Desde el Big-bang hasta el planeta Tierra (VI)

Desde el Big-bang hasta el planeta Tierra (VI) 

Las condiciones para la vida en la Tierra

La Tierra es el único planeta en nuestro sistema solar, en el cual se desarrollo vida superior. (No sabemos, cuántos planetas existen fuera de nuestro sistema solar, y en el universo; con 100 mil millones de estrellas en 100 mil millones de galaxias, la cantidad debe ser inconmensurablemente grande – hemos descubierto unos 250 de ellos. Si hay vida en estos planetas, no lo sabemos; la búsqueda de vida extraterrestre ya comenzó hace tiempo)
¿Por qué se pudo desarrollar vida superior en  la Tierra?

Primera condición: La correcta posición en la Vía Láctea

La Tuviera no se encuentra desasido cerca del centro de la galaxia (allí, debido a las calientes nubes de gas y polvo, el ambiente es demasiado hostil), pero tampoco demasiado afuera. Allí no existe la cantidad suficiente de elementos pesados. La mayoría de los elementos de los cuales se compone la Tierra y los seres vivientes, no formaron con el Big-bang, sino en el correr del a historia terrestre con el desaparecimiento de generaciones completas de estrellas anteriores a nuestro Sol. Sin estos elementos no habría rocas ni vida: El hierro en la hemoglobina, el pigmento de la sangre, que transporta el Oxígeno desde los pulmones hasta nuestro cuerpo; el propio Oxígeno; el Potasio de nuestros huesos – son productos de estrellas calcinadas. Por lo tanto somos hijos de las estrellas.  

  

Todos somos hijos de las estrellas …

En especial las grandes estrellas terminan como supernovas, con esto se forman elementos radioactivos pesados, que causan el calor en el interior de la Tierra, que a su vez, impulsan la tectónica de placas. Sin embargo probablemente la vida se formó en el agua, pero el desarrollo del ser humano se produjo en tierra firme; y sin una historia de volcanismo, los primeros nucleas de las placas, a las siguientes colisiones y el plegamiento de las montañas, la Tierra habría sido plana y estaría cubierto en todas partes por una capa de agua de 2,5 kilómetros: Nunca habría existido vida en Tierra firme, nunca habrían habido personas.

Segunda condición: La correcta posición en el sistema solar

La Tierra se encuentra a la distancia justa del Sol, para recibir la cantidad correcta de energía solar y lo suficientemente grande para sujetar  la atmósfera mediante si gravedad. La energía solar, es con mucho la fuente energética más importante, para la Tierra. Se origina, debido a que el Sol con su masa desarrolla una fuerza de atracción tan grande, que las fuerzas repulsivas de los núcleos de los átomos de Hidrógeno (que compone la tres cuarta parte de la masa solar) son superadas y los núcleos se fusionan; los átomos en formación no tienen estabilidad y entregan energía, transformándose en átomos estables de Helio. En el Sol se “queman” 637 millones de toneladas de Hidrógeno por segundo y con esto se forman 632 millones de toneladas de Helio y 385 mil millones de megavatios. La posición de la Tierra – aproximadamente unos 15 millones de kilómetros del Sol – hace, que la radiación proveniente del Sol, sea suficiente, para activar las reacciones necesarias para la vida, pero no lo suficiente, para que se evapore toda el agua. (Esta zona de una estrella se llama “zona habitable” de una estrella; esta no es determinable en forma exacta, ya que la temperatura de la superficie de los planetas depende de sus atmósferas [ver más abajo]. Con la investigación de nuestro sistema solar, se logró determinar, que las lunas de Júpiter Io y Europa, son más calientes que era de esperar se por la radiación solar: Son calentadas también por las fuerzas de marea, de manera que en Europa también podemos encontrar agua en estado líquido. En la Tierra este aporte es despreciablemente pequeño). El principio de la economía de radiación de la Tierra esta representado en la siguiente figura:

Wärmeabstrahlung der Erde = Disipación de calor de la Tierra
Sonnenstrahlung = Radiación solar
Reflektierte Sonnestrahlung = Radiación solar reflectada 

Gestión de la radiación solar de la Tierra: De la cantidad de radiación solar que llega, parte es reflectada y el resto calienta al agua, las planicies y a la atmósfera y es entregada por disipación
Figura NASA (fuente: http://visibleearth.nasa.gov/).

Tercera condición: El rol de la atmósfera

Cuando el matemático francés Fourier calculó por primera vez el balance de la energía de la Tierra, para la Tierra resulto una temperatura de -19 ° C, lo que evidentemente era un error; la temperatura de la Tierra era de 14 °C. Furier sospechaba, que algo en la atmósfera, cómo el vidrio de u  invernadero, debía sujetar el calor. A fines del siglo 19 el químico sueco Svante Arrhnius encontró la respuesta, él detectó que el contenido de dióxido de carbono del aire influía sobre la temperatura -  mientras ms CO2 hay en la atmósfera, tanto más se calienta la Tierra, con esto se descubrieron los gases de efecto invernadero; dejan pasar más radiaciones solares (ondas cortas) hacia el exterior, que la radiación calórica: (ondas largas):

Sonne = Sol
Erdatmosphäre = Atmósfera terrenal
Sonnenstrahlung = Radiación solar
Wärmestrahluung = Radiación calórica
Erdoberfläche = Superficie terrestre

El efecto invernadero de la atmósfera terrestre: Una parte de la radiación calórica es retenida por la atmósfera.

 (Artículo “Strahlungshaushalt der Erde”,  revisado por Wikipedia, consultado el 22.12.2005) 

La fuerza del efecto de invernadero depende de la composición de la atmósfera, esta ha cambiado durante la historia de la Tierra. El resultado ya limita casi con lo increíble: El Sol se bromó casi junto con la Tierra, y desde su comienzo  sólo ha entregado el 70 % de su actual radiación; y sin embargo investigaciones geológicas y también la historia de la vida, que desde por lo menos hace 3,5 mil millones de años, la temperatura de la Tierra siempre fue lo suficientemente alta, para que existiera agua en estado líquido – la condición para la vida. Parece que hubiera existido una especie de termostato (esta es una de las principales conclusiones, que han llevado a la aceptación del modelo  Ecosistema Tierra). De hecho se encontraron los elementos correspondientes; ante todo este papel lo cumple el ciclo del carbono. En la atmósfera primitiva hubo una alta concentración del gas de invernadero dióxido de carbono, que fue absorbido por las rocas.

Durante toda la vida, la temperatura de la Tierra sólo ha oscilado en unos pocos grados

El resultado: En toda la historia de la vida la temperatura de la Tierra sólo ha variado en unos pocos grados  (que el efecto invernadero, causado por los gases de invernadero entregados adicionalmente a la atmósfera por la acción del hombre, es la principal causa del cambio climático causado por el hombre).

El tamaño de la Tierra no sólo sujeta a la atmósfera, sino también tiene un segundo efecto: La Tierra en su interior casi ni se enfría; debido a esto se mantiene el impulso de la tectónica de placas se mantiene. Para la economía calórica de la Tierra, la energía en el interior terrestre, en comparación a la radiación solar prácticamente carece de  importancia; sin embargo protege a la vida de otra manera: Movimientos de convección en la parte externa líquida del núcleo de la Tierra, probablemente son la causa de la generación del campo magnético de la Tierra, Este campo magnético protege a la Tierra de los vientos solares, y estos en su mayor parte se componen de núcleos atómicos del hidrogeno, que tienen carga eléctrica y que por esto son conducidos., por el campo magnético al rededor  de la Tierra. En el norte a veces se pueden ver esto vientos solares: Una pequeña parte de las partículas llegan a la zona polar siguiendo las líneas de campó y crea allí, por la interacción con partículas de aire las espectaculares luces polares.

El campo magnético terrestre protege a la Tierra de los vientos solares NASA

Los vientos solares también tienen su lado bueno: Debilitan la energética radiación cósmica, de manera que su influencia sobre la Tierra es relativamente reducido. También a esto la atmósfera aporta lo suyo, a una altura de aproximadamente 80 kilómetros se encuentra un capa (la ionósfera), en l cual, por ejemplo  partículas de meteoritos quemados, son ionizados interceptando mortales radiaciones cósmicas. Energéticas radiaciones UV del Sol, que atraviesa la ionósfera, en gran parte son fieltrados por una capa de Ozono en la atmósfera terrestre. Sin esto, la vida, por lo menos en la superficie prácticamente sería imposible.  

Cuarta condición: La ayuda de Júpiter y de la Luna


Y finalmente también ayudan Júpiter y la Luna: La gravitación de Júpiter ha ayudado en la formación el planeta Marte y de la Tierra desterrando pequeños objetos rocosos y de hielo en un cinturón de asteroides – con estola Tierra fue protegida de una mayor cantidad de impactos por cuerpos celestiales. Pero nosotros los humanos levemos nuestra existencia a u o de estos impactos: En una colisión, con la cual se formó las Luna, partes de la costra terrestre fue lanzada al espacio – recién por esto la costra terrestre es tan delgada, de manera, que las arriba descritas  placas continentales podían desplazarse unas contra otras, con lo cual apareció la tierra firme; sin tierra firma nunca habríamos existido. Sin la conversión de silicatos en los ciclos de las rocas, causados por la tectónica de placas, tampoco habría existido en la Tierra la cantidad suficiente de dióxido de carbono, para permitir el crecimiento de las plantas. Presumiblemente, sin este choque no habría existido esta diversidad biológica actual: A esto también se debe la inclinación del eje terrestre, que es la causa de las estaciones del año. Estas juegan un papel de igual importancia en el desarrollo de diversidad biológica, cómo la enorme variedad de hábitats, que se formaron por la tectónica de las  placas – por lo cual a la Luna, ya una vez la llamaron la “arquitecta de la evolución”. Y con su gravedad luna estabilizado como un voladizo, el eje de rotación de la tierra – sin esta estabilización, alcanzaría temporalmente una inclinación de 85 grados; las capas de hielo de los polos estarían dirigidas directamente hacia el Sol y se derretirían, y las zonas tropicales desaparecerían debajo de capas de hielo y nieve (Ya que la Luna se aleja cada año unos 4 cm de la Tierra, en unos mil millones de años su gravedad y{a no sería capaz de estabilizar el eje de rotación de la Tierra – si para esa época aún haya vida inteligente en la Tierra, el cambio climatice nuevamente sería un tema). 

La formación y el desarrollo de la vida dependen de muchos factores. Mientras mejor se comprenden estos, tanto más se vuelven a interesar los geólogos y los biólogos por la astronomía. Encontrar más planetas, en los cuales se dan las condiciones para la vida,. Es el primer paso parta descubrir vida extraterrestre. Y quizás nos proporcione una respuesta a la pregunta, si la vida en la Tierra se debe a una afortunada casualidad o si se debe a las leyes naturales.

¿Hay alguien ahí? – la búsqueda de vida extraterrestre ¿Existe vida extraterrestre en el universo? Ya los antiguos griegos especulaban con esta cuestión, y sin embargo nadie sabe algo concreto – pero mientras tanto nuestras posibilidades tecnológicas son suficientes para buscar una respuesta en el cosmos. El enfoque más antiguo es el uso de la radioastronomía: Civilizaciones ininteligentes podrían usar, al igual que nosotros en la Tierra, ondas radiales para comunicarse y estos son buscado con radiotelescopios gigantescos desde1960. Pero hasta ahora sin éxito, la gran limitación de este método es, que sólo puede descubrir civilizaciones técnicas, que usan ondas radiales. En la Tierra existe vida desde hace 3,5 mil millones de años; con los métodos radioastronómicos, la vida sólo habría sido posible descubrir desde hace unos 100 años. Desde hace unos diez años los astrónomos también pueden descubrir planetas fuera del sistema solar, y achira buscan Planetas en los cuales existen las condiciones para la vida. No es fácil encontrar planetas: Tim Appenzeller comparó esta idea, de detectar la luz de jn planeta del tamaño de la Tierra junto a una estrella miles de millones de veces más brillante, con el intento de ver a una luciérnaga al lado de un reflector de un faro a una distancia de 3000 km, en una noche con neblina. Tan increíble como suena esto, esto puede resultar; hasta ahora se logró ver directamente 11 planetas (en esto naturalmente hay un truco: La luz de la estrella es cubierta, de manera que la luz del planeta no sea solapada. Para esto se usan técnicas cómo la interferometría (donde las luz que interfiere es anulada mediante el desplazamiento de fases de ondas de luz –según el principio del funcionamiento de los audífonos que reducen los ruidos ambientales o la luz de las estrella es bloqueada mediante máscaras; otros investigadores intentan descubrir planetas mediante la diferencia de colores entre los planetas y las estrellas). La mayoría de los planetas fueron descubiertos en forma indirecta por la influencia sobre “su” estrella, para esto se usan tres diferentes métodos: ·       El método Doppler y las mediciones astrométricas, ambos se basan, que los la gravitación del planeta atraen a su estrella, causando que esta oscila a causa de la arbitración del planeta. Esto por un lado, origina una variación regular del largo de onda de la luz que emite la estrella, aumenta el largo de onda de la luz, si la estrella se aleja de la Tierra (“corrimiento al rojo”) y acorta las ondas, cuando se acerca a la Tierra. Con el método Doppler se mide este “efecto Doppler”; las mediciones astrométricas, en cambio, miden los movimientos laterales de la estrella, en relación a otras estrella en el fondo. ·       El tercer método aprovecha oscurecimientos que se producen cuando, visto desde la Tierra, los planetas cruzan la superficie de la estrella. Con estos métodos, los astrónomos actualmente buscan ante todo “Júpiters”. Un planeta como Júpiter, como en nuestro sistema solar durante la formación de planetas, mediante la influencia de su gravedad ayuda en la formación de planetas del tamaño de Marte y de la Tierra, y envía a cuerpos rocosos y de hielo a un cinturón de asteroides. Júpiter acciona un “tambaleo estelar” en décadas dependiente de su órbita. Las primeras series de mediciones, pronto serán lo suficientemente largos, para poder descubrir estos planetas mediante el efecto Doppler. En Abril de 2007 se descubrió el primer planeta, en el cual existe una temperatura entre 0 y 40 °C, donde el agua estaría en estado líquido – este planeta orbita la enana roja Gliese 581. En la actualidad los astrónomos conocen más de 370 “exoplanetas”, cómo son llamados los planetas fuera de nuestro sistema solar. Planetas del tamaño de la Tierra pueden ser mejor detectados investigados mediante misiones espaciales, donde no interfiere la atmósfera terrestre. La misión Keppler de la NASA. que partió en Marzo de 2009 investigará unas 100.000 estrellas sobre oscurecimientos. La “Terrestrial Plant Finder Mission”  de la NASA (planificada en dos etapas para el 2014 y el 2020) y la “Darwin Mission” de la ESA (planificada para el 2015), deberán descubrir y analizar, la luz de  planetas del tamaño de la Tierra, mediante la interferometría. Ambas misiones mediante la ayuda de espectros infrarrojas deberían detectar la presencia de Oxígeno y Ozono, que en mayores concentraciones son un indicio seguro de vida. Sobre la chance de esta búsqueda no se puede decir prácticamente nada. Los antiguos griegos creían en la existencia de otros mundos: Todo lo otro sería cómo un campo con una sola espiga. Hoy sólo podemos sospechar, que esta campo existe: Planetas donde existen las condiciones para la vida. Pero no sabemos cuán posible es la formación de vida y tampoco cual es la probabilidad que la vida se desarrolle en vida inteligente. Descubrir vida extraterrestre, sería una segunda revolución al estrilo de Copérnico. Hace unos 500 años Copérnico descubrió, que la Tierra no era el centro del sistema solar, y entonces tampoco sería el único planeta que alberga vida – sino parte de una red de vida en el universo… Es difícil imaginarse, cómo un descubrimiento de este tipo cambiaría nuestra propia imagen de nosotros.

Fuente: http://www.oekosystem-erde.de

Traducido del alemán por A. Gundelach con la gentil autorización de su autor el biólogo Jürgen Paeger