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Las reacciones en el núcleo solar consumen entre 4’3 y 4’6 millones de toneladas de materia cada segundo, de manera que de 4.654.000 t de hidrógeno, 4.650.000 se transforman en helio, y las 4.000 toneladas que faltan son lanzadas al espacio en forma de radiación termonuclear (luz y calor) de la que una pequeña parte nos llega a la Tierra para hacer posible la vida.

De acuerdo a la relación masa-energía de Einstein, liberan 3’89×10²⁶ J de energía nuclear. Este inmenso flujo de energía es rápidamente transformado en energía térmica, que es transportado, isotrópicamente, hacia el exterior, primero por irradiación aleatoria y luego más rápidamente por convección direccional.

Suponiendo (como antes apuntaba) que la radiación es isótropa, la potencia de la luz visible que atraviesa cada metro cuadrado de la capa emisora de la fotosfera es aproximadamente de 64 MW. Como en el espacio no hay prácticamente atenuación de la radiación solar, cuando ésta alcanza la órbita de la Tierra tiene una densidad de potencia igual al cociente entre la luminosidad total del Sol (3’89 × 10²⁶ W) y el área de una esfera de radio orbital (que, como promedio, es de unos 150 millones de kilómetros).

Este flujo, tradicionalmente conocido como la constante solar, es la tasa máxima de energía que llega a la parte superior de la atmósfera terrestre. A principios de los años setenta, la NASA utilizó para el diseño de las naves espaciales un valor de la constante solar igual a 1.353 W/m². El flujo ha sido medido directamente en el espacio desde 1.979, cuando el satélite Nimbus 7 obtuvo un valor de 1.371 W/m². En el más reciente satélite de la Solar Maximum Mission lanzado en 1.980 se obtuvo una media ponderada de 1.368’3 W/m².

Las observaciones continuadas desde el espacio han revelado la existencia de una compleja regularidad de pequeñas fluctuaciones de corta duración que, debido a la interferencia de la atmósfera, no habían podido ser observadas anteriormente. Estas fluctuaciones de poca duración (del orden de días a semanas) y de hasta un 0’2 por ciento son debidas al paso de manchas oscuras y fáculas brillantes que arrastra el Sol en su rotación; el ciclo medido es de 11 años, en el que la radiación solar disminuye en un 0’1 por ciento entre el valor máxima y el mínimo.

La longitud de onda de la energía electromagnética emitida por el Sol y que llega a la Tierra varía en más de diez órdenes de magnitud. Va desde la longitud de onda más corta, que corresponde a los rayos gamma y rayos X de menos de 10^-10 m, hasta la longitud de ondas de radio que superan el metro.

El aspecto del espectro de la radiación solar es similar al de un cuerpo negro a 6.000º K. Ambos espectros son especialmente parecidos en el rango de la longitud de onda mayor que la del amarillo, pero para longitudes de onda menores, el espectro solar cae notablemente por debajo de la línea de los 6.000º K. De acuerdo con la ley de desplazamiento de Wien, la emisión máxima a esta temperatura es de 483 nm, cerca del final de la zona azul del espectro visible y próximo al verde.

El flujo de energía se reparte desigualmente entre las tres grandes categorías espectrales: radiación ultravioleta (UV), cuya longitud de onda va desde las más cortas hasta los 400 nm y contribuye con menos del 9 por ciento de la radiación total; la luz visible, que va desde los 400 nm del violeta más lejano hasta los 700 nm del rojo más oscuro y representa un 39 por ciento; y la radiación infrarroja (IR), que representa cerca del 52 por ciento.

Reacción protón-protón para formar helio 4 liberando energía

La radiación que llega a la superficie de la Tierra es muy diferente de la radiación extraterrestre, tanto cualitativa como cuantitativamente. Las razones físicas de esta diferencia son varias: que la órbita de la Tierra es elíptica, la propia forma del planeta, la inclinación del eje de rotación, la composición de la atmósfera y la reflectividad (albedo) de las nubes y superficies terrestres. Consecuentemente, la radiación solar que llega a la superficie de la Tierra presenta una compleja pauta espacial y temporal. La media anual global es ligeramente inferior a 170 W/m² en los océanos y de unos 180 W/m² en los continentes. La diferencia más importante del valor esperado, según la latitud de la zona, se encuentra en la disminución que se presenta en los trópicos y durante los monzones subtropicales, debido a la alta nubosidad. Grandes regiones de Brasil, Nigeria y el sur de China reciben menos insolación que Nueva Inglaterra o las regiones de Europa occidental. Es aún más sorprendente que no haya diferencia entre el flujo máximo que se recibe al mediodía durante el verano en Yakarta, situada en el ecuador, y el que se recibe en ciudades subárticas como Edmonton en Canadá o Yakutsk en Liberia. Quizás el mejor ejemplo sea el de Oahu, donde la casi siempre nublada cordillera Koolau, que intercepta las nubes y las lluvias arrastran los alisios, tiene una media anual de radiación de 150 W/m², mientras que en Pearl Harbor, a 15 Km de distancia en la dirección del viento, la media es de 250 W/m².

La radiación solar media de 170 W/m² representa anualmente una energía de 2’7×10²⁴ J, que equivale a 87 PW. Esta cantidad es casi 8.000 veces mayor que el consumo mundial de combustibles sólidos y electricidad durante los primeros años noventa. Sólo una pequeña fracción de este inmenso flujo es absorbida por los pigmentos de las plantas para realizar la fotosíntesis, y una parte algo mayor, pero también pequeña, se utiliza para calentar las plantas, los cuerpos de los animales y las personas, así como sus refugios.

La radiación también sustenta la vida porque al calentar los océanos, las rocas y los suelos, impulsa funciones fundamentales en la biosfera, tales como el ciclo del agua, la formación de los vientos, el mantenimiento de la temperatura adecuada para que funcionen los procesos metabólicos y la descomposición orgánica. Además, es la causante de la erosión que transporta los nutrientes minerales para la producción primaria de materia orgánica.

            Sección transversal del Sol

A la larga, para mantener el equilibrio térmico del planeta, la radiación solar absorbida debe emitirse al espacio, pero la longitud de onda está drásticamente desplazada hacia el infrarrojo. A diferencia de la radiación de longitud de onda corta emitida por el Sol, que está determinada por la temperatura de la fotosfera (5.800º K), la radiación terrestre corresponde muy aproximadamente a las emisiones electromagnéticas de un cuerpo negro a 300º K (27ª C). El máximo de emisión de esa esfera caliente está en la zona del IR a 966 μm. Como el 99% de la radiación solar llega en longitudes de onda menores de 4 μm y el espectro terrestre apenas alcanza los 3 μm, el solapamiento de frecuencias entre estos dos grandes flujos de energías es mínimo.

Observar la Naturaleza es el único camino que tenemos para obtener las respuestas a tantas preguntas sin contestar. El motor que produce la energía que mantiene la vida en el planeta Tierra es el Sol y, de él debemos aprender para lograr esa energía de fusión que pronto, se hará imprescindible. Los combustibles fósiles no duraran para siempre y, alternativas viables que logren suplir y abastacer las exigencias de las nuevas Sociedades Humanas…Están en la Naturaleza para que, nuestro ingenio, las sepan captar.

Falta mucho aún, en un futuro muy lejano, en el que la Humanidad podrá obtener energías sin fin del disco de Acreción de los Agujeros Negros Supermasivos. Ahí, se encuentran corrientes de energías que, algín día, podrán ser captadas para los distintos usos que, en aquellos momentos del futuro, serán cosa cotidiana para la Humanidad. ¿Abrir agujeros de gusano será uno de los objetivos?

Bueno, según los cálculos realizados por expertos en relatividad General y Agujeros Negros, las energías desatadas en los discos de acreción de estos exóticos objetos, van más allá de lo que conocemos y, sus posibilidades (si algún día podemos dominarla, serán…”infinitas”.

emilio silvera

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Yo no me siento como un extraño en este Universo. Cuanto más lo examino, cuanto más lo estudio, cuanto más aprendo de su arquitectura, más evidencias voy encontrando de que el Universo, en cierto sentido, debe haber sabido que nosotros, íbamos a venir. Si llegamos a comprender los grandes números de la Cosmología, todo esto se puede ver con más claridad. Las estrellas han tardado diez mil millones de años en fabricar los elemetos esenciales para la química de la vida. Después de eso…

      Surgimos aquí hace ahopra unos cuatro mil millones de años

El argumento de Dicke (uno de los trabajos expuestos aquí está a él dedicado) demostraba que había una buena razón para esperar que la vida entrase en escena tras varios miles de millones de años de expansión am partir del big bang. Esto demostraba que una de las coincidencia de los  Gramdes Números era una premisa inevitable para la presencia de observadores. era una aplicación de lo que Brandon Cartes llamó Principio antrópico Débil,

que lo que esperamos observar debe estar restringido por la condición necesaria para nuestra presencia como observadores.

Más tarde Carter lamentó haber utilizado el término “principio antrópico”. El abjetivo Antrópico ha sido fuente de mucha confusión porque implica que algo en este argumento se centra en el Homo Sapiens. Evidentemente no es así. Se aplica a todos los observadores con independencia de su forma química. Pero si éstos no estuvieran bioquímicqamente construidos a partir de los elementos que se fabrican en las estrellas, entonces la característica específica del Universo inevitablemente para ellos podría diferir de la que es inevitable para nosotros.

Las esponjas marinas retienen el 88 % del silicio del océano, un nutriente fundamental para la proliferación de microalgas (diatomeas) y de la vida marina, según ha concluido un estudio del Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). EFE/Archivo. Sin embargo, no sabemos que pueda pensar.

Los científicos han especulado sobre la posibilidad de que otro átomo en lugar del carbono formara estructuras moleculares en otro tipo de bioquímica, pero nadie ha propuesto aún una teoría global coherente que utilice tales átomos para formar todos los compuestos moleculares necesarios para la vida.

Quizá el tipo de bioquímica “menos exótico” sería uno con una quiralidad alterna a la de las biomoléculas terrestres. En la bioquímica conocida, los aminoácidos son casi universalmente de tipo L “izquierdo” y los azúcares son de tipo D “derecho”. Las moléculas de quiralidad opuesta tendrían las mismas propiedades químicas que sus formas reflejadas. Así, una bioquímica que incorporara aminoácidos D y/o azúcares L, podría ser posible. El elemento químico básico que ha sido propuesto para un sistema bioquímico alternativo es el átomo de silicio,  puesto que el silicio tiene muchas propiedades químicas similares al carbono, tiene los mismos cuatro enlaces, y está en el mismo grupo del cuadro periódico, el grupo 14. Algunos bioquímicos van incluso más allá al definir la propia vida como una más de las complejas propiedades de los compuestos de Carbono.

                           Hidrocarburos

Son compuestos orgánicos formados únicamente por “átomos de carbono e hidrógeno”. La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno.

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