Posteado por: Juan | abril 14, 2010

Midiendo el Universo

La nuestra es la primera generación que ha podido medir el universo. Este no era posible hace 15 años. Hemos demostrado que el universo no es estático, que el tiempo no es infinito. Es finito. La edad del universo es sólo 1.000.000.000.000.000.000 segundos (10 a la potencia 18ª). También descubrimos que no tenemos una fuente infinita de materiales de construcción. De hecho, descubrimos que requiere un diseño exquisito para conseguir cualquiera de los elementos esenciales para construir las moléculas, sin las cuales, la vida es imposible.

http://scatts.files.wordpress.com/2009/03/universe.jpg

La extrema precisión de las Constantes Físicas

Los átomos deben poder reunirse en las moléculas para ganar suficiente complejidad para dar continuidad a la química de la vida. Eso se aplica a cualquier tipo imaginable de vida. A menos que la fuerza electromagnética adquiere un valor particular, las moléculas no sucederán. Por ejemplo el núcleo de un átomo. Hay un electrón orbitando ese núcleo. Si la fuerza electromagnética es demasiado débil el electrón no orbita alrededor del núcleo porque no habrá tire electromagnética suficiente para mantener ese electrón orbitando alrededor del núcleo. Si los electrones no pueden orbitar los núcleos, a continuación los electrones no están compartidos y los núcleos no pueden unirse para formar moléculas. Sin moléculas, no tenemos vida.

Si la fuerza electromagnética es demasiado fuerte los núcleos se cuelguen de sus electrones con tanta fuerza que los electrones no se compartirán con los núcleos cercanos y otra vez las moléculas no se forman. A menos que la fuerza electromagnética esté en sintonía con un determinado valor, el universo no tiene moléculas ni vida.

La Fuerza Nuclear Fuerte

También tenemos un problema al conseguir los átomos adecuados. Ahora por ejemplo, tome un neutrón y un protón. Los protones y los neutrones se mantienen unidos en el núcleo de un átomo por la fuerza nuclear fuerte, que es el más fuerte de las cuatro fuerzas de la física. Si la fuerza nuclear fuerte es demasiado fuerte los protones y neutrones en el universo se encuentran atrapados a otros protones y neutrones, lo que significa que tenemos un universo carente de hidrógeno. El hidrógeno es el elemento compuesto por protones solteros. Sin hidrógeno, no hay la química de la vida. Es imposible concebir la vida sin la química de hidrógeno.

Por otro lado, si debilitamos un poco la fuerza nuclear ninguno de los protones y los neutrones se pegan entre sí. Todos los protones y los neutrones se quedan solteros, en cuyo caso el único elemento que existe en el universo sería hidrógeno, y es imposible hacer la vida si lo único que tenemos es hidrógeno. ¿Qué tan sensible es la fuerza nuclear fuerte? Es tan sensible que, si cambiamos esta fuerza 0.03% más fuerte o más débil la vida sería imposible en el universo.

La Masa del Protón y del Neutrón

También tenemos un problema con los protones y los neutrones. El neutrón es 0,138% más masivo que el protón. Debido a esto, se necesita un poco más energía para hacer neutrones en comparación con los protones. Es por eso que en el universo de hoy tenemos siete veces más protones que neutrones. Si el neutrón eran 0,01% menos masiva que lo que observamos, entonces el universo tendrá muchos neutrones de manera que toda la materia en el universo muy rápidamente colapsará en estrellas de neutrones y agujeros negros, y la vida sería imposible.

Si el neutrón fuera 0,01% más masivo que lo que observamos, entonces el universo tendría pocos neutrones y no serían suficientes para hacer carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, potasio, etc. Estos elementos son esenciales para la vida. Se mantiene un equilibrio cuidadosamente con una precisión de 0,01% o la vida es imposible.

https://i0.wp.com/tourinord.com/wp-content/uploads/2009/11/across-the-universe.jpg

Los Electrones y la Gravedad

Con los electrones vemos un mayor sentido aún de equilibrio. Para que exista la vida en el universo la fuerza de la gravedad debe ser 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 (10 a la 40ª) veces más débil que la fuerza del electromagnetismo. Es esencial que la fuerza de gravedad sea increíblemente débil en comparación con las otras tres fuerzas de la física. Sin embargo, los planetas, las estrellas y las galaxias no se forman sin que la gravedad sea dominante en el universo, por lo que el universo debe ser configurado de tal manera que las otras fuerzas de la física se anulan entre si y dejan la gravedad, la más débil de las fuerzas, como la dominante.

Es necesario que el universo sea eléctricamente neutro. La cantidad de partículas cargadas positivamente debe ser equivalente al número de partículas con carga negativa o el electromagnetismo dominará la gravedad, y las estrellas, las galaxias y los planetas no se formaran. Si no se forman, entonces la vida es claramente imposible.

El número de electrones debe ser igual al número de protones con un equilibrio mejor que una parte de 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 (10 al poder 37). Para obtener 10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000, tendríamos que cubrir el continente entero de América del Norte con monedas, de aquí hasta la luna. Eso es 250.000 millas y cubriendo 10.000.000 millas cuadradas, y se tendría que hacer eso con mil millones de continentes de América del Norte. Para que tengas una idea, imaginas que en los montones de miles de millones de monedas hay una moneda de color rojo. Tendrías que meterse entre todas las monedas con los ojos vendados y encontrar la moneda roja. Las probabilidades de que se recoja la moneda roja es una posibilidad en 10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

La Masa del Universo

Los astrónomos han descubierto que la masa total del Universo actúa como un catalizador para la fusión nuclear y más grande que sea el universo, más eficiente es la fusión nuclear en el cosmos. Pero si el universo es demasiado grande, la densidad de masa muy grande, entonces muy rápidamente toda la materia en el universo se convierte de hidrógeno en elementos más pesados que el hierro, que haría la vida imposible porque el universo carecería de Carbono, Oxígeno, Nitrógeno, etcétera. Si el universo tuviera una masa demasiado pequeña también la fusión será muy ineficiente y el universo produciría hidrógeno, o hidrógeno más una pequeña cantidad de helio y no hubiera el carbono y el oxígeno que necesitamos para vivir.

El Sistema Solar

Cuando nos fijamos en el sistema solar descubrimos que tenemos un problema de cuerpo celestial. No es fácil conseguir la galaxia adecuada. La vida sólo puede existir en las estrellas nacidas tardes. Si se trata de estrellas de primera o de segunda generación la vida es imposible porque aún no tienen los elementos pesados necesarios para la química de la vida. Hay un tiempo corto de oportunidad en la historia del universo cuando la vida puede aparecer.

Sólo las galaxias espirales producen estrellas lo suficientemente tarde en su historia capaces de aprovechar de los elementos que son esenciales para la historia de vida, y sólo el 6% de las galaxias en nuestro universo son galaxias espirales. De los 6%, hay que encontrar las galaxias que producen todos los elementos que son esenciales para la vida. No es tan fácil.

Además de hidrógeno y helio, los demás elementos son formados en los núcleos de estrellas supergigantes. Las estrellas supergigantes se queman rápidamente, desaparecen en unos pocos millones de años. Cuando pasan por las etapas finales de su muerte combustible, explotan las cenizas al espacio exterior y las generaciones futuras de estrellas después absorberán estas cenizas. Cuando estas estrellas llegan a su fase de muerte combustible llevan los elementos pesados de las cenizas y hacen un montón de material capaz de formar planetas rocosos y apoyar la química de la vida. Pero necesitamos que estas supernovas exploten temprano en la historia de la galaxia. Observamos en nuestra galaxia que había una ráfaga de explosiones de supernovas temprano en su historia. Las explosiones de supernovas ocurrieron en la cantidad adecuada y en los lugares adecuados para que la vida pudiera existir después en la Tierra.

¿Qué importa el lugar en todo el proceso? La vida es imposible en el centro de nuestra galaxia y también en el límite de nuestra galaxia. Sólo es posible a una distancia de 2/3 del centro de la galaxia. Las estrellas en el centro se pegan con tanta fuerza que la gravedad destruiría las órbitas planetarias. Por otra parte, su radiación sincrotrón sería destructiva para las moléculas de la vida. Pero nosotros no queremos estar demasiado lejos del centro tampoco. Si llegamos demasiado lejos no hay suficientes elementos pesados ni restos de supernovas para permitir la química de la vida.

Hay un elemento esencial para la vida que las supernovas no nos dan, sin embargo, y eso es el flúor. El flúor se fabrica sólo en las superficies de las enanas blancas binarias. Una enana blanca es una estrella quemada. Es como el carbón en una chimenea, sólo que brilla intensamente. Orbitando esta enana blanca hay una estrella que todavía no ha agotado su combustible nuclear. Es una estrella ordinaria, como nuestro sol. La enana blanca tiene suficiente masa respecto a la estrella ordinaria que órbita alrededor para arrastrar su masa de modo que caiga sobre su superficie. Cuando ese material cae sobre la superficie de la enana se provoca algunas reacciones nucleares que producen flúor. Necesitamos ahora un fuerte viento estelar suficiente para dispersar el flúor más allá de la atracción gravitatoria de las dos estrellas, poniéndolo en el espacio ultraterrestre para que las futuras generaciones de estrellas puedan absorberlo. Entonces tenemos suficiente flúor para la química de la vida.

Se precisa la estrella precisa. No podemos tener una estrella más grande que nuestro sol. Cuanto más grande la estrella, más rápidamente e irregular se quema su combustible. Nuestro Sol es lo suficientemente pequeño como para mantener una llama lo suficientemente estable para un período suficiente de tiempo para hacer posible la vida. Si fuera más grande no habrá vida en el planeta Tierra. Si fuera más pequeño tendríamos problemas también. Las estrellas más pequeñas son más estables que nuestra estrella, el Sol, pero no se quemen tan calientes.

Las fuerzas de la Marea

Cuando se trae un planeta cerca de su estrella, la interacción de marea entre la estrella y el planeta se acerca a la cuarta potencia inversa a la distancia que los separa. Para aquellos que no son físicos, eso significa que todo lo que tienes que hacer es traer ese planeta cada vez mucho más cerca de la estrella, y las fuerzas de marea puede ser lo suficientemente fuerte como para romper el período de rotación. Eso es lo que pasó a Mercurio y Venus. Ambos planetas están demasiado cerca al Sol, tan cerca que sus periodos de rotación se han roto, de varias horas a varios meses. La Tierra está apenas lo suficientemente lejos para evitar la ruptura.

Tenemos un período de rotación de 24 horas. Si esperamos mucho más tiempo será cada 26 o 28 horas, porque la rotación de la Tierra se está desacelerando. Yendo atrás en la historia, podemos medir el tiempo cuando la Tierra estaba rotando cada 20 horas. Cuando la Tierra estaba rotando una vez cada 20 horas la vida humana no era posible. Si se gira una vez cada 28 horas, la vida humana no será posible. Sólo puede existir cuando haya una rotación de 24 horas.

La Velocidad de Rotación de la Tierra

Si el planeta rota muy rápido hay muchos tornados y huracanes. Si se gira demasiado lentamente se hace demasiado frío en la noche y demasiado calor durante el día. No queremos 170 grados durante el día, ni queremos temperaturas por debajo de -100 en la noche, porque eso es no es ideal para la vida. No queremos un montón de huracanes y tornados tampoco. Lo que actualmente tenemos es una situación ideal.

Necesitamos la Tierra de tamaño precisa. Si la Tierra es demasiado grande se conserva un montón de gases como el amoníaco, metano, hidrógeno y helio en su atmósfera. Estos gases no son aceptables para la vida, al menos, no para la vida avanzada. Pero si no es lo suficientemente masiva, no va a retener el agua. Para que exista la vida en el planeta Tierra necesitamos una gran cantidad de agua, pero no necesitamos una gran cantidad de amoníaco y metano. De las clases de química en la escuela recordamos que el peso molecular de metano es 16, amoniaco tiene un peso molecular de 17, y el peso molecular del agua es de 18. Necesitamos mucho de 18, pero nada de 16 o 17 y el equilibrio increíble de la Tierra lo mantiene así.

Júpiter es necesario también

Incluso necesitamos Júpiter. A menos que tengamos un planeta muy masivo como Júpiter, cinco veces más lejos de la estrella que el planeta que tiene vida, la vida no existe en la Tierra. Se necesita un planeta masivo como Júpiter, ubicado donde está, para actuar como un escudo, protegiendo la Tierra de las colisiones cósmicas. No queremos que un cometa choque con la Tierra cada semana y gracias a Júpiter no es así.

Incluso necesitamos la Luna adecuada

El sistema lunar de la Tierra es el de un planeta pequeño orbitada por una sola luna enorme. Esa sola luna enorme tiene el efecto de estabilizar el eje de rotación del planeta Tierra a 23 grados y medio. Esa es la inclinación ideal para la vida en el planeta Tierra. El eje en el planeta Marte se mueve a través de una inclinación de cero a 60 grados y va y viene. Si eso llegara a suceder en la Tierra, la vida sería imposible. Gracias a la Luna se mantiene estable en 23 grados y medio.

Incluso Necesita el número correcto de Terremotos

Tienes que tener el número correcto de terremotos. No muchos, no muy pocos, o la vida no es posible. Sin terremotos y la actividad de las placas tectónicas, los nutrientes que son esenciales para la vida en la Tierra se erosionarán de los continentes y se acumularán en los océanos. Después de un tiempo la vida sería imposible en la tierra, aunque todavía habría vida en los océanos. Gracias a la actividad sísmica, la materia en los océanos se recicla en nuevos continentes. Hay aquí en la Tierra el número exacto y la intensidad precisa de terremotos para mantener el proceso de reciclaje, pero no a tal grado que sea imposible para nosotros vivir en las ciudades.

"From politics, it was an easy step to silence. " Jane Austen

Al menos 40 Características necesarias para sostener la vida

La conclusión de todo esto es que tenemos alrededor de 40 características del sistema solar que deben ser afinadas para que exista la vida.

https://i2.wp.com/www.new.org/blog/wp-content/uploads/2009/10/unity.jpg


Categorías

A %d blogueros les gusta esto: