quimica del universo

LA QUÍMICA DEL UNIVERSO Y EL ORIGEN DE LA VIDA

ENTENDER EL ORIGEN DE LA

VIDA ES UNO DE LOS GRANDES

RETOS que tenemos ante

nosotros. Una de las pregúntas

clave es si la vida ha

aparecido solo en la Tierra

como resultado de unas

condiciones favorables o es un

hecho consustancial a las

leyes físicas que rigen nuestro

Universo. En la actualidad no

tenemos la respuesta, e

incluso aún hoy no conocemos

cómo surgió la vida en la

Tierra. En este artículo nos

adentraremos en los secretos,

muchos de ellos todavía muy

bien guardados, de la evolución

química del Universo que

muestra cómo las moléculas

fundamentales para la vida se

Imagen de la emisión en rayos X de la supernova Cassiopea A.

Esta imagen muestra el gas caliente expulsado por la explosión

de una estrella masiva.

pueden formar en las nubes moleculares interestelares.

Factorías de elementos pesados y de polvo interestelar

Todo comenzó hace unos 14.000 millones de años, con la gran explosión que dio

origen al Universo con las leyes físicas que lo rigen. Cuando el Universo tenía unos

300.000 años y unos 4.000 grados de temperatura se produjo un hecho

importantísimo para la química: los núcleos de hidrógeno, helio, litio y berilio

capturaron los electrones y dieron lugar a los primeros átomos.

En esta época el Universo era químicamente demasiado pobre como para que se

pudieran formar moléculas complejas relacionadas con la vida. Sin embargo, a

medida que el Universo siguió expandiéndose y enfriándose tuvo lugar un

fenómeno extraordinario y fundamental para la aparición de la vida: la formación

de la primera generación de estrellas. En el interior de estas estrellas se generaron,

por primera vez, los elementos químicos relevantes para la vida, tales como el

carbono, el oxígeno, el nitrógeno y otros elementos minoritarios fundamentales

para la formación de los planetas sólidos. En tan sólo diez millones de años estas

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estrellas explotaron, como las supernovas que observamos hoy en día, expulsando

ingentes cantidades de elementos pesados al medio circundante.

Se piensa que en la muerte de estas estrellas se produjo otro hecho fundamental,

la formación de los primeros granos de polvo. Al expandirse las capas eyectadas,

estas se enfriaron formando en su interior unos minúsculos granos de polvo

compuestos fundamentalmente por grafito y silicatos. Los procesos que condujeron

a la formación de los granos de polvo en la materia eyectada en las explosiones de

supernova son, por el momento, desconocidos. Los granos de polvo,

extraordinariamente pequeños, menores que una milésima parte de un milímetro,

son los grandes almacenes de material orgánico. Se estima que contienen el 20%

del oxígeno, el 50% del carbono y prácticamente todo el silicio y el hierro de la

materia interestelar.

El nacimiento de la química en las nubes moleculares

Los minúsculos granos de polvo, los átomos de carbono, el oxígeno y el nitrógeno

generados en las primeras estrellas se incorporan a la materia interestelar,

cambiando radicalmente la composición química de las aglomeraciones de gas

donde tiene lugar la formación de la nueva generación de estrellas y planetas. Los

pequeños granos de polvo absorben la radiación ultravioleta de las estrellas de

manera que esta no penetra en las partes más internas de las nubes de gas y

polvo. Así, estas aglomeraciones de gas aparecen como zonas oscuras en las que

no se observan estrellas debido a que los granos de polvo absorben la radiación e

impiden su observación en el dominio óptico.

evolucion de los modelos del universo

EVOLUCIÓN DE LOS MODELOS DEL UNIVERSO.

1. Sistema geocéntrico.

1.1. Cosmología aristotélica.

Los primeros filósofos que especularon sobre la estructura del universo fueron los griegos, entre los cuales destaca la cosmología aristotélica. El sistema que planteaba era el geocéntrico, es decir, con la tierra con la tierra en el centro y los demás cuerpos celestes girando a su alrededor (aunque cabe resaltar que más en la antigüedad esto ya era tenido en cuento, como por ejemplo los pueblos mesopotámicos). Los cuáles se mueven en un movimiento circular uniforme, que corresponde al éter: la sustancia de la cuál proceden todas las sustancias que forman el universo, hay un único elemento; sin embargo los elementos que forma la tierra son cuatro la tierra, el fuego, el agua y el aire, así pues en la tierra hay un movimiento considerado por los griegos de gran imperfecto, el rectilíneo acelerado.

1.2. Cosmología de Ptolomeo

Planteó un modelo del Universo muy semejante al de Aristóteles. En el modelo, la Tierra permanece en el centro mientras los planetas, la Luna y el Sol describen complicadas órbitas alrededor de ella. A Tolomeo le preocupaba que el modelo funcionara desde el punto de vista matemático, y no tanto que describiera con precisión el movimiento planetario. Aunque posteriormente se demostró su incorrección, pero pese a esto fue admitido durante catorce siglos hasta que fueron aceptadas las teorías de Copérnico.

2. Sistema heliocéntrico.

2.1. Aristarco de Samos.

Fue el primer filósofo que considero un sistema heliocéntrico en el que la tierra giraba alrededor del sol, esta teoría no tuvo mucho éxito pese a su mayor acercamiento hacia la certeza pues el sistema geocéntrico se hallaba completamente arraigado en la sociedad de la época.

2.2. Copérnico.

Propuso un modelo heliocéntrico es decir, que sitúa al sol en centro del universo. Copérnico intercambio la posición del sol y de la tierra del modelo aristotélico para explicar el movimiento planetario, así considera que la tierra y los demás planetas (excepto la luna que gira alrededor de la tierra), se trasladan en órbitas circulares del sol. La tierra además gira sobre sí misma, mientras que el sol permanece inmóvil.

Este modelo no se adaptaba satisfactoriamente si no se introducían epiciclos, con lo que resultaba casi tan complicado como el modelo ptolemaico. No obstante explicaba de forma más sencilla las irregularidades de los planteas (movimiento retrógrado, cambios de brillo, etc.).

2.3. Tycho Brahe

Propuso un modelo geoheliocéntrico, según el cuál la Tierra está en el centro del universo pero todos los demás planetas (excepto la luna) giran alrededor del sol, y este alrededor de la tierra.

2.4. Galileo Galilei

Construyo un telescopio hacia el año 1610 y enfoco con este el firmamento. Fue el primero en darse cuenta de la verdadera magnitud del universo; así pues descubrió estrellas nunca vistas hasta entonces, los cuatros satélites de Júpiter y constató que giran alrededor de dicho planeta y por tanto la tierra no es el centro de todos los movimientos de los cuerpos celestes; descubríos los cráteres de la luna y las manchas solares, lo que ponía en duda que los astros estuvieran compuestos por un éter inmutable distinto de los elementos terrestres. Además descubrió las fases de Venus.

Para sus explicaciones, casi a costa de su vida, adoptó el modelo heliocéntrico de Copérnico, pero siguió suponiendo órbitas circulares para los planetas.

2.5. Johannes Kepler.

Colaboró con el astrónomo Tycho Brahe durante los últimos años de vida de este último. Tycho Brahe le legó un completísimo catálogo estelar con anotaciones de los movimientos de los planetas, sobre todo de Marte. A partir de estos datos y de sus propias teorías Kepler se percató de que las teorías de Brahe no encajaban con una supuesta órbita circular, aunque si con un modelo heliocéntrico. Así pues, Koper llegó a la conclusión de que los planetas giran entorno al sol describiendo órbitas elípticas en vez de circulares y el sol se sitúa en uno de focos de la elipse. Enunció entonces las leyes sobre el movimiento de los planetas:

·  Todos los planetas describen órbitas elípticas con el Sol situado en uno de los focos.

·  La recta que une un planeta con el sol barre áreas iguales en tiempos iguales.

·  El cuadrado del período del movimiento de un planeta es directamente proporcional al cubo de la distancia media del planeta al sol.

Estas leyes son válidas para el movimientos de los planteas alrededor del sol y para el movimientos de los Satélites alrededor de un planeta.

2.6. Giordano Bruno.

Una vez conocido el modelo heliocéntrico y la enorme distancia entre la tierra y las estrellas de la que hablaban por vez primera los astrónomos de la época. Bruno llegó a la conclusión de que las distancias cosmológicas son infinitas. Así, el universo es infinito, y el sistema solar es uno más de otros sistemas parecidos o mayores, cuyo número es ilimitado, según esto nuestro sol no ocupa un lugar privilegiado en el universo, pues un universo infinito carece de centro.

2.7. Isaac Newton

Definió las leyes de tipo matemático iniciadas por Galileo. Sus estudios y disciplinas abarcaron un gran número de disciplinas.

Newton aplicó las leyes de la dinámica al estudio de los fenómenos naturales para elaborar su explicación de la realidad. Supuso que el hecho de que la luna gire alrededor de la tierra en lugar de salir despedida en línea recta se debe a la presencia de una fuerza que la empuja hacia la tierra y la hace describir una circunferencia. Llamó a esta fuerza gravedad y supuso que actuaba a distancia, pues no hay nada que conecte físicamente la tierra y la luna. Newton demostró que hace caer un objeto sobre la tierra mantiene a la luna en su órbita.

la luna

la luna Satélite natural

El satélite natural de la Tierra es la Luna, que gira alrededor de ella en un movimiento constante de traslación.
La Luna realiza el movimiento de traslación describiendo una órbita elíptica. Esta se encuentra en su apogeo a una distancia máxima de la Tierra (404.336 kilómetros) y en su perigeo a la distancia mínima (354.341 kilómetros). Este movimiento completo dura 27 días, 7 horas y 48 minutos. La Luna también realiza un movimiento de rotación alrededor de su eje, el cual dura lo mismo que el movimiento de traslación. Por este motivo siempre se observa la misma cara de la Luna.
Las fases lunares corresponden a diferentes etapas de iluminación que presenta la superficie de la Luna a lo largo de un mes, lo que es consecuencia de la posición relativa del sistema: Sol ­ Tierra ­ Luna.
Las fases lunares son:

• Luna Nueva: se produce cuando la Luna se encuentra entre la Tierra y el Sol, el cual ilumina la parte de la Luna que no se ve. Se distingue la otra cara, débilmente iluminada por la luz reflejada de la Tierra.
• Luna Llena: en esta fase, la Tierra queda entre el Sol y la Luna. La cara de la Luna que mira hacia la Tierra, aparece totalmente iluminada por la luz directa del Sol.
• Cuartos Menguante y Creciente: caso en que los tres astros se encuentran en su posición intermedia. Por este motivo solo se distingue iluminada parte de la Luna, mientras que el resto aparece en sombra