A veces, necesitamos aislarnos del mundanal ruido

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Sobre el Universo son muchas más las cosas que no sabemos que las  que podemos explicar. Objetos exóticos, distancias, energías… Hablamos de todo eso pero… ¿Hemos llegado a entenderlo?

Nuestro físico no está preparado para vivir en el Espacio, una gran nave que nos pudiera llevar a otros mundos en viajes “interminables”,  tendría que disponer de tecnologías que ahora, ni podemos imaginar para preservar nuestra seguridad, no disponemos de las energías necesarias como para convertir energía en alimentos.

Tampoco sabemos como impedir la entrada de la radiación en la nave, ni tenemos los medios para que la nave  evite la Ingravidez, que dicho sea de paso, es muy nociva para el esqueleto humano.

Los problemas a los que nos tenemos que enfrentar si tratamos de viajar a otros mundos…. ¡Sin infinitos!

No se puede negar que, algún día, lejano aún en el Futuro, lo podamos conseguir.

Emilio Silvera V.

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             (99942) Apofis, el asteroide que sembró el pánico cuando surgió la noticia. En la imagen lo vemos señalado por la línea que marca su trayectoria. Es un potencial peligro para nosotros y la Tierra.

                                                       Pasará dos veces cerca de la Tierra

El asteroide que nos asustó y el que nos hizo contener el aliento. En el pasado nos visitaron muchos (tenemos las pruebas en la superficie de la Tierra), ¿Quién nos asegura que no volverá alguno?

Hace algún tiempo que salió en algunos medios (otra vez), la noticias de que se nos acercaba el Asteroide Apofis. Se le puede apreciar en el centro de la imagen, moviéndose de derecha a izquierda, tomado el 30 de diciembre de 2004 (Observatorio Astronómico Sormano). La trayectoria ha sido estudiada en varias ocasiones y, finalmente, el 9 de enero de 2013, el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena (California) de la NASA descartó la posibilidad de una colisión de este asteroide, tanto en 2029 como en 2036. Aunque su tamaño de algo más de 300 metros no es descomunal, su caída sobre nuestras cabezas no hubiera sido una fiesta.

Muchos son los objetos que pasan por nuestra vecindad sin que nos causen problemas. Pasan a distancias que no pueden inquietarnos. En la Tabla adjunta podéis ver algunos de esos visitantes y a las Distancias Lunares (LD) que pasaron de nosotros.

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. 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 hacia sí los cuerpos que llegan desde el exterior desviándolos de su probable trayectoria hacia nuestro planeta.

Aquel mes de Octubre, un asteroide de un diámetro comprendido entre 25 y 50 metros pasó junto a la Tierra a unos 256.500 kilómetros.

La caída en el planeta de un asteroide de dimensiones considerables, nos podría causar muy graves problemas y producir extinciones globales que retrasarían en millones de años la evolución y hacer desaparecer algunas especies.

Chicxulub, el cráter bajo el Golfo de México que puede esconder las claves sobre el origen de la vida.

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 para 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.

                                                            Aquel no era un mundo para nosotros

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, dado 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, desde luego, ¡la que hemos formado!

Gráfico: Pauta de la respuesta a una crisis medioambiental que causa en la Tierra una extinción en masa.

En nuestro sistema solar la vida se desarrolló por primera vez sorprendentemente pronto tras la formación de un entorno terrestre hospitalario.  Hay algo inusual en esto. El secreto reside en el tiempo biológico necesario para desarrollar la vida y el tiempo necesario para desarrollar estrellas de segunda generación y siguientes que en novas y supernovas cristalicen los materiales complejos necesarios para la vida, tales como el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, carbono, etc.

Parece que la similitud en los “tiempos” no es una simple coincidencia.  El argumento, en su forma más simple, lo introdujo Brandon Carter y lo desarrolló John D. Barrow por un lado y por Frank Tipler por otro. Al menos, en el primer sistema solar habitado observado, ¡el nuestro!, parece que sí hay alguna relación entre tiempo(bio) y tiempo(estrella) que son aproximadamente iguales; el t(bio) –tiempo biológico para la aparición de la vida– algo más extenso.

La evolución de una atmósfera planetaria que sustente la vida requiere una fase inicial durante la cual el oxígeno es liberado por la foto-disociación de vapor de agua. En la Tierra esto necesitó 2.400 millones de años y llevó el oxígeno atmosférico a aproximadamente una milésima de su valor actual.  Cabría esperar que la longitud de esta fase fuera inversamente proporcional a la intensidad de la radiación en el intervalo de longitudes de onda del orden de 1000-2000 ángstroms, donde están los niveles moleculares clave para la absorción de agua.

Este simple modelo indica la ruta que vincula las escalas del tiempo bioquímico de evolución de la vida y la del tiempo astrofísico que determina el tiempo requerido para crear un ambiente sustentado por una estrella estable que consume hidrógeno en la secuencia principal y envía luz y calor a los planetas del Sistema Solar que ella misma forma como objeto principal.

Telescopio Spitzer de la NASA ha detectado los pilares de la vida en el universo distante, aunque en un entorno violento. Ha posado su poderoso ojo infrarrojo en un débil objeto situado a una distancia de 3.200 millones de años luz (recuadro), Spitzer ha observado la presencia de agua y moléculas orgánicas en la galaxia IRAS F00183-7111.

¿Qué es la vida? ¿Cómo se originó en nuestro planeta? ¿La vida en la Tierra podría sobrevivir en otros mundos o lunas del Universo? ¿Qué es un ambiente extremo?

Vida en ambientes extremos

 “Pensar en cómo ha cambiado nuestro concepto de vida es el reflejo de la evolución misma de la ciencia. En el pasado, todavía en la ciencia del Siglo XV, la única referencia es lo que podían observar con sus ojos, como los grandes animales o las plantas. Luego del boom del microscopio y la microbiología se encontró que hay vida muy muy pequeña y que puede sobrevivir donde los humanos no, como las bacterias y los hongos microscópicos.”

A muchos les cuesta trabajo admitir la presencia de vida en el universo como algo natural y corriente, ellos abogan por la inevitabilidad de un universo grande y frío en el que es difícil la aparición de la vida. Yo (como muchos otros), estoy convencido de que la vida, es de lo más natural en el universo y estará presente en millones de planetas que, como la Tierra, tienen las condiciones para ello. Una cosa no se aparta de mi mente, muchas de esas formas de vida, serán como las nuestras aquí en la Tierra y estarán también, basadas en el Carbono. Claro que, no por eso niego que puedan existir otras formas de vida diferentes a las terrestres.

Los biólogos, parecen admitir sin problemas la posibilidad de otras formas de vida, pero no están tan seguros de que sea probable que se desarrollen espontáneamente, sin un empujón de formas de vida basadas en el carbono. La mayoría de las estimaciones de la probabilidad de que haya inteligencias extraterrestres en el universo se centran en formas de vida similares a nosotros que habiten en planetas parecidos a la Tierra y que necesiten agua y oxígeno o similar con una atmósfera gaseosa y las demás condiciones de la distancia entre el planeta y su estrella, la radiación recibida, etc. En este punto, parece lógico recordar que antes de 1.957 se descubrió la coincidencia entre los valores de las constantes de la Naturaleza que tienen importantes consecuencias para la posible existencia de carbono y oxígeno, y con ello para la vida en el universo.

Un nuevo estudio revela la innovadora investigación en la formación hidrotermal de rocas de carbonato de arcilla en la Fosa Nili, en una  región de Marte. Los resultados pueden proporcionar un vínculo a la evidencia de organismos vivos en Marte hace 4 mil millones de años aproximadamente.

Hay una coincidencia o curiosidad adicional que existe entre el tiempo de evolución biológico y la astronomía. Puesto que no es sorprendente que las edades de las estrellas típicas sean similares a la edad actual del universo, hay también una aparente coincidencia entre la edad del universo y el tiempo que ha necesitado para desarrollar formas de vida como nosotros.

“La afirmación “La llegada de los humanos a América no puede ser como nos cuentan los libros” sugiere que los moldeos simplificados de la Historia  del poblamiento americano no capturan la complejidad de la evidencia científica actual. Si bien la teoría principal sigue siendo la del cruce del estrecho de Bering desde Asia, la investigación reciente en genética, arqueología y paleoecología ha revelado matices importantes sobre las rutas, las fechas de llegada y la colonización del continente, que van más allá de una simple.”

Si miramos retrospectivamente cuánto tiempo han estado en escena nuestros ancestros inteligentes (Homo Sapiens) vemos que han sido sólo unos doscientos mil años, mucho menos que la edad del universo, trece mil millones de años, o sea, menos de dos centésimos de la Historia del Universo.  Pero si nuestros descendientes se prolongan en el futuro indefinidamente, la situación dará la vuelta y cuando se precise el tiempo que llevamos en el universo, se hablará de miles de millones de años. Lo que parece poco probable. La dinámica del Universo es cambiante y nada dura eternamente.

Una galaxia, una estrella, un planeta situado a la distancia adecuada y presencia de agua… ¡La Vida acecha!

Lo que pudimos leer en un artículo publicado el 29 de julio de 2011 en la web del IAC

“Los astrofísicos detectan lo que podría ser C24, una molécula plana bidimensional del grosor de un átomo de carbono, “un trocito de grafeno”.

Detectan también en diez nebulosas planetarias de dos galaxias cercanas fullerenos C60 y C70. Se trata de la primera detección extra-galáctica del fullereno C70 que, compuesto de pentágonos y hexágonos, tiene forma de diminuto balón de rugby.

  Grafeno en el espacio 

La presencia de estas moléculas complejas alrededor de estrellas moribundas indica que los procesos básicos para la vida podrían originarse “en cualquier rincón del universo”.

En el año 2004, los científicos premiados con el Nobel de Física 2010, Andre Geim y Konstantin Novoselov, sintetizaron el grafeno en el laboratorio. Apenas siete años después, este material de extraordinaria resistencia, delgadez y elasticidad podría haber sido hallado en el espacio. Un equipo liderado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) acaba de publicar en The Astrophysical Journal Letters la primera evidencia de la posible existencia de C24, una molécula plana bidimensional de un átomo de grosor, un posible “trocito de grafeno” en el espacio.”

“El telescopio espacial Herschel, a través de uno de sus instrumentos, el HIFI (un espectroscopio de infrarrojo) ha analizado la luz procedente de la Nebulosa de Orión encontrando casi todas las moléculas de la vida, como el agua o el metano.

Esta nebulosa, situada a unos 1300 años luz de la Tierra, además de ser uno de los objetivos más destacados del cielo nocturno por los astrónomos aficionados debido a la facilidad de su observación, es conocida por ser un lugar donde se están formando estrellas a partir de una nube de gas y polvo. Ahora se demuestra que existen muchas de las moléculas precursoras de la vida, tal y como la conocemos: monóxido de carbono, agua, metano, óxido de azufre, …”

        En la Nebulosa de Orión se están formando muchos sistemas planetarios nuevos

Noticias como estas van siendo ya tan frecuentes que, dudar de la existencia de vida en otros mundos parece irracional. Nuestro aislamiento y confinamiento en el planeta Tierra sólo es debido a la falta de medios tecnológicos, de los conocimientos necesarios que nos posibiliten salvar esas inmensas distancias que nos separan de otros mundos, de otras estrellas, de otras galaxias.

Emilio Silvera V.

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       Todo lo que sucede es causa de sucesos anteriores, es lo que los físicos llaman causalidad. Así, el Futuro será el resultado del Presente.

 

• • Causa y efecto: Una causa influye en un efecto en el mismo punto del espacio-tiempo.
  • Velocidad de la luz: La propagación de la influencia (la señal o la causa) está limitada por la velocidad de la luz. No puede haber un efecto instantáneo a distancia.

• Entorno inmediato: Un objeto solo puede ser influenciado por las condiciones de su entorno local en un corto período de tiempo. 

• Entrelazamiento cuántico: Dos partículas pueden estar conectadas de tal manera que, al medir una, se conoce instantáneamente el estado de la otra, sin importar la distancia.
• “Acción fantasmal a distancia”: Einstein describió este fenómeno como “acción fantasmal a distancia” y consideró que violaba el principio de localidad.
• Controversia: La aparente “no localidad” en la mecánica cuántica ha sido objeto de debate y experimentos, como el de Aspect, que confirmaron la existencia de estas correlaciones no locales. 

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En cualquier sitio que miremos nos dirán que la supersimetría en la física de partículas es: Una simetría hipotética propuesta que relacionaría las propiedades de los Bosones y los Fermiones. Aunque todavía no se ha verificado experimentalmente que la supersimetría sea una simetría de la naturaleza, es parte fundamental de muchos modelos teóricos, incluyendo la teoría de supercuerdas. La supersimetría La también es conocida por el acrónimo inglés SUSY.

La Supersimetría tiene unas matemáticas muy bellas y por esa razón los artículos sobre el tema están llenos de ellas. Como ha sucedido antes, por ejemplo, cuando se propuso la teoría de Yang–Mills, tenemos un esquema matemático brillante que aún no sabemos como encajar en el conjunto de las leyes naturales. No tiene ningún sentido, todavía, pero esperamos que lo tenga en un tiempo futuro.

A pesar de constituir la pieza central del paradigma de la física de interacciones fundamentales basado en teorías relativistas cuánticas de campos, las teorías gauge no abelianas presentan a los 50 años de su descubrimiento por Yan y Mills numerosos interrogantes que afectan incluso a su propia consistencia. La importancia de resolver alguno de estos problemas impulsó al Instituto Clay a considerarlos como uno de los retos matemáticos del nuevo milenio. El planteamiento del problema requiere elementos de las teorías físicas de la relatividad especial y la mecánica cuántica al mismo tiempo que campos de matemática como la teoría de probabilidades, geometría diferencial y análisis funcional

Hay otro escenario mucho más atractivo para nuestra imaginación. Hemos podido ver que los átomos están formados  por pequeños constituyentes, los fotones, neutrones y electrones. Luego descubrimos que esos constituyentes, a su vez, tienen una subestructura: están formados de quarks y gluones. ¿Por qué, como probablemente hayas  pensado tú antes, el proceso no continúa así? Quizá esos Quarks y Gluones, e igualmente los electrones y todas las demás partículas aún llamadas “elementales” en el Modelo Estándar, estén también construidas de unos granos de materia aún menores y, finalmente, toda esa materia, si seguimos profundizando, nos daría la sorpresa de que toda ella es pura luz, es decir, la esencia de la materia.

Yo he tenido esa idea muy frecuentemente, nadie me quita de la cabeza que la materia, en lo más profundo de su “ser”, es la luz congelada en trozos de materia que, cuando llegan los sucesos, las transiciones de fase, se deja ver y sale a la “luz” del mundo para que la podamos contemplar.

Simetría es nuestra presencia aquí como observadores, la concha de un caracol, una galaxia, una flor y también las estrellas y los mundos, todo forma un conjunto armónico que hace ese todo en el que nosotros, inmersos en tanta grandeza, no acabamos de asimilar lo mucho que la Naturaleza nos quiere transmitir y, al formar parte de ella, nos cuesta más mirarla desde “fuera” para entenderla, sin ser conscientes que, en realidad, la debemos mirar desde dentro, ahí es donde estamos. ¡Dentro de ella! Siempre hay algo más allá:

   The Scale of the Universe 2 – HTwins.net

¿Quieres darte una vueltecita por el Universo, en un tiempo razonable y entre las escalas de lo más inimaginablemente grande y lo infinitesimalmente pequeño? Prueba The Scale of the Universe 2, segunda parte de un interactivo similar que hace tiempo estuvo circulando por la Red, y a disfrutar. Basta mover la barra de desplazamiento o usar la rueda del ratón, y también se puede hacer clic sobre los objetos para aprender algo sobre ellos.

 Todos sabemos de las grandes estructuras (inertes o vivas) que, en su inmensidad, transportan dentro de ellas o en la misma superficie, otras estructuras más pequeñas que, no por ello, dejan de ser también complejas. Grandes pulgas transportan pequeñas pulgas en su piel y, al igual que nosotros, llevan en ellas mismas a otros animaculos más pequeños, o, infinitesimales que, también, como nosotros, animales más grandes, tienen una misión encomendada sin la cual, seguramente nosotros, ni podríamos ser. Así que, tenemos que prestar mucha atención a lo que creemos “ínfimo” y que, en la mayoría de las veces, resulta ser más importante de lo que podemos llegar a imaginar.

Si miramos a los Quarks de un protón, por ejemplo, la mecánica cuántica (esa teoría maravillosa que controla todo el micro-mundo con increíble precisión), exige que el producto de la masa por la velocidad, el llamado “momento”, debe ser inversamente proporcional al tamaño de la “caja” en la cual ponemos nuestro sistema. El protón puede ser considerado como una de tales cajas y es tan pequeño que los quarks en su interior tendrían que moverse con una velocidad cercana a la de la luz. Debido a esto, la masa efectiva de los quarks máss pequeños, u y d, es aproximadamente de 300 MeV, que es mucho mayor que el valor que vemos en las Tablas de Partículas; eso también explica porque la masa del Protón es de 900 MeV, mucho mayor que la suma de las masas en reposo de los quarks /y Gluones).

 Sí, dentro de los protones y neutrones, seguramente pueda haber mucho más de lo que ahora podemos vislumbrar. Nuestros aceleradores de partículas han podido llegar hasta ciertos límites que nos hablan de Quarks y ahora se buscan partículas super-simétricas o bosones traficantes de masa (como diría Ton Wood), y, nosotros, no sabemos si esos objetos existen o si podremos llegar a encontrarlos pero, por intentarlo… No dudamos en gastar ingentes cantidades y en utilizar cuantos recursos humanos sean precisos. El conocimiento de la Naturaleza es esencial para que, el futuro de la Física, sea la salvación de la Humanidad o, en su caso, de la raza que vendrá detrás de nosotros.

Algunas Teorías, como todos conocemos, han intentado unificar teorías de color con las de supersimetría. Quizá los nuevos Aceleradores de  Hadrones  (LHC) y otros similares que estarán acabamos poco después de estas primeras décadas del siglo XXI, nos puedan dar alguna pista y desvelar algunos de los nuevos fenómenos asociados a los nuevos esquemas que se dibujan en las nuevas teorías.

Los astrofísicos están muy interesados en estas ideas que predicen una gran cantidad de nuevas partículas superpesadas y, también varios tipos de partículas  que interaccionan ultra-débilmente. Estas podrían ser las “famosas” WIMPs que pueblan los huecos entre galaxias para cumplir los sueños de los que, al no saber explicar algunas cuestiones, acudieron a la “materia oscura” que, como sabéis, les proporcionó el marco perfecto para ocultar su inmensa ignorancia. “¡La masa perdida!” ¿Qué masa es esa? Y, sin embargo, los Astrofísicos, incansables, se aferran a ella y la siguen buscando…¡Ilusos!

  ¡El Universo! ¡Son tantas cosas! Desde nosotros los observadores, hasta la más ínfima partícula de materia

Yo, en mi inmensa ignorancia,  no puedo explicar lo que ahí pueda existir. Sin embargo, sospecho que, deberíamos ahondar algo más en esa fuerza que llamamos Gravedad y que, me da la sensación de que nos esconde secretos que aún no hemos sabido desvelar. Y, por otra parte, tengo la sospecha de que la Luz, es más de lo que podemos suponer.

“Se analizan las interacciones electromagnéticas y nucleares débiles utilizando el principio fundamental de simetría en espacios abstractos denominados teoría de campos de Yang-Mills, también conocidos como campos de norma (gauge fields) y el mecanismo de Higgs. Los campos de norma actúan como mediadores de las interacciones, cuyo alcance está determinado de manera directa por la masa. Por este motivo los campos de norma se unen al mecanismo de Higgs que genera masa a los portadores de las interacciones, manteniendo la teoría invariante bajo una transformación de norma. Esto se logra a través de un rompimiento espontaneo de simetría para finalmente aplicar esta metodología con la finalidad de unificar las teorías de las interacciones considerando el modelo estándar de Weinberg-Salam.”

Emilio Silvera V.

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