Física, química y la vida en el universo

La vida se basa en la existencia de un número de elementos químicos. Todos, y todo, estamos hechos de elementos químicos. ¿De donde vienen estos elementos? Pues aunque a muchos les moleste, no vienen de un laboratorio de un científico loco jugando a ser Dios, sino del propio universo. Más concretamente, vienen de las estrellas.

En el universo primigenio, se formaron los primeros átomos de Hidrógeno y Helio. El Hidrógeno y el Helio por si solos no pueden dar lugar a la vida, se necesitan átomos mas complejos. Cuando se empezaron a formar las estrellas, debido a la atracción gravitatoria de esos elementos primigenios, se empezaron a formar elementos más pesados y complejos en su interior gracias a las reacciones nucleares. Cuando las primeras estrellas empezaron a morir, expulsaron al medio interestelar esos nuevos elementos recién formados, que a su vez, fueron el combustible de nuevas estrellas.

Sin embargo, esas la abundancia de esos elementos complejos no era suficiente, todavía, como para dar lugar a la vida, así que hubo que esperar a que la segunda generación de estrellas se formara y muriera para que expulsara más elementos pesados al medio interestelar.

Este razonamiento nos lleva a que la aparición de la vida, desde el inicio de universo, requiriera un tiempo muy largo, del orden de miles de millones de años. Durante este tiempo el universo se fue llenando de elementos pesados y, al mismo tiempo, fue expandiéndose, llevando estos elementos a todos los lugares del universo.

¿Qué hubiera pasado si las condiciones físicas del universo hubieran sido diferentes?

Fuente: NASA, ESA, the GOODS Team, and M. Giavalisco (University of Massachusetts, Amherst)

Fuente: NASA, ESA, the GOODS Team, and M. Giavalisco (University of Massachusetts, Amherst)

Los primeros átomos se agruparon entre sí para formar las primeras estrellas debido a la gravedad. La fuerza de la gravedad depende de una constante llamada constante de la gravitación. Si esta constante hubiera tenido un valor más pequeño del que realmente tiene el universo se hubiera expandido demasiado rápido y el hidrógeno no habría tenido tiempo de atraerse gravitacionalmente y no se habrían formado las estrellas, ni las galaxias. Si la constante hubiera sido mayor, el universo no habría tenido tiempo de expandirse, llenando todo con los elementos pesados creados en las estrellas y se habría contraído dando lugar a la muerte del universo.

La vida está formada por moléculas, que son la unión de varios átomos. Esta unión se realiza mediante un enlace químico en el que participan los electrones de los átomos. Los electrones tienen un carga eléctrica concreta, y todos tienen la misma carga. Si la carga fuera menor o mayor de la que es, los enlaces serían menos o más fuertes, con lo que las moléculas serían inestables en el primer caso y no existirían, o demasiado rígidas en el segundo caso con lo que las reacciones químicas no serían tan versátiles como realmente son.

La fusión de los átomos en el núcleo depende de la constante de interacción débil. Si el valor de esta constante fuera menor, la fusión sería más lenta y la aparición elementos pesados y complejos habría tardado mucho más. Si el valor fuera mayor, la fusión habría sido más rápida las estrellas habrían vivido mucho menos tiempo, no habiendo dado tiempo a fusionar elementos pesados.

Como vemos, la existencia de la vida que conocemos en nuestro universo requiere de unas condiciones físicas muy precisas.

Con estas condiciones tenemos galaxias, que están pobladas con cientos de miles de millones de estrellas. ¿Pueden todas estas estrellas tener planetas alrededor que alberguen vida? La respuesta es no, ya que también se necesitan unas condiciones físicas adecuadas.

En primer lugar, la estrella no debe ser demasiado grande ni demasiado pequeña (comparada con nuestro Sol). Las estrellas muy grandes queman su combustible nuclear demasiado rápido antes de morir y no daría tiempo a formar planetas que puedan desarrollar vida a su alrededor. Si la estrella es demasiado pequeña, no se genera la suficiente radiación como para calentar los planetas, salvo que éstos estén demasiado cerca de la estrella.

Esto último presenta otro problema: acoplamiento de marea. En este caso su periodo orbital alrededor de la estrella se sincronizaría con su periodo de rotación y, por lo tanto, el planeta siempre mostraría la misma cara a la estrella. Esta cara estaría muy caliente y la superficie del planeta estaría abrasada sin dejar lugar a la vida y la otra cara estaría helada, sin posibilidad de generar vida.

Si la estrella en cuestión se encuentra en un lugar donde existen muchas estrellas cercanas a su alrededor, la cantidad de radiación del resto de estrellas sería muy alta por lo que la vida en el planeta estaría irradiada en exceso y sería abrasada. Por este motivo la existencia de vida en sistemas estelares múltiples es muy poco probable. Además, cuantas más estrellas alrededor, mayores son las probabilidades de tener una explosión de supernova en el vecindario.

Esto nos lleva a que el lugar más apropiado para la existencia de la vida alrededor de una estrella en una galaxia es en un lugar alejado del centro de la galaxia, donde la densidad estelar es menor y la influencia de la radiación emitida por el agujero central es también menor. Pero no conviene estar en el borde de la galaxia. La gravedad del centro galáctico habrá atraído hacia si gran parte de los elementos pesados y esta zona exterior tendrá pocos elementos que puedan dar lugar a la formación de estrellas y planetas adecuados para albergar vida.

En cuanto a la existencia de la vida se refiere, el universo en el que vivimos puede parecer caprichoso. Las condiciones físicas y químicas que presenta son muy particulares ya que la vida no existiría tal y como la conocemos si estas condiciones fueran diferentes.

Referencias

Materia y materialismo. David Jou. Ediciones de Pasado y Presente. 2015

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7 pensamientos en “Física, química y la vida en el universo

  1. Pingback: Física, química y la vida en el universo | Platino Ulloa

  2. Hola Jorge, como siempre, me ha gustado tu post, pero esta vez me ha dado por comentarlo :D.

    Seguro que tienes razón en estas restricciones, y aunque no la tuvieras, soy consciente que solo nos podemos basar en lo que sabemos de la vida por el único ejemplo que tenemos. Pero… ¿no eres demasiado rotundo al afirmar que no puede existir vida en otras condiciones?

    Un ejemplo, que se aparta de la resistencia mayoritaria de la vida en nuestro planeta, son los magníficos tardígrados (u osos de agua) que soportan temperaturas extremas y también radiación ionizante no apta para la mayoría de la vida que conocemos. ¿Por qué no podría albergar vida un planeta con condiciones algo más extremas, como las que puede soportar un tardígrado?

    Tal vez te refieras a condiciones mucho más extremas a las que puede resistir este bichito, pero aun así… solo conocemos un único tipo de vida para extrapolar tanto…

    Solo son reflexiones en voz alta :P.

    ¡Saludos!
    Conxi

    • Hola Conxi, muchas gracias por comentar ;o))

      Mi respuesta es que depende… En sistemas estelares múltiples o en planetas alrededor de estrellas muy cercanos o muy lejanos de las mismas, puede existir la posibilidad de que exista vida del tipo de los tardígrados o incluso microorganismos muy simples, pero creo que es difícil que se llege a desarrollar vida más compleja. Las condiciones serían muy extremas. Y esto pensando en vida basada en el carbono que es la que conocemos. Si hay otro tipo de vida, puede que fuera posible.

      El depende de arriba viene de si pensamos en planetas en estrellas muy alejados del centro galáctico o que orbiten en estrellas de primera o segunda generacion. La cantidad de elementos necesarios para generar vida sería escasa y ahí dudo que pudiera haber ni siquiera vida simple.

      También hay que tener en cuenta que no soy biólogo y mucho menos astrobiólogo, y puede que esté metiendo la pata hasta el fondo ;o))

      ¡Saludos!

      • Yo tampoco soy bióloga ni astrobióloga, así que opino sin mucha base :P.

        Todo lo que dices me parece muy razonable y documentado, pero siempre que se habla de estos temas, al tener tan pocos datos de donde sacar conclusiones, me parecen demasiado atrevidas, y, sobre todo, chovinistas.

        Aunque siempre es interesante especular (aunque sea por temas de probabilidad) dónde pueden estar esas otras formas de vida inimaginables.

        ¡Gracias por el post y por tu respuesta!

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