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Cosmos: Otros Mundos 2 (2020) La Zona Habitable del Sistema Solar, cómo se está alejando de la Tierra y cómo nos veremos obligados a viajar a otras estrellas.

Creada25-03-2020
Modificada25-03-2020
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Agosto5

Reseña del Documental Zona Habitable de la serie Cosmos: Otros Mundos

Presentador

Neil deGrasse Tyson

La Efímera Sutileza de la Zona Habitable

Documental de la serie Cosmos: Otros Mundos (E2, 2020) en el que Neil deGrasse Tyson nos describe la Zona Habitable del Sistema Solar y cómo se está empezando a alejar de la Tierra. También plantea la necesidad y varias posibilidades para que algún día podamos viajar a otras estrellas.

Las Fosas SiberianasHace 4.000 Ma, la Tierra era un planeta inhóspito y poco prometedor. Cubierto de volcanes, mares de lava y bombardeado por asteroides, nadie hubiera imaginado que en ella pudiera llegar algún día a aparecer la Vida.

Venus, en cambio, era mucho más habitable. Tenía atmósfera y estaba a una distancia del Sol que permitía la presencia de agua líquida formando grandes océanos.

Estaba en la Zona Templada del Sistema Solar, una zona en la que las radiaciones solares eran lo bastante altas para que el agua de la superficie estuviera en estado líquido. Ni demasiado fría para que se congelara en gigantescos glaciares ni demasiado caliente para que se convirtiera en vapor.

Pero el Sol no tiene siempre la misma intensidad. Conforme su núcleo de fusión se va haciendo más grande, su radiación es cada vez más intensa, calculándose en un 10% de aumento de la intensidad cada Mil Ma.

La Zona Templada del Sol se va ampliando, y pronto se alejó del planeta Venus, condenándolo a la evaporación de sus océanos y a sufrir un intenso efecto invernadero.

Hace unos 3 Ga la Zona Templada alcanzó a la órbita de la Tierra. Desde entonces es Habitable, hay océanos de agua líquida en los que ha sido posible la evolución de la Vida.

La Zona Templada se sigue alejando del Sol, a 1 metro por año, y dentro de varios cientos de Ma empezaremos a estar en una zona cada vez más caliente, hasta que los océanos se evaporen.

Y lo mismo ocurrirá en cualquier planeta que orbite una estrella similar a nuestro Sol.

Insolación y Desolación

El Universo Crea. Después Destruye. Y con los restos vuelve a Crear.

Dentro de 4~5 Ga el Sol se expandirá para convertirse en una Gigante Roja. Su Fuerza Gravitatoria, diluida en un volumen mucho más grande, será ligeramente menor y los planetas más cercanos, Mercurio y Venus, se alejarán ligeramente del Sol. Durante un tiempo.

Conforme el volumen del Sol aumente, alcanzará y engullirá a Mercurio, y después a Venus. Quizás hasta a la Tierra.

La Zona Templada estará mucho más lejos, alcanzando la órbita de Júpiter. El Viento Solar, mucho más intenso que hoy en día, irá arrancando jirones de la atmósfera superior, dejando a la vista su superficie sólida.

Por su tamaño y composición, no se convertirá en un planeta habitable, pero sí lo harán sus lunas.

Europa y Calixto, actualmente cubiertas de hielo, verán éste fundirse para formar mares y océanos. Y Ganímedes.

Incluso en el lejano Saturno, desprovisto para entonces de sus anillos, sus lunas se volverán más cálidas.

Tritón seguirá siendo un planeta frío y helado, pero no mucho más que los inviernos de New York. Sus días durarían 144 horas, y los inviernos serán de 50 años, pero con refugios adecuados podría ser habitable. Durante un tiempo.

Dentro de 7 Ga el Sol Gigante Rojo se desprenderá de sus capas exteriores y se convertirá en una pequeña estrella blanca. Su zona Templada se reducirá, abandonando las lunas de Júpiter y Saturno a la congelación y la oscuridad.

Si seguimos aquí, tendremos que buscar un nuevo hogar. En otras Estrellas.

Exploradores de la Inmensidad

Hasta ahora, los humanos sólo hemos podido llegar hasta la Luna.

La estrella más cercana se encuentra 100 Millones de veces más lejos. ¿Podríamos superar una distancia tan inmensa?

Ya lo hemos hecho.

Hace 10.000 años, en la China continental vivía el pueblo Lapita, que prosperó y aumentó su población. El exceso de población llevó a que muchos grupos emigraran al Sur, estableciéndose en las costas del Mar de China. Por algún motivo, sea por cambios climáticos, aumento de población, hostilidad de vecinos, o por pura curiosidad y afán de aventuras, viajaron muchísimo más lejos.

Construyeron balsas y catamaranes, impulsados por velas, en los que cargaron alimentos para largos viajes y se lanzaron al océano. Probablemente muchos fracasaron en su empeño, pero algunos consiguieron llegar a las islas de Taiwan y Filipinas. Y desde ahí, en sucesivas exploraciones, llegaron a descubrir y colonizar islas tan alejadas como Samoa, Hawai, Tahití, Nueva Zelanda y hasta las lejanas islas de Pitcairn y Pascua.

Cuando se perdió la comunicación entre ellos, sus idiomas evolucionaron en direcciones divergentes, haciéndose ininteligibles entre sí, pero una única palabra es común en todos los idiomas de las islas polinesias: Navegar.

El Telescopio Cósmico

Para estudiar otros mundos usamos telescopios. Galileo Galilei fabricó un pequeño telescopio que tenía 30 aumentos. Con él pudo distinguir las lunas de Júpiter y los Anillos de Saturno.

Actualmente sabemos cómo podríamos construir un Telescopio Cósmico de 80 Terámetros (80.000 Millones de Km) de largo, capaz de conseguir Cien Mil Millones de Aumentos.

Bastaría usar la lente gravitatoria que forma nuestro mismo Sol.

Anillo de EinsteinAlbert Einstein descubrió que las masas curvan el espacio, y los rayos de luz, al pasar por el espacio deformado se desvían. Si esa deformación es esférica, tal como la provocada por el Sol, el espacio se convierte en una lente que desvía todos los rayos de luz que pasan por su entorno enfocándolos a 80 Tm de distancia.

Allí, a 80 Tm, 530 veces más lejos que la Tierra del Sol, situaríamos un espejo que eclipsaría la intensa luz de nuestro Sol, captando sólo la luz concentrada que ha pasado por su borde, y la enviaría a una cámara que captaría las imágenes procedentes de más allá del Sol.

Con él podríamos enfocar la luz reflejada por planetas lejanos, situados en la órbita de otras estrellas, y distinguir el relieve, las cordilleras, montañas, océanos y ríos. Y quizás sus ciudades.

Aún cuando no encontremos ciudades, podremos analizar con total precisión la composición de su superficie y su atmósfera, saber si hay vegetación y si en el aire hay gases como Oxígeno y Metano, lo que significaría que existen procesos biológicos. Vida.

La observación no será sólo óptica, también radioeléctrica. Podremos ampliar y escuchar las ondas de radio, y analizarlas para saber si están moduladas en amplitud o frecuencia, lo que indicaría que son ondas usadas por seres inteligentes y tecnológicos para sus comunicaciones.

Podremos conocer a nuestros vecinos. ¿Podrán acabar siendo nuestros amigos?

Viaje a Próxima Centauri

A 4 años luz de distancia se encuentra la estrella Próxima Centauri. Es la más cercana a nuestro Sol.

Si la nave Voyager 1, que viaja a 61.000 Km/h (17 Km/s) viajara en esa dirección, tardaría 70.000 años en llegar.

¿Podríamos viajar más rápido, hacer este viaje en el transcurso de una vida?

Sí. Podríamos construir naves impulsadas por Velas Solares.

Velas SolaresUna vela solar es una lámina de varios Km de diámetro y de un espesor mil veces más fino que el plástico de una bolsa de basura. Lo que la impulsa es el empuje de los fotones de nuestro Sol.

Cada fotón da un empuje muy pequeño, pero muchos fotones de forma continua harán que la vela solar aumente lenta pero constantemente su velocidad, pudiendo alcanzar una fracción apreciable de la velocidad de la luz.

Y cuando lleguemos demasiado lejos del Sol para aprovechar su impulso, podremos usar rayos láser para empujar las velas.

Con velas solares podríamos alcanzar Próxima Centauri en sólo unos 20 años.

Exploradores del Infinito

Pero la Galaxia es inmensa. ¿Podríamos viajar aún más lejos?

¿Podríamos superar la Velocidad de la Luz?

Miguel Alcubierre cree que sí. Inspirado por la serie original de Star Trek, y fascinado por el concepto del Motor de Curvatura que impulsaba al Enterprise, en sus estudios de física y matemáticas ha diseñado un modelo conceptual que, si funcionara, permitiría viajar MRL (Más Rápido que la Luz. En inglés se suele usar FTL = Faster Than Light).

Bueno, no exactamente viajar MRL, porque Einstein demostró que en el espacio-tiempo NADA puede viajar MRL. Pero el espacio-tiempo puede deformarse, y cuando lo hace puede hacerlo MRL, como se supone que ocurrió durante la hiperinflación de los primeros instantes del Big Bang.

Nave en un Campo WARPSe trata de construir una nave encapsulada y separada del espacio exterior, y unos motores que alteren la curvatura del espacio, por la proa y por la popa. La nave no se desplazaría respecto a su espacio-tiempo más cercano pero este espacio-tiempo contraería el espacio-tiempo de proa y expandiría el espacio-tiempo de popa, haciendo que, en la práctica, podamos viajar a un año luz de distancia en cuestión de pocas horas.

Si fuera posible podríamos llegar a las más lejanas estrellas de la Vía Láctea en semanas, y visitar las galaxias vecinas en meses.

Y toda Laniakea, el supercúmulo de más de 100.000 galaxias del que forma parte la Vía Láctea y que se extiende por 520 Mal de distancia, quedaría a nuestro alcance en viajes de no más de unos pocos años.

En hawaiano, Laniakea significa 'Cielo Inconmensurable'. Y ese podría ser nuestro destino.

En mi opinión

Es muy de agradecer que, por una vez, a la Zona Habitable del Sistema Solar no la llamen la Zona 'Ricitos de Oro', basándose en el cuento infantil en el que la sopa no estaba ni demasiado fría ni demasiado caliente.

Zona Habitable, Zona Templada

He preferido sustituir las varias referencias a la Zona Habitable y llamarla, como hago desde hace años, Zona Templada.

El concepto de Habitable está referido a nosotros, los humanos. Es un concepto antropocéntrico, chovinista.

La zona que es habitable para unos seres, no siempre lo es para otros. Las praderas no son habitables para los peces, ni el fondo de los océanos para las aves. Y si alguna vez encontramos a seres extraterrestres, tal vez nuestra zona habitable no coincida con la suya.

Por tal motivo prefiero usar una expresión que no sea antropocéntrica.

El concepto de Zona Templada es más apropiado y preciso, es la zona en la que la radiación solar es suficiente para que un planeta tenga agua líquida en la mayor parte de su superficie. Más cerca estaría la Zona Caliente, en la que el agua estaría en forma de vapor. Más lejos la Zona Fría, donde habría planetas de hielo.

La Tierra, en la Zona Templada del Sistema Solar, tiene la mayor parte de su agua en estado líquido, aunque también hay hielo en los polos y las más altas montañas, y vapor en la atmósfera.

Y resulta muy interesante el hecho de que la Zona Templada se aleja del Sol aproximadamente un metro cada año, por lo que en unos cien millones de años, sin habernos movido, podríamos estar ya bastante dentro de la Zona Caliente del Sistema Solar, lo que calentaría tanto el planeta que nos obligaría a buscar uno nuevo al que mudarnos.

No obstante, en la novela Mundo Anillo, de Larry Niven, se nos presenta a la raza de los Titerotes, unos alienígenas que han llegado a dominar la tecnología suficiente para desplazar planetas y situarlos en la órbita que resulte más adecuada para su estrella.

Ahí dejo la idea.

El Foco del Telescopio Cósmico

Tyson explica que situando el observatorio a 80 Terámetros del Sol, 530 veces más lejos que la distancia Sol-Tierra, recibiríamos la luz procedente de estrellas mucho más lejanas situadas en la prolongación de la misma línea.

Precisemos que la distancia focal depende de la masa solar y de la distancia a la que pasen los rayos de luz sobre el horizonte solar. Los rayos que pasen MUY cerca del horizonte solar se enfocarán más cerca. Los que pasen a una distancia muy precisa y determinada, alrededor de todo el disco solar, se enfocarán a 80 Tm. Los que pasen un poquito más lejos se enfocarán a 160 Tm, o a 300 Tm o a 5.000 Tm. Y los que pasen algo más lejos no llegarán a desviarse lo suficiente para enfocarse.

No sólo eso, a 80 Tm de distancia se enfocará la luz de una estrella situada a 500 al que pase a una distancia muy precisa del Sol, pero también la luz de otra estrella situada en la misma dirección a 50.000 al que pase un poquitín más lejos del disco solar.

El resultado será una imagen borrosa similar a la producida por la Aberración cromática.

Aberración CromáticaLa Aberración Cromática es un defecto óptico de las lentes, provocado por el distinto índice de refracción de los distintos colores de la luz. La luz azul se desvía más que la roja, y sus rayos se enfocan más cerca de la lente.

En un telescopio óptico, la Aberración Cromática puede ser corregida con lentes suplementarias con distintos índices de refracción.

En el Telescopio Cósmico, esa aberración no podrá ser corregida de la misma forma, pero la imagen puede ser procesada por sistemas informáticos para separar cada píxel, determinar la distancia al borde solar a la que ha pasado, calcular su desviación efectiva y filtrar los fotones que proceden del objeto que estamos observando, no los que vienen de más cerca o de más lejos.

Veleros Espaciales

La idea de usar Veleros Espaciales para misiones interestelares siempre me ha parecido una idea poco práctica, principalmente por el hecho de que al alejarnos del Sol la fuerza de impulsión descendería según la Ley de La Inversa del Cuadrado. Si a la altura de la Tierra recibimos del Sol 1.365 w/m², a la distancia de Plutón la fuerza sería de sólo 0'9 w/m². Mil veces más lejos, aún en la Nube de Oort, sería insignificante, menos de una millonésima de w/m². Y a partir de la mitad del camino sería más fuerte la fuerza de la estrella situada a proa que la de nuestro Sol.

Y lo de utilizar rayos láser para empujar las velas es lo mismo que usar ventiladores desde el puerto para impulsar un velero. ¿Y si a mitad de viaje las autoridades del puerto deciden apagar el ventilador?

Además, con ventiladores, la mayor parte de la fuerza del viento se perdería por los bordes. Sería mucho más eficiente colocar el ventilador en el barco y soplar hacia popa. O, una genial idea, colocar el ventilador bajo el agua para empujar agua en vez de aire, con lo que conseguiríamos más fuerza de impulsión.

¡Anda, si esto ya está inventado!

Aplicado a una nave espacial, si usáramos rayos láser para impulsarnos lo mejor sería situarlos en la nave y apuntando hacia popa. Y tirar las velas, que serían un estorbo totalmente inútil.

En el colmo, Tyson nos muestra cómo la nave lanza linternas láser hacia popa que se orientan hacia la nave y se encienden para empujar las velas. Pero si calculamos la potencia de los impulsores de esas linternas, por pequeño que sea el consumo de cada una de ellas, toda esa energía sería mucho más eficiente si la aplicamos DESDE la nave. Incluso la luz láser, disparada desde la nave hacia popa, dará más empuje que si desde la popa intentamos soplar en las velas.

En fin, dejemos los veleros, náuticos o espaciales, para el ocio y las vacaciones, y para lo práctico usemos los mucho más eficientes motores a reacción, sea con impulsión de plasma, iones o fotones.

Con motores iónicos o fotónicos de suficiente potencia, consiguiendo aceleraciones de unos pocos cm/s², podríamos emprender viajes a las estrellas cercanas en períodos de tiempo relativamente cortos, unas pocas décadas. Podéis comprobarlo con la calculadora de Aceleración de Naves Espaciales.

Espero que Tyson y los productores del documental no se sientan ofendidos por esta crítica. Lo que creo es que han tenido una idea muy bonita, ¿a quién no le gustan los veleros?, y no la han analizado por completo para darse cuenta de lo poco práctica que es.

El Motor de Curvatura

En 1990 escribí una novela de Ciencia Ficción, Bienvenidos a Libertad (no es muy buena, no la leais), en la que los personajes disponían de aparatos llamados 'Cuñas Gravitacionales' capaces de torcer el espacio alrededor de una nave para hacer que ésta 'cayera' en la dirección deseada, elevándola desde la superficie de la Tierra o desplazándola por el espacio. También podía usarse para carretillas de transporte, crear salas de entrenamiento en ingravidez en la Tierra o para dotar de gravedad a las habitaciones de una nave espacial.

La primera vez que oí hablar del Motor de Curvatura de Alcubierre y vi el gráfico con el que ilustra su funcionamiento quedé sorprendido. ¡Era la misma idea!

Sólo que yo nunca pensé, y sigo sin pensarlo, que se pueda usar para viajar MRL. Sencillamente, para deformar el espacio a nuestra proa hay que enviar una señal de algún tipo al espacio para que se deforme. Y esa señal no puede viajar MRL. De hecho yo especulaba que la deformación debería perder eficacia con mucha rapidez, no al cuadrado, sino al cubo de la velocidad de la nave, por lo que mientras más rápido viajásemos (siempre por debajo de la velocidad de la luz) más energía sería necesaria para conseguir una aceleración cada vez más pequeña.

Además, en ocasiones como ésta suelo aplicar la regla de la Paradoja de Fermi. Si este sistema fuera posible, algún día podremos viajar en cuestión de muy poco tiempo a otras estrellas, colonizarlas, viajar a otras galaxias y, con millones de colonos haciendo lo mismo, en pocos miles de años habremos visitado y colonizado todos los planetas habitables de las 100.000 galaxias de Laniakea.

Pero seguro que nosotros no somos los primeros seres inteligentes del Universo, sino que hay otros, de ésta u otras galaxias, que han aparecido mucho antes, han desarrollado la tecnología y hace millones de años que están viajando por el Universo.

Y, como diría Fermi: ¿Dónde están?

Si hace un millón de años una raza extraterrestre hubiera inventado el Motor de Curvatura, habría colonizado todos los planetas de la Galaxia, habría llegado a la Tierra cuando aún éramos simples simios y hoy en día seríamos sus mascotas. O su ganado.

Esto no ha ocurrido, osea que hay dos opciones: O somos los primeros seres inteligentes del Universo que han tenido esta idea, cosa que dudo por varios motivos, o en realidad, lo que creo más probable, no es posible viajar MRL.

Y a pesar de mis pequeñas enmiendas, mi recomendación es que es un documental MUY bueno. Vale la pena verlo.

Ver Ficha de Zona Habitable de la serie Cosmos: Otros Mundos

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