jueves, 29 de julio del 2021 Fecha
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¡El Universo! Lleno de sucesos misteriosos

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Agujeros negros    ~    Comentarios Comments (11)

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Resultado de imagen de Agujeros negros supermasivos

Cuando hablamos de un agujero negro estamos hablando de un objeto con un campo gravitacional tan intenso que su velocidad de escape supera la velocidad de la luz. Los agujeros negros se forman cuando las estrellas masivas colapsan al final de sus vidas. Un objeto que se colapsa se convierte en un agujero negro cuando su radio se hace menor que un tamaño crítico, conocido como radio de Schwarzschild, y la luz no puede escapar de él.

La superficie que tiene este radio crítico se denomina horizonte de sucesos, y marca la frontera dentro de la cual esta atrapada toda la información. De esta forma, los acontecimientos dentro del agujero negro no pueden ser observados desde fuera. La teoría muestra que tanto el espacio como el tiempo se distorsionan dentro del horizonte de sucesos y que los objetos colapsan a un único punto del agujero, que se llama singularidad, situada en el propio centro del agujero negro. Los agujeros negros pueden tener cualquier masa.

Pueden existir agujeros negros supermasivos con cientos de miles de masas solares, verdaderos montruos, en los centros de las galaxias activas. En el otro extremo, miniagujeros negros con un radio de 10-10 m y masas similares a las de un asteroide pudieron haberse formado en las condiciones extremas que se dieron poco después del Big Bang.

 

 

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El proceso comienza al final de la vida de las estrellas que, dependiendo de sus masas, serán enanas blancas, estrella de neutrones, o, en último lugar, Agujeros Negros, los más masivos y densos. Se habla ahora de la existencia de las estrellas de Quarks que, de existir, estarían en el punto intermedio entre las de neutrones y los agujeros negros.

Nunca se ha observado directamente un agujero negro. Kart Schwarzschild (1.837 – 1.916), dedujo la existencia de agujeros negros a partir de las ecuaciones de Einstein de la relatividad general de 1.915 que, al ser estudiadas en 1.916, un año después de la publicación, encontró en estas ecuaciones que existían tales objetos supermasivos.

Antes, en la explicación sobre las estrellas, queriendo dejarlo para este momento, deje de explicar lo que hace el equilibrio en la vida de una estrella. La estrella está formada por una inmensa nube de gas y polvo que a veces tiene varios años luz de diámetro. Cuando dicho gas (sus moléculas) se va juntando se produce un rozamiento que ioniza los átomos de la nube de hidrógeno que se juntan y se juntan cada vez más, formando un remolino central que gira atrayendo al gas circundante, que poco a poco va formando una inmensa bola. En el núcleo, la fricción es muy grande y las moléculas apretadas al máximo por la fuerza de gravedad, por fin produce una temperatura de varios millones de grados K que es la causante de la fusión de los protones que forman esos átomos de hidrógeno. La reacción que se produce es una reacción en cadena; comienza la fusión que durará todo el tiempo de vida de la estrella. Así nacen las estrellas cuyas vidas están supeditadas al tiempo que tarde en ser consumido su combustible nuclear, el hidrógeno que mediante la fusión es convertido en helio.

 

 

Resultado de imagen de Estrellas supermasivas azuladas

 

 

Es estas regiones comienza la historia de lo que muchos millones de años más tarde, será un agujero negro. Estrellas nuevas supermasivas, azuladas y de intensa radiación ultravioleta (como esa que vemos abajo a la derecha), un día lejano en el tiempo llegará a su final y se convertirá en supernova, lanzando las capas exteriores de su masa al espacio interestelar y, el resto de la estrella, quedando libre de la fuerza de radiación que producía la fusión nuclear, quedará a merced de la fuerza de Gravedad que, haciendo su trabajo, la comprimirá hasta extremos insospechados convirtiéndola en un Agujero Negro. Si la masa es más pequeña (2 – 3 masas solares) será una estrella de neutrones, ya que, al ser comprimido los protones y electrones allí presentes, se fusionaran para convertirse en neutrones que, al sentirse estrechamente empaquetados, se degenerarán e impedirán que la masa de la estrella siga comprimiéndose.

Las estrellas muy grandes, conocidas como supermasivas, son devoradoras de hidrógeno y sus vidas son mucho más cortas que el de las estrellas normales. Una vez que se produce la fusión termonuclear, se ha creado el equilibrio de la estrella; veamos como. La inmensa masa que se juntado para formar la estrella genera una gran cantidad de fuerza de gravedad que tiende a comprimir la estrella bajo su propio peso. La fusión termonuclear generada en el núcleo de la estrella, hace que la estrella tienda a expandirse. En esta situación, la fusión que expande y la gravedad que contrae, como son fuerzas similares, se contrarresta la una a la otra y así la estrella continua brillando en equilibrio perfecto.

 

 

Resultado de imagen de Implosión de una estrella agotado su combustible nuclear de fusiónResultado de imagen de Implosión de una estrella agotado su combustible nuclear de fusión

 

Pero, ¿qué ocurre cuando se consume todo el hidrógeno?

Pues que la fuerza de fusión deja de empujar hacia fuera y la gravedad continúa (ya sin nada que lo impida) hasta conseguir que la masa de la estrella implosiones, es decir, caiga sobre sí misma contrayendose más y más hasta llegar a tener una demnsidad enorme y un radio mucho más pequeño que el original. El resultado final dependerá de la masa inicial y conforme a ella se produce la transición de fase hacia una u otra clase de estrella.

Según sean estrellas medianas como nuestro Sol, grandes o muy grandes, lo que antes era una estrella, cuando finaliza el derrumbe o implosión, cuando la estrella es aplastada sobre sí misma por su propio peso, tendremos una estrella enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro.

 

 

Resultado de imagen de nebulosa planetaria NGC 2440

 

 

Como si fuera una mariposa, esta estrella enana blanca comienza su vida envolviéndose en un capullo. Sin embargo, en esta analogía, la estrella sería más bien la oruga y el capullo de gas expulsado la etapa verdaderamente llamativa y hermosa. La nebulosa planetaria NGC 2440 contiene una de las enanas blancas conocidas más calientes. La enana blanca se ve como un punto brillante cerca del centro de la fotografía. Eventualmente, nuestro Sol se convertirá en una “mariposa enana blanca”, pero no en los próximos 5 mil millones de años. Las estrellas conocidas como “enanas blancas” pueden tener diámetros de sólo una centésima del Sol. Son muy densas a pesar de su pequeño tamaño.

Sí, en el Universo son muchas las cosas que existen para nuestro asombro y, no pocas veces, nuestras mentes tienen que hacer un alto en el camino, para pensar profundamente, hasta llegar a comprender lo que allí existe y como llegó a poder formarse.

 

 

Resultado de imagen de Cygnus X-1.el agujero negro del centro de la Galaxia

 

 

Alrededor del agujero negro puede formarse un disco de acreción cuando cae materia sobre él desde una estrella cercana que, para su mal, se atreve a traspasar el horizonte de sucesos. Es tan enorme la fuerza de gravedad que genera el agujero negroque, en tal circunstancias, literalmente hablando se come a esa estrella compañera próxima. En ese proceso, el agujero negro produce energía predominantemente en longitudes de onda de rayos X a medida que la materia está siendo engullida hacia la singularidad. De hecho, estos rayos X pueden ser detectados por satélites en órbita. Se ha localizado una enorme fuente de rayos X en el centro mismo de nuestra galaxia. En realidad han sido varias las fuentes localizadas allí, a unos 30.000 años luz de nosotros. Son serios candidatos a agujeros negros, siendo el más famoso Cygnus X-1.

 

 

 

Archivo:Accretion disk.jpg

 

 

Esta es una de las representaciones artísticas que nos hacen de Signus X-1. Es un ejemplo clásico de una Binaria de Rayos X, un sistema binario formado por un objeto compacto, que puede ser un agujero negro o una estrella de neutrones, y la estrella supergigante azul azul HDE 226868 de magnitud aparente 8,9. Como en toda binaria de rayos X, no es el agujero negro el que emite los rayos X, sino la materia que está a punto de caer en él. Esta materia (gas de plasma) forma un disco de acreción que orbita alrededor del agujero negro y alcanza temperaturas de millones de Kelvin que, quizás un día lejano aún en el futuro, podamos aprovechar como fuente de energía inagotable.

 

 

Resultado de imagen de En los núcleos de las galaxias

 

 

En los núcleos de las galaxias se han detectado las radiaciones que son propias de la existencia allí de grandes agujeros negros que se tragan toda la materia circundante de gas y polvo e incluso de estrellas vecinas. El espacio a su alrededor se curva y el tiempo se distorsiona.

Existen varias formas teóricamente posibles de agujeros negros.

  • Un agujero negro sin rotación ni carga eléctrica (Schwarzschild).
  • Un agujero negro sin rotación con carga eléctrica (Reissner-Nordström).

En la práctica es más fácil que los agujeros negros estén rotando y que no tengan carga eléctrica, forma conocida como agujero negro de Kerr. Los agujeros negros no son totalmente negros; la teoría sugiere que pueden emitir energía en forma de radiación Hawking.

 

 

La estrella supermasiva, cuando se convierte en un agujero negro se contrae tanto que realmente desaparece de la vista, de ahí su nombre de “agujero negro”. Su enorme densidad genera una fuerza gravitatoria tan descomunal que la velocidad de escape supera a la de la luz, por tal motivo, ni la luz puede escapar de él. En la singularidad, dejan de existir el tiempo y el espacio; podríamos decir que el agujero negro está fuera, apartado de nuestro universo, pero en realidad deja sentir sus efectos ya que, como antes dije, se pueden detectar las radiaciones de rayos X que emite cuando engulle materia de cualquier objeto estelar que se le aproxime más allá del punto límite que se conoce como horizonte de sucesos.

Con la explicación anterior he querido significar que, de acuerdo con la relatividad de Einstein, cabe la posibilidad de que una masa redujera sin límite su tamaño y se autoconfinara en un espacio infinitamente pequeño y que, alrededor de esta, se forme una frontera gravitacional a la que se ha dado el nombre de horizonte de sucesos. He dicho al principio de este apartado que en 1.916, fue Schwarzschild el que marca el límite de este horizonte de sucesos para cualquier cuerpo celeste, magnitud conocida como radio de Schwarzschild que se denota por: 

 

 

Resultado de imagen de el radio de Schwarzschild

 

Siguiendo la fórmula de arriba de la imagen: M es la masa del agujero negroG es la constante gravitacional de Newton, y c2es la velocidad de la luz elevada al cuadrado. Así, el radio de Schwarzschil para el Sol que tiene un diámetro de 1.392.530 Km, sería de sólo tres kilómetros, mientras que el de la Tierra es de 1 cm: si un cuerpo con la masa de la Tierra se comprimiera hasta el extremo de convertirse en una singularidad, la esfera formada por su horizonte de sucesos tendría el modesto tamaño de una bolita o canica de niños. Por otro lado, para una estrella de unas 10 masas solares el radio de Schwarzschild es de unos 30 kilómetros. Que para nuestro Sol, como he dicho antes, se quedaría en sólo tres kilómetros, tal es su grado de encogimiento sobre sí mismo.

Por otra parte, los acontecimientos que ocurren fuera del horizonte de sucesos en un agujero negro, tienen un comportamiento como cualquier otro objeto cósmico de acuerdo a la masa que presente. Por ejemplo, si nuestro Sol se transformara en un agujero negro, la Tierra seguiría con los mismos patrones orbitales que antes de dicha conversión del Sol en agujero negro.

 

 

Resultado de imagen de La singularidad del agujero negro

 

Ahora bien, y en función de la fórmula anteriormente descrita, el horizonte de sucesos se incrementa en la medida que crece la masa del agujero a medida que atrae masa hacia él y se la traga introduciéndola en la singularidad. Las evidencias observacionales nos invitan a pensar que en muchos centros de galaxias se han formado ya inmensos agujeros negrossupermasivos que han acumulado tanta masa (absorciones de materia interestelar y estrellas) que su tamaño másico estaría bordeando el millón de masas solares, pero su radio de Schwarzschil no supera ni las 20 UA (unidad astronómica = 150 millones de Km), mucho menor que nuestro sistema solar.

 

 

Resultado de imagen de La singularidad del agujero negro

 

 

La singularidad es el pico de abajo que llega a desaparecer de la vista, la densidad adquirida por la materia es tan inmensamente grande que, parece como si hubiera entrado en otro mundo. Sin embargo, su infinita fuerza de gravedad se deja sentir y atrae a todos aquellos objetos que, en las cercanias de sus dominios, osen traspasar el horixonte de sucesos, es decir, la línea de irás y no volverás.

Comprender lo que es una singularidad puede resultar muy difícil para una persona alejada de la ciencia en sí.

Es un asunto bastante complejo el de la singularidad en sí misma, y para los lectores más alejados de los quehaceres de la física, será casi imposible aceptarla. En el pasado, no fue fácil su aceptación, a pesar de las conclusiones radicales que expuso Kart Schwarzschild en su trabajo inspirado en la teoría y ecuaciones de Einstein. De hecho, hasta el mismo Einstein dudó de la existencia de tales monstruos cosmológicos. Incluso durante largo tiempo, la comunidad científica lo consideró como una curiosidad teórica. Tuvieron que transcurrir 50 años de conocimientos experimentales y observaciones astronómicas para empezar a creer, sin ningún atisbo de duda, que los agujeros negros existían realmente.

 

 

Resultado de imagen de La singularidad del agujero negro

 

 

Sí, es posible que una vez que hayamos representado la singularidad mediante las matemáticas de la relatividad general, la única otra manera de hacerlo sea en el interior de nuestras mentes, imaginando lo que puede ser. Claro que, también la imagen pueda estar refiriéndose a que, nuestras mentes también son singularidades de la materia que han llegado a ser conscientes.

El concepto mismo de “singularidad” desagradaba a la mayoría de los físicos, pues la idea de una densidad infinita se alejaba de toda comprensión. La naturaleza humana está mejor condicionada a percibir situaciones que se caracterizan por su finitud, cosas que podemos medir y pesar, y que están alojadas dentro de unos límites concretos; serán más grande o más pequeñas pero, todo tiene un comienzo y un final pero… infinito, es difícil de digerir. Además, en la singularidad, según resulta de las ecuaciones, ni existe el tiempo ni existe el espacio. Parece que se tratara de otro universo dentro de nuestro universo toda la región afectada por la singularidad que, eso sí, afecta de manera real al entorno donde está situada y además, no es pacífica, ya que se nutre de cuerpos estelares circundantes que atrae y engulle.

La noción de singularidad empezó a adquirir un mayor crédito cuando Robert Oppenheimer, junto a Hartlan S. Snyder, en el año 1.939 escribieron un artículo anexo de otro anterior de Oppenheimer sobre las estrellas de neutrones. En este último artículo, describió de manera magistral la conclusión de que una estrella con masa suficiente podía colapsarse bajo la acción de su propia gravedad hasta alcanzar un punto adimensional; con la demostración de las ecuaciones descritas en dicho artículo, la demostración quedó servida de forma irrefutable que una estrella lo suficientemente grande, llegado su final al consumir todo su combustible de fusión nuclear, continuaría comprimiéndose bajo su propia gravedad, más allá de los estados de enana blanca o de estrella de neutrones, para convertirse en una singularidad.

 

 

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Aquí un púlsar atrae a una enana roja

 

Estrellas de Neutrones que, con sus campos magnéticos influyen en todo el espacio circundante y, sus pulsos luminosos cuando se dejan ver como púlsares, son como los faros del cielo que avisan a seres de mundos lejanos, que maravillas como esa están ahí.

Los cálculos realizados por Oppenheimer y Snyder para la cantidad de masa que debía tener una estrella para terminar sus días como una singularidad estaban en los límites másicos de M =~ masa solar, estimación que fue corregida posteriormente por otros físicos teóricos que llegaron a la conclusión de que sólo sería posible que una estrella se transformara en singularidad, la que al abandonar su fase de gigante roja retiene una masa residual como menos de 2 – 3 masas solares.

Oppenheimer y Snyder desarrollaron el primer ejemplo explícito de una solución a las ecuaciones de Einstein que describía de manera cierta a un agujero negro, al desarrollar el planteamiento de una nube de polvo colapsante. En su interior, existe una singularidad, pero no es visible desde el exterior, puesto que está rodeada de un horizonte de suceso que no deja que nadie se asome, la vea, y vuelva para contarlo. Lo que traspasa los límites del horizonte de sucesos, ha tomado el camino sin retorno. Su destino irreversible, la singularidad de la que pasará a formar parte.

Resultado de imagen de En los alrededores de un agujero negro

 

 

Alrededor de un agujero negro, y, en objetos cercanos a él, se pueden ver efectos extraordinarios que finalizan con su desaparición dentro del Agujero Negro que, los engulle y cada vez se hace más y más poderoso. Algunos son verdaderos monstruos del Universo y llegan a poseer miles de millones de masas solares. ¿Os imaginais dar un paseo por sus cercanias?

Desde entonces, muchos han sido los físicos que se han especializado profundizando en las matemáticas relativas a los agujeros negros. John Malher (que los bautizó como agujeros negros), Roger Penrose, Stephen Hawking, Kip S. Thorne, Kerr y muchos otros nombres que ahora no recuerdo, han contribuido de manera muy notable al conocimiento de los agujeros negros, las cuestiones que de ellas se derivan y otras consecuencias de densidad, energía, gravedad, ondas gravitacionales, etc, que son deducidas a partir de estos fenómenos del cosmos.

 

Se afirma que las singularidades se encuentran rodeadas por un horizonte de sucesos, pero para un observador, en esencia, no puede ver nunca la singularidad desde el exterior. Específicamente implica que hay alguna región incapaz de enviar señales al infinito exterior. La limitación de esta región es el horizonte de sucesos, tras ella se encuentra atrapado el pasado y el infinito nulo futuro. Lo anterior nos hace distinguir que en esta frontera se deberían reunir las características siguientes:

  • debe ser una superficie nula donde es pareja, generada por geodésicas nulas;
  • contiene una geodésica nula de futuro sin fin, que se origina a partir de cada punto en el que no es pareja, y que
  • el área de secciones transversales espaciales jamás pueden disminuir a lo largo del tiempo.

Todo esto ha sido demostrado matemáticamente por Israel, 1.967; Carter, 1.971; Robinson, 1.975; y Hawking, 1.978 con límite futuro asintótico de tal espaciotiempo como el espaciotiempo de Kerr, lo que resulta notable, pues la métrica de Kerr es una hermosa y exacta formulación para las ecuaciones de vacío de Einstein y, como un tema que se relaciona con la entropía en los agujeros negros.

Resultado de imagen de El espacio se distorsiona en un agujero negroResultado de imagen de El espacio se distorsiona en un agujero negro

 

 

El espacio se distorsiona en presencia de grandes masas. ¿Qué transformaciones no sufrirá en presencia de un Agujero Negro?

No resulta arriesgado afirmar que existen variables en las formas de las singularidades que, según las formuladas por Oppenheimer y su colaborador Snyder, después las de kerr y más tarde otros, todas podrían existir como un mismo objeto que se presenta en distintas formas o maneras.

Ahora bien, para que un ente, un objeto o un observador pueda introducirse dentro de una singularidad como un agujero negro, en cualquiera que fuese su forma, tendría que traspasar el radio de Schwarzschild (las fronteras matemáticas del horizonte de sucesos), cuya velocidad de escape es igual a la de la luz, aunque esta tampoco puede salir de allí una vez atrapada dentro de los límites fronterizos determinados por el radio. Este radio de Schwarzschild puede ser calculado usándose la ecuación para la velocidad de escape

 

 

foto

 

Cada cuerpo, según su masa, exige una velocidad para poder escapar de él. La Tierra exige 11 km/s

 

Para el caso de fotones u objeto sin masa, tales como neutrinos, se sustituye la velocidad de escape por la de la luz c2.

La velocidad de escape está referida a la velocidad mínima requerida para escapar de un campo gravitacional. El objeto que escapa puede ser cualquier cosa, desde una molécula de gas a una nave espacial. Como antes he reflejado está dada por , donde G es la constante gravitacional, M es la masa del cuerpo y R es la distancia del objeto que escapa del centro del cuerpo del que pretende escapar (del núcleo). Un objeto que se mueva a velocidad menor a la de escape entra en una órbita elíptica; si se mueve a una velocidad exactamente igual a la de escape, sigue una órbita parabólica, y si el objeto supera la velocidad de escape, se mueve en una trayectoria hiperbólica.

 

Así hemos comprendido que, a mayor masa del cuerpo del que se pretende escapar, mayor será la velocidad que necesitamos para escapar de él. Veamos algunas:

 

 

Objeto Velocidad de escape
La Tierra ………….11,18 Km/s
El Sol ………….617,3 Km/s
Júpiter ……………59,6 Km/s
Saturno ……………35,6 Km/s
Venus ………….10,36 Km/s
Agujero negro ….+ de 299.000 Km/s

 

 

Ponernos a comentar sobre objetos y fenómenos que en el Universo están presentes, puede llegar a sar fascinante. A medida que nos sumergimos en las complejidades de las cosas, los procesos mediante los cuáles cambian para convertirse en otras diferentes de las que en un principio eran, los ritmos y energías, las fuerzas fundamentales que actúan sobre ellos… ¡Es una maravilla!

emilio silvera

Frases para recordar

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En la boca, miel, y tinta en el papel

Se recomienda que en el trato se utilicen las mejores palabras, pero que a la par se tomen todas las garantías de que se nos ha entendido bien.

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En esta vida, todo es verdad, y todo es mentira

Así lo afirma en su título, una famosa comedia de Calderón. Y Campoamor, más de dos siglos después, lo recordaba en popularísimo verso:

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Y es que en el mundo traidor

Nada hay verdad ni mentira;

Todo es según el color

Del cristal con que se mira.

Que verdad es que,

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 Si la una estudia y la otra duerme… ¡Sus futuros serán diferentes!

Cada maestrillo tiene su librillo

Indica la diversidad de los modos de pensar y obrar que tienen los hombres, conforme a su particular talante.

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Cada cosa para su cosa

Dice que es inexcusable la adecuación de los medios a los fines, y no al revés, como lo hacía aquel Obispo del cuento,que en lugar de abonar sus tierras, las regaba con bendiciones, en contraste con el vecino, un humilde labriego, que estercolaba las suyas con generosidad. Y como el prelado, perplejo ante el dispar aspecto que ofrecían ambos pagos, le preguntase a su vecino qué hacía para que su tierra creciese con tanto vigor, respondió el rústico: “Solo estercolar a comnciencia, ilustrísima. Así que ya lo ve: Más vale cagajón de borrico que bendición de obispo.

Muchos de estos dichos antiguos, aún hoy, nos pueden enseñar algunas cosas.

¡Cómo me gustaría conocer la historia de la vida en nuestro mundo!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El origen    ~    Comentarios Comments (0)

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Resultado de imagen de MIrando por el TelescopioResultado de imagen de Maravillas vistas al microscopioResultado de imagen de Maravillas vistas al microscopio

Podemos admirar grandes nebulosas en el espacio, las neuronas de nuestro cerebro, granos de arena y cualquier cosa que podamos imaginar para poder comprender la realidad de cçomo son las cosas. Allí donde nuestros sentidos no llegan lo hacen por ellos los ingenios tecnológicos que hemos inventado para suplir nuestras carencias.

No pocas veces nos maravillamos al observar las cosas que vemos a nuestro alrededor y que podemos captar a través de potentes telescopios en los confines del Universo. También nuestro asombro es grande si miramos a través de microscopio y podemos ver el diminuto universo de lo muy pequeño. Todo ello, nos lleva a un viaje que va desde el asombro hasta la curiosidad pasando por nuestra inmensa ignorancia. Para mí, la explicación científica de la larga historia de la vida, por ejemplo, tiene tanto valor narrativo como misterio. Pero, ¿es realmente cierto que la ignorancia supera al conocimiento como camino más directo hacia el asombro? Sí, tenemos que afirmar en ese punto, toda vez que, con el paso del tiempo y el aumento de nuestros conocimientos sobre el “misterio de las cosas”, nuestra sabiduría crece y la capacidad de asombro disminuye.

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Simplemente pensamos en los Dinosaurios y la imaginación nos transporta hacia atrás en el tiempo, a unos 200 millones de años, en los períodos conocidos como Triásico y Jurásico, aquellas criaturas vivían plácidamente hasta que, hace ahora 65 millones de años, cuando esas moles vivientes de inmensas dimensiones, deambulaban por los bosques mesozoicos por los que discurrían bestias prodigiosas, un meteorito caído en el Yucatán (México) acabo con lo que, para nosotros, hubiera sido una pesadilla.

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Pero no nos desviemos de lo esencial, más antiguos aún son los trilobites, esos monarcas de los mares cámbricos que correteaban por los arrecifes tropicales hace 500 millones de años. Los fósiles de animales reclamados por la cultura popular tanto como por la Ciencia, nos ofrece una crónica biológica de gran calado. Sin embargo, los fósiles sólo registran los capítulos más recientes de la colosal épica evolutiva de la Tierra. La historia completa de la vida abarca nada menos que 4.000 millones de años, desde los extraños mundos de los océanos sulfurosos que se extendían bajo una atmósfera asfixiante, pasando por bacterias que respiraban hierro y quimeras microscópicas, hasta llegar por fin hasta nuestro familiar mundo de oxígeno y ozono, de valles boscosos, de animales que nadan, corren o vuelan. Ni Sheherazade habría imaginado un cuento más fascinante.

Pero la historia no está completa en su versión actual. No puede estarlo, toda vez que cada nuevo dato, cada nuevo descubrimiento fruto de un arduo trabajo seguido de una intensa  investigación que siempre, plantea nuevas preguntas al encontrarnos con puertas cerradas de las que no tenemos la llave.

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John  Archibald Wheeler, uno de los físicos más destacados del pasado siglo XX, acostumbraba a señalar que vivíamos en una isla rodeada de un mar de ignorancia. La metáfora tiene un sugerente colorario: a medida que la isla se hace más grande por la acumulación, pieza a pieza, de nuevo conocimiento, su línea de costa –la frontera entre el conocimiento y la ignorancia- se expande proporcionalmente. Es mucho lo que desconocemos todavía de la historia de la vida, y lo mismo podrán decir nuestros nietos. Claro que, si conociéramos todo lo que nos queda por conocer, el interés científico habría llegado a su final. Sin embargo, estamos lejos de que eso sea así.

Es fascinante sumergirse en el pasado, en la historia de la vida mucho antes de los Dinosaurios, antes de los trilobites, antes siquiera de que hubiese animales de cualquier tipo. Hay que comenzar la historia con la diversificación inicial de los animales en los mares cámbricos, y, para poder entenderlo, de ahí la historia nos lleva hacia rocas muy antiguas que se formaron en océanos muy primitivos que llevan la huella escondida de la historia más profunda de la vida en nuestro planeta.

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Los registros fragmentarios de organismos primigenios nos dan motivo para cavilar sobre el origen de la vida antes de ascender por el tiempo geológico tras un rastro de  fósiles y moléculas que nos conducirán de nuevo a la “explosión” cámbrica de la vida animal, a la que actualmente se considera tanto culminación de la larga Historia precámbrica de la vida como desviación radical de ella.

Para mí, la historia científica de la creación es una narración apasionante que, correctamente explicada, nos ayuda a comprender no sólo nuestro pasado biológico sino también la Tierra y la vida que nos rodea en la actualidad. La diversidad biológica contemporánea es el producto de cuatro mil millones de años de evolución. Somos parte de ese legado; al intentar comprender la larga historia evolutiva de la Tierra, comenzamos a comprender nuestro propio lugar en el mundo y nuestra responsabilidad como administradores del planeta.

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El estudio de los orígenes de la vida no es nada trivial, y, decir: las bacterias engendraron a los protozoos, los protozoos a los invertebrados, los invertebrados engendraron a los peces, y así sucesivamente. Tales listas de conocimientos pueden ser memorizados pero, en realidad, dejan poco espacio para pensar. Por esa razón, hay que tomar otros caminos que nos lleven, paso a paso, por los senderos evolutivos de la más tradicional empresa científica que, se entrelazan con las nuevas ideas nacidas de la biología molecular y la geoquímica. Y, a todo esto, tenemos los datos que subyacen en el principio de todo: la materia compleja necesaria para que la vida pudiera surgir, las transiciones de fase que llevaron desde el primario hidrógeno hasta el complejo Carbono, Nitrógeno, Oxígeno, Boro, y otros…sólo fue posible fabricarlos en los hornos nucleares de las estrellas y en explosiones de supernovas que, a temperaturas enormes, sembraron el espacio interestelar de estos elementos complejos que, más tarde, formaron planetas que, bajo ciertas condiciones, permitieron el surgir de la vida.

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La Tierra se estaba enfriando todavía cuando surgieron aquellas primeras células replicantes que diieron comienzo a la fascinante historia de la Vida en nuestro planeta (al menos eso es lo que se deduce de los datos obtenidos en todas las investigaciones).

Claro que, la Tierra que conocemos hoy, nada tiene que ver con aquella otra Tierra en la que, a partir de la materia inerte y bajo ciertas condiciones, pudo surgir la primera célula capaz de replicarse. Los huesos de los Dinosaurios son grandes y espectaculares, si te pones a pensar en ellos te pueden mantener despierto por las noches elucubrando sobre su mundo y aquellos panoramas de frondosos bosques por los que, todo tipo de animales de dimensiones desmesuradas, deambulaban buscando su sustento que, no siempre era vegetal. Si lo pensamos bien, aquel mundo, no difería mucho de este nuestro. Contrasta con él la historia profunda de la Tierra, que nos cuentan fósiles microscópicos y sutiles señales químicas y que es, pese a ello, un relato dramático, una sucesión de mundos desaparecidos que, por medio de la transformación de la atmósfera y una revolución biológica, nos trae hasta el mundo que conocemos hoy.

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¿Cómo podemos llegar a comprender acontecimientos que se produjeron hace miles de millones de años? Una cosa es aprender que en las llanuras mareales de hace mil quinientos millones de años vivían bacterias fotosintéticas, y otra muy distinta entender cómo se infiere que unos fósiles microscópicos pertenecen a bacterias fotosintéticas, cómo se averigua que las rocas que las rodean se formaron en antiguas llanuras mareales y cómo se estima su edad en miles de millones de años. El conocimiento que actualmente tenemos, ha costado un alto precio de muchas horas de trabajo, investigación profunda, largos y tediosos viajes no siempre con medios adecuados y, sobre todo, una carga enorme de curiosidad por saber. En tanto que empresa humana, este es también un relato de una exploración que se extiende desde el espacio interior de las moléculas al espacio literalmente exterior de Marte y otros planetas. Frías noches vividas en Siberia, largas caminatas en China, sufridas expediciones por África y múltiples viajes a casi todos los rincones del mundo a la búsqueda de la huella reveladora que nos lleve por el camino inequívoco de nuestros orígenes, es parte del precio que hemos tenido que pagar y que seguimos pagando. Esto sin mencionar las largas noches de Laboratorio que, empalmadas con los días, suponen muchos años de investigación.

Está claro que todo es la historia de la coevolución de la Tierra y de la Vida. Tanto los organismos como el ambiente han cambiado drásticamente con el tiempo, a menudo de forma concertada. Los cambios del clima, la geología e incluso la composición de la atmósfera y de los océanos han influido en el curso de la evolución, del mismo modo que las innovaciones biológicas han influido, a su vez, en la historia del medio ambiente. La impresión general que surge de la larga historia de nuestro planeta es las interacciones entre organismos y ambientes. La épica evolutiva que registran los fósiles refleja tan bien como cualquier otra cosa la continua acción recíproca entre las posibilidades genéticas y las oportunidades ecológicas.

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Varios equipos de investigadores ha explicado como llegó el fosfato a las moléculas de ADN, un paso fundamental para entender cómo aparecieron los primeros organismos vivos. Estromatolitos como los de la imagen, en el Parque Nacional Yalgorup, en Australia, son los seres vivos de más antigüedad que han dejado vestigios.

Esta visión amplia general de la historia biológica nos proporciona el tema de mayor calado. La vida nació por mediación de procesos físicos en la Tierra primigenia. Estos mismos procesos –tectónicos, oceanográficos y atmosféricos – sustentaron la vida era tras era al tiempo que modificaban continuamente la superficie de la Tierra.

Por fin,  la vida se expandió y diversificó hasta convertirse en una fuerza planetaria por derecho propio, uniéndose a los procesos tectónicos y físico-químicos en la transformación de la atmósfera y los océanos.

A mi entender, el surgimiento de la vida no es, de ninguna manera, una característica definitoria de nuestro planeta, la Tierra. En cualquier sitio del Universo, en cualquiera de los miles de cientos de millones de planetas que en las innumerables galaxias están situados, en cualquiera digo, ha podido, al igual que en la Tierra, surgir formas de vida que han evolucionados como aquí sucedió. No olvidemos que, las leyes de la Naturaleza y las Constantes Universales, son las mismas en cualquier parte del Universo por muy lejos que esta se encuentre y, pienso que, cualquier planeta situado a 13.000 millones de años-luz de nosotros, puede albergar formas de vida que, también podrían ser conscientes de SER.

La célula de la que venimos todos

 

La célula de la que venimos todos

La vida pudo aparecer muchas veces en distintos lugares en las condiciones de la Tierra primitiva. Probablemente se dieron distintos tipos de sistemas orgánicos complejos y terminó prevaleciendo la bioquímica que conocemos hoy.

Cuando se estudia a fondo, desde el más remoto de los orígenes el surgir de la vida y cómo ha podido evolucionar hasta desembocar en los seres humanos que hoy predominan, como seres inteligentes en el planeta Tierra, más asombro y humildad acompañan mis pensamientos de esas “increíbles” historias de la creación que nos ofrece la Ciencia que, por otra parte, es la única fuente fiable para saber dónde reside las fuente de la verdad.

Está claro que no podemos pararnos aquí y ahora a construir un árbol de la vida y explicar todas las posibles ramificaciones en él implicadas. Ese árbol existe y se ha podido recomponer a partir de cientos de miles de comparaciones entre secuencias de nucleótidos de genes de diversos organismos, las plantas y los animales quedan reducidos a brotes en la punta de una sola de las ramas, la eucariota.

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La mayor diversidad de la vida y, por extensión, la mayor parte de su historia, es microbiana, así que, antes de empezar por hablar de nosotros mismos, no estaría de más conocer algo sobre las bacterias y las arqueas, esos diminutos arquitectos de los ecosistemas terrestres.

Ya en días pasado dejé aquí un breve (pero profundo comentario) resumen sobre el mundo de Eucaria (al que pertenecemos nosotros junto con las plantas, los hongos y los protozoos, y, desde luego, explicaba bien el metabolismo que tenemos y que, se mire como se mire, es muy inferior al metabolismo de las bacterias y al grupo fotosintético que, dicho de manera sencilla, al contrario que nosotros, pueden vivir casi en cualquier parte.

Aquí lo dejo por hoy, en una próxima oportunidad nos dedicaremos a explicar algo sobre el mundo procariota que, os recomiendo no os lo perdáis.

emilio silvera