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Cosmos: Otros Mundos (2020) La Geoquímica y el Origen de la Vida Los Gases de la Atmósfera Vida en las Lunas Heladas

Creada24-04-2020
Modificada24-04-2020
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Junio13

Reseña del Documental La Ciudad Perdida de la Vida de la serie Cosmos: Otros Mundos

Presentador

Neil deGrasse Tyson

La Ciudad Perdida de la Vida

Documental de la serie Cosmos: Otros Mundos (E3, 2020) en el que Neil deGrasse Tyson nos describe cómo la geoquímica contribuyó a la aparición y el desarrollo de la Vida, y es posible que esté haciendo lo mismo en las lunas de hielo del Sistema Solar.

Hace 11 Giga·años (2'8 Ga dBB) la Vía Láctea acababa de formarse. En ella estaban naciendo millones de estrellas, a un ritmo treinta veces mayor que el actual. Y en ellas se estaban creando todos los elementos minerales y metálicos que más adelante darían lugar a la formación de mundos sólidos y rocosos, similares a la Tierra.

Hace 5 Ga se formó nuestro Sol y a su alrededor los planetas del Sistema Solar.

Formado con los restos, gases, polvo y escombros, de la explosión de diversas estrellas, aglomerados en choques violentos, sometidos a un intenso calor, los materiales de la Tierra se fundieron y, guiados por la gravedad, se distribuyeron en capas, los materiales más pesados en el centro, los más ligeros en la superficie de los planetas.

La rotación de la Tierra mantuvo en movimiento los estratos líquidos del interior. En la superficie se solidificó una delgada corteza que, arrastrada por las corrientes del manto, se dividió en placas tectónicas que se separaban, rozaban o chocaban entre sí. En los bordes de esas placas se producían frecuentes terremotos y volcanes por los que manaban a la superficie gases y diversos minerales.

En algunos de esos volcanes, a Kilómetros de profundidad bajo el océano, se construyó la primera Ciudad de la Vida.

Los Hornos de la Vida

Por las grietas entre las placas tectónicas manaban miles de volcanes. Muchas de esas grietas estaban bajo el océano, a Kilómetros de profundidad bajo las aguas.

El manto surgía a una temperatura muy alta, y el agua del océano se calentaba a cientos de grados, pero no llegaba a hervir debido a la presión submarina.

Chimenea de Fumarola SubmarinaGéiseres y fumarolas manaban en corrientes de agua a 300 grados, saturadas de minerales disueltos y en suspensión. Estos minerales se decantaban y depositaban en el terreno, y moldeados por las corrientes formaron estructuras tubulares, similares a chimeneas, alrededor de las grietas. Y en ellos se produjo un efecto de Serpentinización.

La Serpentinización es el proceso por el cual el material del Manto Profundo se transforma al ascender a la superficie. El material del Manto, principalmente Peridotita, es estable a alta temperatura y presión, pero al manar a la superficie y disminuir la presión se desestabiliza y, en presencia de Agua, se transforma en Serpentinita.

Esta reacción es exotérmica e incrementa su volumen, formando estructuras minerales que conforman la mayor parte de la corteza suboceánica del planeta.

Los Gases Primigenios

La Atmósfera de la Tierra, alimentada por los gases que manaban a la superficie, estaba formada principalmente por CO2 y Vapor de Agua. Ambos reaccionaban para dar lugar a otros gases, como Hidrógeno y Metano.

El Metano es un gas con un intenso efecto invernadero, lo que propició que la Tierra acumulara gran cantidad de calor.

En un planeta con cielos densos, con océanos rojos saturados de hierro y óxidos ferrosos, iluminado por una gran luna, mucho más cercana que la actual, numerosos volcanes en los continentes y aún más bajo los océanos, las reacciones químicas eran incesantes, formándose moléculas de gran complejidad.

Tyson no lo menciona, pero completando el paisaje: El cielo era muy nuboso, difícilmente llegaría a verse la Luna, ni siquiera el Sol, excepto muy de tarde en tarde. La Luna estaba más cerca, y eso hacía que las mareas fueran mucho más altas, alcanzando alturas de más de cien metros. La Tierra rotaba mucho más rápido, quizás en unas 12 horas, y las mareas se producían muy rápido, más que como una marea, como un tsunami que se producía de forma regular cada seis horas, arrasando las costas hasta varios Kilómetros tierra adentro y arrastrando todos los minerales sueltos al océano. Y así, durante los primeros Miles de Millones de años de la Historia de la Tierra.

Alrededor de los abundantes átomos de Carbono se formaron cadenas moleculares de gran tamaño, y tras millones de años, tras quintillones de combinaciones al azar, se formaron las primeras moléculas que dieron lugar a la Vida.

El Calendario Cósmico del Oxígeno

Apenas 3 Ga dBB se formó la Vía Láctea.

Si supusiéramos que toda la historia del Universo estuviera condensada en UN año, eso sería el 15 de Marzo.

Hace 6 Ga, el 31 de Agosto, se formó el Sol.

Y el 21 de Septiembre apareció la Vida en la Tierra.

Los primeros seres vivos fueron bacterias anaeróbicas, que vivían sin Oxígeno, y cianobacterias, que producían Oxígeno.

Durante 2'7 Ga, el Oxígeno producido por las cianobacterias fue reaccionando con los minerales ferrosos de los mares, haciendo que se formasen óxidos que se depositaron en el fondo marino. De los 5.000 tipos de minerales que los geólogos pueden encontrar en la Tierra, 3.500 son óxidos, compuestos de diversos minerales y metales con Oxígeno.

Poco a poco los mares rojizos se volvieron azules y transparentes. Y el Oxígeno empezó a llegar a la atmósfera.

Hace 2'3 Ga, a finales de Octubre, seguía habiendo poca cantidad de Oxígeno en los mares y en la atmósfera, pero fue suficiente para provocar una gran extinción entre las bacterias anaeróbicas.

La Tierra de HieloY 400 Ma más tarde se produjo una nueva catástrofe para la Vida. El CO2 de la atmósfera, al reaccionar con el Oxígeno, formó gran cantidad de moléculas de Metano. Al ser su efecto invernadero menor que el del CO2 (??), la Tierra se enfrió, los glaciares árticos se extendieron llegando hasta el Ecuador, convirtiendo el planeta en La Tierra Bola de Nieve.

Me sorprende esta afirmación. Según tengo entendido el Efecto Invernadero del Metano es 19 veces más intenso que el del CO2. O se trata de un error de traducción o la diferencia puede deberse a que se produjo mucho menos metano que el CO2 que fue eliminado de la atmósfera.

Hace 540 Ma, numerosas erupciones volcánicas emitieron a la atmósfera gran cantidad de CO2. La Tierra volvió a calentarse, se derritieron los hielos que cubrían todo el planeta y las bacterias florecieron, volviendo a ser los seres vivos más numerosos de los mares. Y entre ellos también proliferaron los primeros organismos pluricelulares.

El nivel de Metano de la atmósfera se redujo, y aumentó el Oxígeno. El Oxígeno reaccionó con los rayos ultravioletas del Sol y se formaron moléculas de Ozono, que flotó por encima de la atmósfera formando la Capa de Ozono que filtra la mayor parte de los rayos UV.

La superficie de los continentes, libres de esa letal radiación, se convirtieron el el terreno virgen en el que proliferarían las plantas y, posteriormente, los insectos y protorreptiles que surgieron de los océanos.

El Olor de las Tormentas

Fue Christian Schönbein quien, en 1838, al hacer unos experimentos de electrolisis, descomponiendo el agua con electricidad, percibió un fuerte olor, similar al que se percibía durante las tormentas de rayos. Al gas emitido lo bautizó como Ozono, del griego Ozein, Oler.

También, en un accidente al volcarse en la mesa de su cocina dos frascos de Ácido Nítrico y Ácido Sulfúrico (Tyson dice Cítrico, otro error de traducción), los limpió con una tela de algodón que luego puso a secar en la chimenea, produciendo una repentina deflagración. Sin pretenderlo, había descubierto la Nitrocelulosa, el primer explosivo químico más fuerte que la pólvora.

El Químico que engañó a los Nazis

El geoquímico Victor Goldschmidt, nacido en Suiza en 1888, a los trece años fue llevado por su familia a Oslo, Noruega, donde su padre había sido contratado como profesor de química.

Desde niño, Víctor se interesó por los elementos químicos y la cristalografía, reformó la Tabla Periódica de Elementos de Mendeliev dándole la forma en que hoy en día la conocemos.

Sus progresos fueron tan rápidos que a los 21 años obtuvo un puesto de estudiante de Postgrado, aunque no se graduó hasta dos años más tarde. A los 24 le concedieron el premio científico más importante de Noruega y fue nombrado profesor de Mineralogía y Petrografía de la Universidad de Oslo.

En 1929 fue contratado como profesor de Mineralogía en Gotinga, Alemania.

Cuando en 1933, Hitler fue nombrado Fürer de Alemania, el partido nazi comenzó una campaña contra los judíos, y al ver que la situación era cada vez más tensa, en 1935 volvió a Oslo.

Víctor era judío, y nunca se había interesado por ello, pero las persecuciones de los nazis hicieron que se interesara y estudiara la historia del pueblo judío, identificándose con los perseguidos.

Tras el comienzo de la Guerra, Alemania invadió Noruega, y todos los judíos fueron despedidos de sus trabajos y cerrados sus negocios. Muchos fueron detenidos y deportados a Alemania, donde la mayoría de ellos acabaron en los hornos crematorios.

Pero amigos alemanes de Víctor hablaron a los nazis del genio químico que tenían en su poder y cómo sus conocimientos podrían ayudar a mejorar las armas y los explosivos que permitirían ganar la Guerra.

Durante un tiempo, Golschmidt fingió colaborar con el ejército alemán, hablándoles de minerales imaginarios con gran poder explosivo y señalándoles las zonas de Alemania donde podrían encontrarlos. Antes de ser descubiertos sus engaños, consiguió entrar en contacto con la resistencia, y gracias a ellos pudo huir hasta Suecia, de donde después huyó a Inglaterra.

Murió dos años después de acabar la guerra, y tras su muerte sus amigos y colegas publicaron su obra póstuma Geoquímica.

El Riesgo Biológico de los Planetas

Ante los futuros viajes de exploración e investigación a la Luna, los planetas y otros cuerpos del Sistema Solar, los científicos han ideado una clasificación de los astros según el riesgo de encontrar virus y bacterias que al regresar a la Tierra podrían suponer un riesgo biológico.

En una escala de 1 a 5, donde el 1 es riesgo nulo y el 5 grave peligro, han enmarcado los astros del Sistema Solar en 5 categorías.

En la Categoría 1 está la Luna y los asteroides pequeños. Al no tener Agua ni Atmósfera es imposible que en ellos puedan haber virus o bacterias.

En la Categoría 2 están los planetas gigantes, como Júpiter y Saturno. Podría haber vida allí, pero con su fuerte gravedad no hay posibilidad de que enviemos sondas que luego puedan regresar a la Tierra. Aunque sí existe el riesgo de que bacterias terrestres puedan viajar en las sondas que enviemos.

En la Categoría 5 se ha incluido el planeta Marte. No tenemos constancia de que allí exista Vida, pero sí de que hace 4 Ga Marte tenía una atmósfera más densa y mares y océanos. Podría haber surgido la Vida, y con su capacidad de adaptación podría existir aún en lagos subterráneos, por lo que si viajamos allí podríamos quedar expuestos a ellos, con el peligro de traerlos a la Tierra.

También en la Categoría 5 se han incluido varias lunas de Júpiter y Saturno, lunas heladas pero que en su interior podrían albergar profundos océanos calentados por la actividad geológica interior y por el efecto marea de los planetas que orbitan.

La Familia que miraba a las Estrellas

Tyson nos narra una historia en la que William Herschel enseña a su hijo John Herschel a amar la ciencia y las estrellas.

En 1802, a los 10 años, le llevó al Telescopio de 40 pies, 12 metros de largo, que había hecho construir unos años antes y donde trabajaba su hermana, Carolina Herschel, estudiando estrellas, buscando cometas y catalogándolas.

Atacada por tifus a los diez años, Carolina había perdido la visión de un ojo y dejó de crecer, teniendo de adulta una altura de apenas 129 cm. A pesar de sus desventajas, Carolina pudo superarlas y llegó a ser la primera mujer conocida que ganaba un sueldo como científica. Hizo un catálogo de objetos celestes, mejorando en mucho el Catálogo Messier, aunque dado el carácter generalmente misógino de la época, lo firmó con el nombre de su hermano.

William enseñó a su hijo John uno de sus últimos descubrimientos, una luna de Saturno a la que había decidido llamar Saturno 2. A John no le pareció buena idea, pensaba que merecía un nombre propio y, tal como los demás planetas y lunas conocidos, basado en la mitología.

Años más tarde fue John quien bautizó la luna con el nombre de Encélado, basado en el gigante mitológico Encélado.

La historia sería muy bonita si fuera cierta, pero no es muy exacta.

Tyson sitúa la anécdota en 1802, cuando John tenía 10 años. Pero el padre había descubierto esa luna en 1789, recién terminado el telescopio, y la llamó Saturno 2. En 1847, 25 años después de la muerte de su padre, John le dio nombre a siete lunas de Saturno, entre ellas Encélado.

La historia del nombre de Encélado se parece bastante a la del nombre de Urano, descubierto por William y al que éste bautizó con el nombre del rey, Planeta Jorge. Esto causó controversia entre varios astrónomos que opinaban que había que seguir la tradición mitológica, especialmente Johann Elert Bode que propuso llamarlo como el titán Urano, padre de Saturno. Aunque más adelante, y en contra de sus propias recomendaciones, fue el mismo Bode el que puso nombres no mitológicos a varios astros. Bode también es famoso por haberse atribuido varios descubrimientos de otros astrónomos, el más famoso y flagrante, el descubrimiento de La Ley de Titius-Bode.

En el Interior de Encélado

Interior de la luna EncéladoAlrededor de Saturno, la luna Encélado encierra sus secretos bajo una gruesa capa de hielo. En el Sur, donde la corteza es más fina, se producen grietas por las que manan géiseres, expulsando gases de Vapor de Agua, Nitrógeno, Amoníaco y Metano a una velocidad de 1.300 Km/h (360 m/s). Con su escasa gravedad, parte de esos gases escapan de Encélado, son capturados por la gravedad de Saturno y se convierten en el anillo E.

Bajo la capa de hielo existe una océano global 10 veces más profundo que los océanos terrestres. Y en el lecho rocoso existen fumarolas similares a las de los océanos terrestres, que debido a la escasa gravedad, alcanzan grandes alturas.

El calor de esas fumarolas lo produce la fuerza de mareas de Saturno, y es suficiente para mantener el océano interior en forma líquida y, quizás, mantener un complejo sistema de formación aleatoria de moléculas hasta que el azar determine la formación de moléculas vivas. Si esto ha ocurrido ya, la Evolución habrá hecho que aparezcan organismos cada vez más complejos y eficaces en el proceso de la energía.

Algún día viajaremos a Encélado, y es posible que en su interior, a 80 Km de profundidad, exista un ecosistema tan complejo como en los arrecifes de coral de la Tierra.

Ver Ficha de La Ciudad Perdida de la Vida de la serie Cosmos: Otros Mundos

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