lunes, 3 de marzo de 2014

The Big Bang Theory (II)

La semana pasada relatamos el primer episodio de la Historia de Todo y hablamos de la Gran Explosión que dio lugar al nacimiento del Universo. También vimos algunos ejemplos de cómo la Ciencia nos ayuda a ver más allá de lo que nos permiten ver nuestros ojos, a entender con detalle lo que pasó en un tiempo en que aún no había nadie, a comprender el comportamiento tanto de las minúsculas partículas subatómicas como de las gigantescas nubes de Hidrógeno… Hoy relataremos el siguiente episodio de nuestra Historia, en el que nos moveremos en la escala cosmológica de Tiempo, la que rige las vidas de las estrellas y galaxias, que se miden en miles de millones de años.
Han pasado unos 800 Ma (millones de años) desde el Big Bang, y han aparecido ya las primeras estrellas y galaxias (y seguirán apareciendo y desapareciendo aquí y allá, a lo largo y ancho del Universo, hasta el momento presente). Como ya comentamos, todas las estrellas empiezan fusionando en su centro núcleos de Hidrógeno para producir núcleos de Helio y una gran cantidad de energía, energía que se opone a la fuerza gravitatoria que amenaza con colapsar la estrella. Dependiendo de si la masa del astro en cuestión es o no suficientemente grande, se pueden producir en su interior reacciones de fusión nuclear que originan otros elementos de la Tabla Periódica como Carbono, Neon, Oxígeno o Silicio, que se van situando en capas concéntricas. En caso de que una estrella muy masiva empiece a generar Hierro en su centro, la fusión se va apagando poco a poco y la enorme gravedad hace que los protones del hierro se transformen en neutrones, produciéndose una explosión de supernova cuyas tremendas ondas de choque son la única forma de sintetizar elementos más pesados que el Hierro, tales como Oro, Platino, Uranio o Plomo. Muchos de estos elementos pesados generados en las estrellas y en las supernovas y dispersados después por el espacio interestelar son parte indispensable de los seres vivos, razón por la cual se dice que estamos hechos de polvo de estrellas.

 
Se estima que nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene unos 12.600 Ma de edad, aunque su disco plano con brazos en espiral se forma hace unos 8.800 Ma. Tiene actualmente un radio de unos 50.000 ó 60.000 años-luz, y nosotros estamos en el brazo de Orión, a 27.000 años-luz del centro (es decir, ni muy lejos ni muy cerca). En esta nuestra humilde zona de la galaxia explota hace unos 4.600 Ma una supernova cuyas ondas expansivas alteran la densidad de una nube de Hidrógeno molecular cercana, intensificándose la atracción entre moléculas e iniciándose así el proceso de formación de nuestra estrella y el sistema planetario que orbita en torno a ella; resulta muy poético que sea la muerte de una estrella la que dé lugar al nacimiento de otras a su alrededor. Por tanto, vemos que nuestro Sol no es una estrella de primera generación, ya que la nube de gas de la que surge el Sistema Solar contiene, aparte de Hidrógeno y Helio, pequeñas cantidades de elementos más pesados.
En los siguientes 10 Ma se van formando en la zona exterior del sistema los planetas gigantes gaseosos, como Júpiter y Saturno, compuestos de moléculas relativamente volátiles. El Sol se enciende con la fusión del Hidrógeno unos 50 Ma después del inicio de su formación. Los planetas rocosos tardan un poco más, unos 100 Ma, en terminar de formarse en la zona más cercana al calor del Sol, que evapora las moléculas hechas de elementos ligeros pero no las más pesadas. Estos planetas rocosos son de menor tamaño e inicialmente su número es muy alto, de entre cincuenta y cien, lo que da lugar a una época de gran violencia en la que las colisiones son muy frecuentes; a este periodo se le conoce como Titanomaquia, la Guerra de los Titanes, y dura unos 30 Ma durante los cuales los planetas grandes se van comiendo a los pequeños… pero no adelantemos acontecimientos y volvamos un poco hacia atrás en el Tiempo.
 
 
¿Cómo nace la Tierra? Inicialmente no es sino una nube de motas de polvo que flotan en el espacio girando alrededor del Sol y que se van atrayendo unas a otras, más por fuerzas de tipo electrostático (como las que observamos a veces cuando nos quitamos el pijama) que por atracción gravitatoria, muy débil aún para masas tan pequeñas. Estas mismas cargas de electricidad estática que se generan por las colisiones de las partículas dan lugar a veces a chispas y relámpagos que las fusionan en pequeños granos y después en rocas. Cuando estas rocas tienen el tamaño de unas pocas manzanas de casas es ya la gravedad la principal responsable de que se sigan atrayendo mutuamente, agregándose además cada vez más rápido. Al llegar la proto-Tierra a un tamaño de unos pocos cientos de kilómetros, los efectos gravitatorios sobre su superficie son tan grandes que producen colapsos internos y fracturas de las rocas, y su forma inicialmente irregular se va volviendo poco a poco más esférica. La energía de los constantes choques con los asteroides a los que atrae hace que su superficie se vuelva más y más caliente y se cubra de materiales fundidos. El adoptar una forma líquida permite al Hierro separarse de los demás minerales: el Hierro fundido, más denso y pesado, se hunde hacia el centro del planeta, mientras que la roca fundida o magma tiende a subir hacia la superficie. La parte más interior del recién formado núcleo de Hierro líquido se solidificará millones de años después, cuando empiece a perder energía y a enfriarse, y el movimiento relativo de las distintas capas concéntricas de Hierro generará el campo magnético terrestre.
 
 
Y llegamos, ahora sí, a la Titanomaquia, hace unos 4.500 Ma, una etapa de caos en la que mundos enteros colisionan de manera frecuente. Es en esta época cuando se forma nuestro único satélite, y la hipótesis más aceptada por los científicos defiende que otro planeta del tamaño de Marte llamado Tea (en honor a la madre de la diosa lunar Selene en la mitología griega) chocó de refilón con la Tierra. Es el evento más violento que ha conocido nuestro planeta en toda su Historia, cien millones de veces peor que el impacto que acabó con los dinosaurios, y aun así podría haber sido mucho peor: si Tea nos hubiera golpeado de lleno podríamos ser ahora mismo un segundo cinturón de asteroides en el Sistema Solar. Con la colisión, gran cantidad de fragmentos del manto terrestre salen despedidos y se ponen a girar en torno a la Tierra herida; el eje de rotación del planeta se ha inclinado respecto a su plano de giro en torno al Sol, lo cual dará lugar a las estaciones del año. Poco a poco los fragmentos se van juntando en dos satélites distintos que acompañan a la Tierra durante millones de años, aunque al final chocan también y se unen entre sí, dando lugar a la Luna que conocemos. Nuestro satélite es inusualmente grande en comparación con otros del Sistema Solar, lo cual estabiliza a nuestro planeta en su rotación y da lugar a unas estaciones bastante regulares.
En un principio la Tierra no tiene agua, ya que ésta ha sido evaporada por el Sol en toda la zona interior del sistema planetario; en la parte exterior, sin embargo, hay cometas y asteroides con agua en forma de hielo. Hace unos 4.000 Ma, los enormes planetas gaseosos se van asentando en trayectorias cada vez más estables: Júpiter y Saturno actúan de forma combinada sobre Neptuno cambiando su órbita, y en el proceso lanzan montones de asteroides en todas direcciones, también hacia aquí. Es así como nos llega el agua, que a esta distancia del Sol adopta el estado líquido. La cantidad que recibimos es bastante pero no demasiada, de manera que una parte de la superficie sólida terrestre queda por encima del nivel de los océanos primigenios. Estos océanos, junto con la formación de placas en la corteza terrestre y la generación de una atmósfera primitiva, favorecen la aparición de la primera Vida hace poco más de 3.500 Ma, justo después de finalizar la etapa de bombardeo de asteroides.
 
 
Pasamos así a un nuevo episodio de nuestro relato, el de la Evolución de la Vida en la Tierra, un tema que ya tocamos hace meses en La Belleza y el Tiempo. Algunos estudiosos con un enfoque interdisciplinar amplían este concepto a un nivel más general y se refieren con el nombre de Evolución Cósmica a la totalidad del proceso por el cual aumenta la complejidad de los sistemas y estructuras del Universo, desde el Big Bang hasta la Humanidad actual, incorporando por tanto la Física (de la que estamos hablando), la Biología (de la que ya hemos hablado) y la Cultura (de la que hablaremos más adelante) a esta visión unificada de todo lo que existe.
Desde su nacimiento, el Sistema Solar ha completado unas dieciocho o veinte vueltas en su movimiento (a 220 kilómetros por segundo) en torno al centro de la Vía Láctea, a razón de 240 Ma de duración cada ciclo. Desde la aparición de los humanos sobre la Tierra nuestro sistema no ha dado todavía ni una milésima de vuelta. Y mientras tanto el Universo sigue aún en expansión: el Big Bang continúa… Como recalco una y otra vez en el blog, cuando pienso en toda esta Gran Historia que nos ha conducido hasta donde estamos hoy me asalta una mezcla de humildad y gratitud: humildad por comprender que no somos nadie comparados con la grandiosidad del Tiempo y el Espacio; y gratitud debido a la enorme suerte que tenemos por el mero hecho de existir aquí y en este mismo momento. De eso precisamente, de nuestra buena suerte, hablaremos la próxima semana en la tercera y última entrega.

4 comentarios:

naturalesprofe dijo...

Aquí ya nos vamos entendiendo mejor (esta parte ya se mete en más en mi campo :)Muy buena entrada Kalonauta. Y muchas gracias por la referencia a mi entrada "Somos polvo de estrellas". Baciamano...con tutto il rispetto...

Kalonauta dijo...


Va bene, va bene, caro amico... Lo del enlace a tu blog lo hago encantado... Pero ya sabes que quizás algún día -y ese día puede que no llegue nunca- acudiré a ti y entonces serás tú el que tenga que ayudarme...

¡Que no, que es coña! Un auténtico placer, Rojo. Y me alegro de que te esté gustando la entrada por ahora. :-)

¡Un abrazo!

Cancro dijo...

A mí me sigue costando creer que la luna es un trozo de la tierra...

Kalonauta dijo...


Hola, Cancro

La teoría del impacto con Tea, propuesta en los años 80, no es segura 100%, pero sí es la más aceptada por ahora porque explica un gran número de datos experimentales recogidos en las últimas décadas. Parece ser que la Luna, a pesar de tener un gran tamaño, presenta un núcleo de Hierro demasiado pequeño; y además su composición de isótopos de oxígeno y tungsteno es prácticamente idéntica a la de las capas exteriores de la Tierra, y a la vez muy diferente de la de otros cuerpos cercanos como Marte o el asteroide gigante Vesta. Esto parece indicar que Tea chocó contra la Tierra, quedando incrustada en ella y arrancando gran cantidad de fragmentos de nuestra corteza y manto (pero no del núcleo), que acabaron atrayéndose en una órbita estable y formando la Luna.

¡Nos vemos!