Atmósferas planetarias

Cuatro tipos de atmósferas observan los científicos en los planetas del sistema solar. Atmósferas masivas de hidrógeno y helio en los planetas gigantes Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno; atmósferas ligeras y frías en Marte y Titán (luna de Saturno); atmósfera densa y caliente en Venus; y una atmósfera ligera y templada en la Tierra. 
La semejanza entre las atmósferas venusina y marciana -dióxido de carbono (noventa y seis o noventa y cinco por ciento) y nitrógeno (tres por ciento)- nos sugiere que ambas son versiones del mismo proceso. La composición de las atmósferas ha cambiado a lo largo del tiempo; en la Tierra, la vida sintetizó el oxígeno, que acompaña al nitrógeno mayoritario; en los otros astros atribuimos al Sol la modificación de los gases atmosféricos que se generaron durante la desgasificación del planeta, sea porque la radiación del solar destruyó moléculas o sea porque el viento solar las expulsó.
En los cuatro planetas gigantes los vientos zonales, característicos de las distintas latitudes, son similares a los terrestres; también la Gran Mancha Roja de Júpiter se asemeja a nuestros ciclones y anticiclones; sin embargo no disponemos de equivalente terrestre para la Mancha Oscura de Neptuno.
Para que haya un ciclo hidrológico -océanos, nubes y lluvias- se necesitan temperaturas que permitan la existencia del agua en estado líquido y gaseoso: por eso hay ciclo hidrológico terrestre y marciano, aunque éste último sea intermitente. Existe un ciclo meteorológico semejante en Titán, pero no de agua, sino de metano.
El efecto invernadero, que depende de la composición atmosférica, es un factor decisivo del clima. Se calcula la temperatura teórica en la superficie de un planeta midiendo la intensidad de la energía procedente de la radiación solar (Venus, la Tierra y Marte tienen intensidad decreciente) y el albedo, la proporción de energía procedente del Sol que se refleja (Venus dobla a la Tierra y triplica a Marte); a la temperatura teórica obtenida debe sumarse la temperatura del efecto invernadero, para obtener la temperatura real en los tres planetas: cuatrocientos setenta y cinco grados, quince grados y cincuenta grados bajo cero, respectivamente. Cantidades que nos informan del efecto invernadero enorme venusino (quinientos veintiún grados), moderado terrestre (treinta y tres grados) y mínimo marciano (cinco grados).
Un último apunte: sabemos que tanto Venus como Marte experimentaron, en el pasado y repetidas veces, cambios climáticos equiparables a los que provocaron climas glaciales y extremadamente cálidos en la Tierra: nos intriga averiguar sus causas.

Prostaglandinas e icosanoides

Los icosanoides, una familia de moléculas de señalización, cuya acción tiene corto alcance, pues sólo afectan a las células próximas a las células que los fabrican, son compuestos cuyo esqueleto químico procede de un ácido, el icosanoico, que tiene veinte átomos de carbono. El ácido palmítico es el precursor del ácido linoleico y de los ácidos grasos de la familia omega seis procedentes de él: las prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos y lipoxinas (los cuatro son icosanoides). Del ácido linoleico también procede el ácido linolénico, y de éste los ácidos grasos de la familia omega tres, tanto las prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos y resolvinas (los cuatro son icosanoides), como las resolvinas, protectinas y maresinas (los tres tienen veintidós átomos de carbono). Los humanos somos incapaces de sintetizar los ácidos linoleico y linolénico, por lo que hemos de obtenerlos de la dieta; tal vez por ello, el mundo de la cosmética considera a ambos como vitamina F. Procure el cauto lector vigilar la cantidad de ácidos grasos que tiene, porque si la proporción de ácidos grasos omega seis a omega tres de la dieta resulta excesiva, aumenta el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares.
La infección por un patógeno o un agente irritante desencadena una respuesta inflamatoria, que consta de dos fases: el inicio y la resolución; los icosanoides (y los compuestos similares de veintidós átomos de carbono) participan en ambas. Los de la familia omega seis (prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos) intervienen en el inicio de la inflamación, digamos que activan la defensa. Una vez controlada la lesión, los de la familia omega tres son los antiinflamatorios encargados de resolver la inflamación, dicho en otras palabras, tanto algunas prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos, como todas las lipoxinas, resolvinas, protectinas y maresinas impulsan la cicatrización y reparación del tejido dañado. Se inicia la síntesis de todos estos compuestos con un ataque enzimático a la membrana celular que desprende un ácido graso; ácido graso que otras enzimas convierten en prostaglandinas, tromboxanos o compuestos similares; las prostaglandinas intervienen en la inflamación de la zona lesionada y la consiguiente vasodilatación, dolor, enrojecimiento e hinchazón del tejido dañado; los tromboxanos inducen la agregación de las plaquetas, que conduce a la coagulación de la sangre.
Para satisfacer la curiosidad del culto lector añadimos que la aspirina (ácido acetilsalicílico), el ibuprofeno y los analgésicos antiinflamatorios parecidos inhiben la síntesis de prostaglandinas y tromboxanos, pero no la síntesis de leucotrienos, en la que intervienen los citocromos P-450.

Planetas y exoplanetas

 
Uno de los grandes descubrimiento de la astronomía del siglo XX consistió en demostrar que existen numerosos planetas en nuestra galaxia girando alrededor de todo tipo de estrellas; por existir, incluso se han observado solitarios planetas errantes que vagan por el espacio. En el año 2024 el número de exoplanetas que giran en torno a estrellas diferentes del Sol sobrepasa cuatro mi novecientos. Con independencia de su composición, muy diversa, hay planetas pequeños, medianos y gigantes. Denominamos tierras a los exoplanetas cuya masa está comprendida entre la mitad y el doble de la terrestre; supertierras a aquellos cuya masa está comprendida entre dos a diez veces la Tierra. Los exoplanetas neptunianos varían entre diez y cincuenta masas terrestres; y los gigantes gaseosos poseen una masa comprendida entre cincuenta masas terrestres y doce masas de Júpiter. Se consideran enanas marrón si superan las doce masas jovianas y llegan hasta las ochenta; y subtierras si los exoplanetas son menores que la mitad de la masa terrestre -como Mercurio y Marte-.
¿Se parecerán a la Tierra? ¿Serán muy diferentes? Antes de contestar a tales preguntas los cazadores de exoplanetas deben conocer las características de nuestro sistema solar. Los planetas recorren órbitas casi circulares en torno al Sol, excepto Mercurio cuya trayectoria es una elipse. De nuevo Mercurio destaca sobre los demás dado que tiene la mayor inclinación de su órbita respecto al plano de la eclíptica, el plano que contiene la órbita de la Tierra; pero es una inclinación pequeña, apenas siete grados. Los ejes de rotación de los ocho planetas deberían ser perpendiculares al plano de la eclíptica, no sucede así: hay grandes anomalías en las oblicuidades, desde Venus, cuyo eje de rotación está invertido (casi ciento ochenta grados de oblicuidad: gira al revés) y Urano, cuyo eje de rotación apunta al Sol (oblicuidad de casi noventa grados), hasta Júpiter y Mercurio, quienes casi no tienen oblicuidad; las oblicuidades de la Tierra, Marte, Saturno y Urano son medianas (entre veinte y treinta grados). Ignoramos todavía la causa del fenómeno; si las oblicuidades se deben a oscilaciones caóticas de los planetas, a colisiones con otros astros o a interacciones gravitatorias de marea. Sí sabemos que no hay relación alguna entre las oblicuidades y los tiempos de rotación de los planetas: el día terrestre tiene casi la misma duración que el marciano, días casi iguales presentan las parejas Júpiter Saturno (diez horas) y Urano Neptuno (dieciséis o diecisiete horas).

Células deslizantes

¿Se sorprende el aprensivo lector si le comunico que algunas de sus células se deslizan a través de sus tejidos? ¡Pues sorpréndase, porque ese deslizamiento es imprescindible para su supervivencia! Resulta imprescindible para que cicatricen las heridas, para que coagule la sangre y para que las células del sistema inmunitario persigan y maten a las bacterias infecciosas; también -aunque resulta más siniestro- para que las células cancerosas se difundan por el organismo.
Las células cancerosas y las células que intervienen en la cicatrización de las heridas, que responden al enrevesado nombre de fibroblastos, se deslizan lentamente; diez mil veces más rápido se mueven los neutrófilos, células del sistema inmunitario que cada ser humano produce para combatir las infecciones. Cada día nacen más de cien mil millones neutrófilos en la médula ósea, de ella escapan a la sangre, de donde, tras unas horas de viaje, atraviesan las paredes capilares y se deslizan por los tejidos en búsqueda e ingestión de las bacterias que hayan infectado la piel, el aparato respiratorio o el digestivo. Para curar una hemorragia, las plaquetas, que circulan por la sangre con forma de disco, al encontrar un lugar donde se haya producido una herida, adquieren, mediante deslizamientos, una configuración plana con prolongaciones, capaz de taponar el vaso sangrante lesionado.
¿Quién impulsa a las células a deslizarse? Moléculas procedentes de los microorganismos invasores o de los tejidos alterados, proteínas que actúan como factores de crecimiento o una enzima responsable de la coagulación son los agentes que, después de actuar sobre moléculas receptoras en la membrana de las células, activan el deslizamiento.
¿Cómo se deslizan las células? Antes de contestar a la pregunta debo referirme a una característica que las células comparten con los postres gelatinosos: ambos son dispersiones coloidales en las que un sólido se dispersa en agua, un tipo de dispersión a medio camino entre las disoluciones -azúcar disuelto en agua- y las suspensiones -arena agitada en agua-. Los bioquímicos consideran que una célula está formada por un sol fluido rodeado por un gel más rígido. Cuando un estímulo debilita al gel superficial en un punto, la presión hace que el sol interno presione el gel hacia fuera formando una protuberancia; a continuación el material de la protuberancia se convierte en gel. ¿Cómo? La transformación depende del montaje y desmontaje, en el citoplasma celular, de unos andamios moleculares construidos con las proteínas actina y miosina. ¡Así de complejas son las células vivas!

Composición de los planetas

Conocemos la composición química de nuestro planeta: nitrógeno y oxígeno en la atmósfera, agua en los océanos, rocas constituidas por oxígeno, silicio y aluminio entre los que están intercalados algunos metales en la corteza y el manto, e hierro en el núcleo. ¿Tendrán la misma composición los otros siete planetas? ¡Averigüémoslo!
Si tomamos como patrón la composición química del Sol, Júpiter es el planeta modelo; ya que en él la abundancia de los dos elementos básicos del Sol, el hidrógeno y helio, es muy semejante a la estrella. Bajo las atmósferas de Júpiter y Saturno, ambas de hidrógeno y helio, hay un océano de hidrógeno molecular, encima de hidrógeno metálico, que envuelve a un fluido de metano, amoníaco y agua; fluido que rodea a un núcleo de roca y, tal vez, metal. La estructura interna de Urano y Neptuno, más que la composición, es diferente a los dos planetas gigantes anteriores; pues ambos tienen una atmósfera de hidrógeno y helio; que se dispone encima de un océano constituido por una disolución acuosa de amoníaco y metano, que rodea a un núcleo de roca y, quizá, metal.
La composición de los cuatro planetas internos, muy diferente a los cuatro anteriores, es semejante a los meteoritos que provienen de la parte externa del cinturón de asteroides. El basalto es la roca predominante en las cortezas de la Tierra, Venus, Marte y Mercurio; la Luna es un caso híbrido, pues está cubierta por basaltos y anortositas; los granitos son típicos de la Tierra, acaso porque esta roca sólo se forma cuando se reciclan las rocas superficiales, o sea, cuando existe tectónica de placas. Se supone, sólo se supone, que los mantos de Venus y Marte son similares al terrestre, que consta de rocas peridotitas. En cuanto a los núcleos, el de la Tierra consta de un ochenta por ciento de hierro, con el veinte por ciento restante de níquel y azufre; se ignora la composición de los núcleos de Marte y Venus; el núcleo de Mercurio podría contener el setenta por ciento de la masa del planeta, quizá por ello Mercurio constituye una transición a los planetas enteramente metálicos, un tipo de astros ausentes en nuestro sistema solar. 
En resumen, en nuestro sistema solar observamos que la composición de los planetas varía entre dos extremos: Júpiter, el más parecido al Sol, y Mercurio, el más diferente.

Eones terrestres

 
Infancia, adolescencia, juventud, madurez y vejez son etapas vitales por las que atraviesa una persona. Atribuimos fases similares -que llamamos eones- a nuestro planeta. A los fenómenos que observamos en cada uno nos vamos a referir.
Durante el eón primero se formó la Tierra y, después de un choque con un astro gigante, la Luna. Océanos de magma ocuparon la superficie terrestre, que gira tan rápido que se requieren miles de días para contar un año. Al enfriarse el planeta, aparecen las rocas. La Tierra se desgasifica, forma una atmósfera de dióxido de carbono, nitrógeno y vapor de agua; agua que origina nubes, lluvias y océanos; que se volverán salados al disolver el agua los minerales solubles. Con un Sol más frío que el actual, el planeta se mantuvo siempre ni muy caliente ni muy frío debido al efecto invernadero; eso significa que la concentración del dióxido de carbono atmosférico varió, sea porque la biosfera lo absorbe o porque se convierte en rocas calizas.
Comienza el eón segundo con un gran bombardeo, el último, por asteroides o cometas. Emerge el primer continente y, como consecuencia del reciclado de las rocas superficiales, se crea una gran cantidad de granitos. Aparecen las primeras bacterias, y después las bacterias productoras de oxígeno.
Durante el eón tercero se forma y rompe el primer supercontinente que abarca todas las superficies emergidas. El planeta pasa por una glaciación. Después de oxidar todo lo oxidable, el oxígeno se acumula en la atmósfera. Aparece la primera fauna. Al final del eón unas oscilaciones brutales del clima, que congelaron casi todos los océanos para después pasar a unas temperaturas tropicales, casi acaban con la vida.
El eón cuarto resulta muy entretenido: tanto por sus orogenias: se elevan los Apalaches y Urales, después el Himalaya, Rocosas, Andes, Pirineos y Alpes; como por el baile de los continentes: Groenlandia se separa de Norteamérica, que se une a Suramérica, la India se une con Asia después de separarse de Australia y la Antártida; o la apertura de mares y océanos: se abre el Atlántico e Índico y se forman los mares Rojo y Mediterráneo; o el clima: dos glaciaciones; o el aumento de doscientos metros del nivel del mar; o la formación del casquete antártico. Mientras tanto, aunque con pérdidas momentáneas, aumenta la biodiversidad: se diversifica la flora y fauna, que invaden los continentes. Aparecen los árboles, flores, insectos, anfibios, reptiles, mamíferos, aves y nosotros, en el último suspiro.

El clima pasado alumbra el clima futuro

 
El futuro comienza en el pasado. Estudiando el clima del pasado podremos predecir el clima futuro. ¿Que sucedería si se duplicase la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera? La temperatura media probablemente subiría cinco o seis grados. Ya sucedió hace cincuenta y seis millones de años; en apenas veinte mil años, la temperatura media terrestre aumentó en cinco o seis grados durante el máximo térmico del Paleoceno-Eoceno, un brusco cambio climático que marcó el inicio del Eoceno.
El clima parece tener varios estados estacionarios, invernadero, glacial, interglacial y también parece pasar de uno a otro muy rápidamente; para nuestra desgracia ignoramos el desencadenante de tales variaciones. Por ello estamos jugando a la ruleta rusa con el clima: con la quema de combustibles fósiles emitimos a la atmósfera, en unos pocos siglos, el dióxido de carbono que se ha almacenado en las rocas a lo largo de cientos de millones de años, un dióxido de carbono que afecta al clima.
Si bien no conocemos la historia completa del clima en nuestro planeta ya podemos asegurar que tuvo al menos cinco (quizá siete) glaciaciones. ¿Cuándo? Infancia, adolescencia, fase adulta, madurez son cuatro etapas que marcan el ciclo de vida de una persona; pretendemos imitar tal división refiriéndonos a la historia de la Tierra, con la diferencia que, en vez de etapas, distinguimos cuatro eones; las cuatro primeras glaciaciones sucedieron durante el eón tercero y las tres siguientes en el último. Recordemos que comenzó a formarse el casquete helado de la Antártida hace treinta y cuatro millones de años; y desde hace dos millones y medio de años existen glaciares en el Ártico. Ahora estamos inmersos en un período interglacial de la última glaciación; de lo cual podemos deducir dos consecuencias. Primera: la Tierra lleva calentándose varios miles de años, ritmo que aumentó desde el comienzo de la actividad industrial. Segunda: los datos orbitales (excentricidad de la órbita, oblicuidad del planeta) nos sugieren que el actual período interglacial se debe estar acabando ya que ha durado más de la media; por lo que, a continuación, nuestro planeta se sumirá en un invierno que durará cien mil años, cuando los hielos vuelvan a las latitudes medias. ¿Lograremos suprimir los siguientes períodos glaciales? El clima pasado nos invita al pesimismo: las glaciaciones duran un promedio de cincuenta millones de años.
No cabe duda que los futuros climatólogos tendrán trabajo abundante.

Bacterias en los planetas rocosos

En 1989 Kent Condie elaboró una teoría sobre la evolución de los planetas rocosos: si Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, y también la Luna, se formaron calientes, pasarán necesariamente por una etapa térmica en la que su superficie estará lo bastante fría y rígida para fracturarse y su interior lo bastante caliente para mantener un movimiento convectivo. Mercurio, Venus, Marte y la Luna habrían atravesado ese intervalo térmico -que denominamos ventana de la tectónica de placas-, intervalo en el que se encuentra la Tierra, que también lo atravesará en el futuro. Para que una teoría se ajuste a la realidad debe contrastarse con los datos: hay huellas que en Venus y Marte ha habido tectónica de placas, no hay huella alguna en Mercurio y la Luna.
Considerando que, en el pasado, las condiciones ambientales de Venus, la Tierra y Marte eran parecidas, ¿la vida pudo surgir en más de uno de ellos? Si bien negamos la existencia de fauna, flora o funga en todo el sistema solar y consideramos improbable la existencia de bacterias  contemporáneas marcianas o venusinas, no descartamos su existencia en el pasado. Venus tuvo un océano inicial, que perdió cuando aumentó la intensidad de radiación del Sol recién nacido. ¿Se pudo originar vida venusina al mismo tiempo que en la Tierra? Hay un intervalo, entre hace cuatro mil y tres mil quinientos millones de años, que hubo una atmósfera más densa y un clima relativamente cálido y húmedo en Marte, y abundantes cursos de agua, incluso un océano como el Atlántico; agua que desapareció de la superficie marciana al disiparse la mayor parte de la atmósfera primitiva en el espacio, disminuir la presión atmosférica y enfriarse. ¿Se pudo originar vida marciana en el intervalo mencionado? Consideramos que el agua en estado líquido es requisito imprescindible para la existencia de la vida; por ello nos afanamos por buscarla en cualquier astro. Hasta 2007, sosteníamos que sólo la Tierra, en el sistema solar, poseía líquidos en su superficie; errábamos, porque ese año se descubrieron lagos de metano en Titán (luna de Saturno). Hoy sabemos que también hay océanos encerrados bajo capas de hielo: de agua en Europa, Ganímedes y Calisto (la tres lunas de Júpiter) y en Encélado (luna de Saturno), de metano en Titán y de nitrógeno en Tritón (luna de Neptuno). Resaltamos que un ambiente habitable no indica necesariamente la existencia de seres vivos… pero es tentador buscarlos.

Futuro geológico de la Tierra

¿Cómo será la geografía dentro de ciento cincuenta millones de años? Desde luego, y a tenor de lo que sabemos, diferente de la presente. Un culto viajero trasladado al futuro se hallaría completamente sorprendido: las dos Américas se habrán separado, Australia se habrá unido a Asia, África y Asia se habrán fragmentado. Conocemos el origen de tales cambios: el movimiento de las placas litosféricas de la superficie terrestre, que transportan a los continentes; se unen unas con otras y se fragmentan de nuevo impulsadas por la convección del manto; manto movido por el calor del núcleo terrestre. Cabe deducir que la tectónica de placas -que así llaman al proceso- durará el tiempo, dos mil millones de años, que el núcleo terrestre se mantenga lo suficientemente caliente. A partir de ese momento el manto dejará de moverse y la configuración de los continentes se volverá definitiva. Habrá cesado la producción de magmas, terminado el movimiento de los continentes, finalizada la formación de cadenas montañosas, no habrá terremotos ni erupciones volcánicas: los continentes serán inmensas llanuras y los ríos apenas transportarán sedimentos.
¿El Sol afectará a nuestro futuro? La estrella que nos calienta aumenta su luminosidad el uno por ciento cada cien millones de años; tal aumento evaporará los océanos dentro de dos mil millones de años: fenómeno que marcará el final de la vida terrestre. Dentro de dos mil millones de años nuestro planeta estará rodeado por vapor de agua a una presión de trescientas atmósferas; nada tendrá que envidiar al actual infierno de Venus, cuya superficie está a cuatrocientos cincuenta grados y noventa atmósferas de presión. La muerte geológica de nuestro planeta habrá coincidido con la muerte de su biosfera.
Si esperamos tres mil millones de años más, dentro de cinco millardos observaremos que el Sol, acabado el hidrógeno combustible, se hinchará hasta llegar a la órbita actual de Venus o de la Tierra, aunque ambos planetas ya no estarán allí, la atracción gravitatoria del Sol, que habrá perdido el cuarenta por ciento de su masa, será más tenue y los planetas se habrán alejado. Sin embargo, el enorme calor que recibirá la Tierra acabará fundiendo su superficie. La historia del planeta terminará como comenzó: con su superficie cubierta por un océano de magma. La diferencia debe buscarse en el cielo: al débil Sol inicial le sustituirá al final una enorme estrella llenando el firmamento. ¿Existirá alguien inteligente en ese momento?

Fauna, flora y funga

Cuando miramos a nuestro alrededor hallamos plantas, hongos y animales. ¿Sabemos distinguirlos? Atribuimos la movilidad a los animales,  porque se desplazan para obtener alimentos, y la inmovilidad a las plantas; pero la distinción no resulta tan sencilla porque existen animales sésiles, obsérvense las esponjas y muchos moluscos; si bien éstos, aunque permanecen inmóviles, están dotados de elementos móviles capaces de crear corrientes de agua para atraer los alimentos hacia sí. ¿Y los hongos? Tienen características animales, pues se alimentan de otros seres vivos a los que descomponen, y características vegetales, pues no se mueven.
¿Quiénes son sus antecesores? Buscamos la respuesta en la historia de la vida. En un principio sólo existían células y moléculas orgánicas libres en el océano. Las moléculas orgánicas fueron desapareciendo porque eran el alimento de las células. Si estas células primerizas no hubieran desarrollado otro modo de obtener alimento habrían desaparecido: no sucedió así. Una de las primeras respuestas evolutivas a la disminución de alimentos consistió en el parasitismo; si no había alimentos en el mar, podría haberlos dentro de otras células vivas; éste debió ser el modo de vida de muchas células primitivas. Un segundo modo de vida -el saprofitismo- consistió en obtener alimento de las células muertas. Un tercer proceso, nuevo, permitió sobrevivir a algunas células primerizas; consistió en comer a otras células enteras, comportamiento que evolucionó a partir de la capacidad que tiene una célula de englobar primero, para después digerir, las partículas alimenticias. Estos tres nuevos procedimientos de obtener alimentos dependen, en ultima instancia, de la existencia de otros seres vivos. Pero si las células de antaño no hubieran hallado nuevos suministros de alimentos, tarde o  temprano, la vida habría cesado. Las materias primas para la elaboración de alimentos nuevos, agua, dióxido de carbono y nitrógeno, estaban presentes en abundancia en la Tierra primitiva; se necesitaba energía para transformarlos en materia orgánica, energía que podía provenir de dos fuentes, la oxidación de sustancias inorgánicas o la luz del Sol. Utilizando una u otra fuente energética, la evolución creó seres unicelulares capaces de sintetizar materia orgánica con la que alimentarse y de sobrevivir sin depender de otros.
Ya podemos deducir quienes son los antecesores de los tres reinos mencionados: las plantas descienden que quienes se alimentan por sí mismos; los animales de quienes se alimentan de otros y los hongos de quienes descomponen la materia orgánica de unos y otros.

Impactos de asteroides

El reloj marca las siete, hora local, y el calendario señala el treinta de junio de año 1908. Un asteroide de roca, de unos sesenta metros de tamaño, se desintegra en Tunguska (Siberia), a ocho kilómetro sobre el suelo. La explosión, equivalente a una bomba de hidrógeno, liberó quince megatones de energía, y destruyó una región de dos mil kilómetros cuadrados, por suerte deshabitada, sólo había ochenta millones de árboles. En el siglo XXI sabemos que tales colisiones ocurren una vez cada milenio; también sabemos que explosiones de un megatón suceden una cada siglo y las de tipo Hiroshima ocurren todos los años. ¿Es posible? ¿Algún conspiranoico lo ha anunciado? ¿Por qué nadie se entera? Una vez aclarado que las explosiones se deben a las fricción del asteroide con la atmósfera, examinemos la explicación: las explosiones anuales de asteroides de tamaños inferiores a los treinta metros ocurren a veinte kilómetros de altura sobre el suelo, por ello su energía se disipa sin causar daño. Sólo los asteroides del tamaño de un campo de fútbol (cien metros) o superior pueden alcanzar la superficie sin explotar antes. ¿Y que sucede con los asteroides mayores? Un asteroide de quince kilómetros, como el de Chicxulub, que extinguió a los dinosaurios, liberó una energía de cien millones de megatones; no se necesita tanto para una catástrofe universal; porque uno de dos kilómetros de tamaño produciría un inverno global. Para tranquilizar al lector aprensivo añado que la estadística nos indica que sólo ocurre una colisión de ese tipo cada tres o cuatro millones de años. ¿Que el curioso lector quiere ver unos de estos objetos, quizá el mayor que se conserva? Vaya a Namibia, donde, hace ochenta mil años, cayó el meteorito Hoba; un enorme bloque de sesenta y seis toneladas compuesto por hierro y níquel y dimensiones cercanas a los tres por tres por un metros. ¿Que prefiere pasear por uno de los mayores cráteres de impacto de nuestro planeta? Visite el cráter del meteoro en Arizona (EEUU). 
Las colisiones con asteroides han formado parte de la historia de la Tierra e intervendrán en su futuro. Si el asteroide que acabó con los dinosaurios al final del Cretácico cayese hoy destruiría la civilización; como la probabilidad de tal impacto es de uno cada cien millones de años, nuestros descendientes tendrán que enfrentarse a la amenaza del impacto de un asteroide. ¿Cómo la resolverán?

¿Vivo o inerte?

Para aproximarnos a la comprensión del ser vivo más pequeño podemos elegir dos opciones. Una de ellas intenta construir la complejidad a partir de la sencillez; lo hace mediante la unión de biomoléculas hasta obtener la primera bacteria, lo que equivale a plantearse el origen del primer ser vivo a partir de la materia inerte. La opción opuesta consiste en destruir la complejidad hasta llegar a la sencillez, lo que significa simplificar un ser vivo hasta obtener el mínimo componente que podamos calificar como vivo, camino que han seguido los parásitos.
Sigamos la segunda vía. Comencemos con un gusano; la evolución le conducirá a prescindir de partes de su anatomía para convertirse en parásito. Deduzco que tal simplificación le transformará, en último extremo, en una única célula; pero esta célula ya no es un gusano. En algún momento del camino, el gusano original habrá dejado de ser un organismo pluricelular y, por tanto, no será un gusano. De la misma manera, una bacteria reducida al mínimo quedaría convertida en sus biomoléculas componentes, que no necesariamente consideramos vivas. ¿Serán los virus bacterias que han evolucionado hacia el parasitismo? El camino parece extremadamente largo. No me puedo imaginar una bacteria deshaciéndose de novecientos noventa y nueve, de cada mil genes, me parece más probable que un pequeño trozo del ADN bacteriano, autónomo, los plásmidos quizá, hayan sido en el pasado virus. Analicémoslo desde el punto de vista de la complejidad: un virus puede tener una decena, o menos, de genes, los mismos, aproximadamente, que tiene un plásmido, por tanto un virus es tan complejo como un plásmido; sin embargo, una bacteria es mil veces más compleja que un virus. Deduzco que un virus se halla más próximo a un plásmido que a una bacteria. A falta de observaciones o experimentos que confirmen o rechacen la hipótesis, considero más probable que un virus provenga de la evolución de un plásmido (o viceversa)  que de una bacteria.
Retomemos la cuestión principal ¿cuándo la materia adquiere la propiedad que llamamos vida? Tanto en el camino hacia la complejidad de las biomoléculas para convertirse en bacterias como en la simplificación de las bacterias hasta convertirse en sus componentes moleculares existe un paso en la que se cruza el umbral, tal vez difuso, entre la vida y la materia inerte. Un paso que, en este momento, ignoramos. ¿Serán los virus protagonistas de ese tránsito todavía ignoto? Nadie lo sabe… por ahora.

Neutrinos

 
Los neutrinos son partículas fundamentales -no pueden descomponerse en otras más pequeñas- que componen la materia; como los quarks y los electrones. De todas las partículas que tienen masa son las más abundantes, tanto que mil billones de ellos, aproximadamente, pasan a través del cuerpo del sorprendido lector en este momento. No se preocupe, apenas interaccionan con los átomos de su cuerpo; tan elusivos son, que un detector de los neutrinos que emite el Sol apenas notaría la diferencia si hiciésemos la medida de noche o de día, o dicho con otras palabras, si estuviésemos enfrente del Sol o con la Tierra situada en medio. Los neutrinos se mueven casi a la velocidad de la luz y pesan tan poco que hasta ahora no se ha pedido medir su masa. Hay tres variedades de neutrinos, que los físicos llaman sabores; singulariza a estas partículas que no adoptan un sabor para permanecer siempre en él, más bien oscilan entre los tres. ¿Dónde hallarlos? Numerosos procesos naturales generan neutrinos: las reacciones nucleares que ocurren en el Sol, la descomposición radiactiva de átomos terrestres y las explosiones supernovas de las estrellas; también los crean las gigantescas máquinas aceleradoras de partículas construidas por los humanos y las centrales nucleares.
Un halo de misterios rodea a estas esquivas partículas. ¿Existe una cuarta variedad -sabor- de los neutrinos, los llamados neutrinos estériles? Algunos experimentos la sugieren. ¿Qué deducciones podemos extraer de la probable existencia -hay señales- de un fondo cósmico de neutrinos? ¿Los neutrinos son su propia antipartícula? Tal propiedad podría influir en la existencia de más materia que antimateria en los primeros momentos del universo. Aclaremos. Existe el fondo cósmico de microondas: fotones de luz que se produjeron durante el primer segundo del universo, mediante la unión de las partículas de materia -protones y electrones- con las de antimateria -antiprotones y antielectrones-. Si hubiese exactamente la misma cantidad de unas y otras, sólo radiación habría en el cosmos; nosotros existimos, así como toda la materia, porque hubo un desequilibrio (uno entre mil millones) entre ambas antes del primer segundo del Big-bang. ¿Por qué el Big-bang no produjo las mismas cantidades de materia que antimateria? No existe una teoría que explique el fenómeno; quizá algunas reacciones, en las que intervienen los neutrinos, procedan de manera más fácil si son partículas de materia que de antimateria.
Misterios ahora que iluminaremos en este siglo.

Células con núcleo

En toda la biosfera sólo existen dos y nada más que dos tipos de células. Las bacterias, y sus hermanas arqueas, primeros seres vivos que aparecieron en el planeta, son seres vivos formados por células carentes de núcleo y mitocondrias. Las plantas, animales y hongos, sus descendientes, también están formados por células, pero diferentes a las anteriores; pues todas ellas contienen un núcleo, que aloja los genes, y varias mitocondrias, que son orgánulos interiores que sirven para respirar. Cabe preguntarse cómo surgió este nuevo tipo celular en la Tierra; y si fue el núcleo o las mitocondrias quienes se formaron primero.
Hace, por lo menos, mil quinientos millones de años aparecieron en nuestro planeta seres cuyas células contenían núcleo y mitocondrias. Estos nuevos seres surgieron de una arquea ancestral que poseía ciertas características: como tener membranas interiores, que podrían ser las antecesoras del núcleo, y tener la capacidad de alimentarse englobando a otras células. Hay pruebas para conjeturar que el núcleo se formó antes que las mitocondrias; porque los análisis genéticos sugieren que los genes relacionados con la formación del núcleo son más antiguos que los genes relacionados con la unión a las mitocondrias. 
Se estima que las mitocondrias se originaron a partir de bacterias englobadas por arqueas ancestrales que, en lugar de ser digeridas, establecieron una relación (simbiosis) con la célula que las englobaba. Con el tiempo, la bacteria englobada, capaz de respirar oxígeno, evolucionó para convertirse en la mitocondria. La aparición de oxígeno en la atmósfera, debido a la actividad de las bacterias sintetizadoras de oxígeno, creó un ambiente favorable para la respiración con oxígeno (aeróbica), mucho más eficiente en la producción de energía que la respiración sin oxígeno (anaeróbica). El nuevo ser, capaz de respirar oxígeno con sus mitocondrias, aprovechó la existencia del oxígeno atmosférico, y la selección natural favoreció a los organismos que vivían con mayor eficiencia energética.
La hipótesis del núcleo primero plantea la posibilidad de que hayan existido en el pasado, y tal vez perduren, seres vivos unicelulares que posean núcleo, pero carezcan de mitocondrias. Los científicos los han encontrado; sin embargo, resulta que la falta de mitocondrias se debe a que las han perdido; lo que no confirma la hipótesis porque la predicción se refiere a la existencia de células que nunca hayan poseído mitocondrias, no a aquellas que las hayan perdido. ¡Hay que continuar buscando!

Constelación de Sagitario

Sagittarius (el arquero) es una constelación del zodíaco, que se encuentra entre las constelaciones Scorpius, al oeste, y Capricornus, al este. Representa a un centauro sosteniendo un arco, cuya flecha apunta hacia donde se supone que está el corazón del escorpión, la estrella Antares; tal disposición muestra que el arquero está dispuesto a disparar al escorpión si éste osa atacar. Bellos mitos de la humanidad adolescente.
Me he fijado en Sagitario porque al oeste de la estrella gamma de esa constelación se encuentra el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea; donde reside la radiofuente Sagitario A*, un agujero negro supermasivo: cuatro millones de masas solares confinados en una esfera de tamaño menor que la órbita de Mercurio.
A los amantes de emociones fuertes les diremos que, en la constelación de Sagitario, también está la estrella WR 104, anodino nombre que nada dirá al inexperto, pero que esconde un posible peligro potencial para nuestro planeta. Todos los días la NASA publica una imagen astronómica  comentada por un astrónomo profesional; en la del tres de junio de 2014 puede observarse al sistema estelar Wolf-Rayet 104 (WR 104) un sistema estelar con forma de rueda de molino cuyo estudio detallado ha permitido descubrir una posible amenaza. Cuando dos estrellas masivas orbitan entre sí expulsan intensos vientos de gas y polvo que crean la rueda de molino que aparece en la imagen mencionada; una de ellas es una estrella Wolf-Rayet, nombre que designa a una estrella masiva en la última etapa de evolución antes de explotar como supernova, suceso que ocurrirá en cualquier momento en el próximo millón de años. Aclaramos que las estrellas Wolf-Rayet son estrellas que fusionan helio o elementos más pesados ​​en su núcleo.
La observación de la espiral de WR 104 nos indica que miramos casi directamente hacia el eje de rotación del sistema estelar, eje a lo largo del cual surgiría un poderoso chorro de radiación si a la explosión supernova le acompañara un estallido de rayos gamma (GRB). Esperemos que la futura supernova WR 104 sea sólo un hermoso espectáculo inofensivo; porque si el haz de rayos gamma alcanzara de lleno a la Tierra, ni la distancia -ocho mil años luz- podría ser suficiente para protegernos. En la actualidad ni la estrella WR 104 ni los estallidos de rayos gamma se entienden lo suficientemente bien como para calificar su nivel de peligrosidad. ¡Paciencia!… y buena suerte a nuestros descendientes.

Siete reinos

En la biosfera hay siete reinos según el Catálogo de la Vida (2015): animales, plantas, hongos, protozoos, algas, bacterias y arqueas. Durante, aproximadamente, un tercio de la historia de la biosfera sólo bacterias y arqueas convivieron en nuestro planeta. A estos dos reinos se incorporaron dos más, los protozoos y las algas, y los cuatro coexistieron durante el segundo tercio; en el último tercio aparecieron el reino animal y el de los hongos; el último, el séptimo reino, el vegetal fue el más tardío.
Curiosos, nos preguntamos ¿la desaparición de alguno de los siete reinos implicaría la extinción de otro? En concreto, ¿cómo afectaría a la flora, fauna y funga la desaparición de bacterias y arqueas? Con las plantas en el ambiente no parece que la fauna y los hongos se extinguiesen, aquélla porque se alimenta de las plantas y éstos porque descomponen la materia vegetal. La pregunta siguiente es más difícil de contestar, al menos para el escritor, ¿podría existir la flora sin bacterias ni arqueas? Porque sólo las bacterias y arqueas son capaces de convertir las moléculas de nitrógeno presentes en la atmósfera en los imprescindibles átomos de nitrógeno de los aminoácidos que forman las proteínas de todos los seres vivos. Y esta consideración me obliga a reconsiderar la pregunta anterior: si la extinción de las bacterias y arqueas conduce a la extinción de la flora, por el mismo argumento, se extinguirían animales, hongos, algas y protozoos.
Guiados por la curiosidad y, fijándonos en los tres reinos con los que estamos más familiarizados, animales, hongos y plantas, nos hacemos la misma pregunta. ¿Qué sucedería si se extinguiese alguno de los tres? La historia de la vida nos indica que fauna y funga vivieron cientos de millones de años en ausencia de flora, unos, alimentándose de algas y protozoos, los otros, descomponiéndolos. ¿Y la flora? ¿Pueden los vegetales existir sin animales ni hongos? Las plantas con flores que requieren animales para su polinización no existirían, tampoco los líquenes, ni las micorrizas, pero existen otras. En cualquier caso tanto la diversidad biológica como su abundancia estaría extremadamente limitadas. Si bien es verdad que la vida animal surgió y se diversificó en un ambiente en el que sólo existían algas y protozoos, además de bacterias, arqueas y hongos, la aparición y evolución de las plantas terrestres fue un acontecimiento crucial que transformó los ecosistemas y permitió la expansión y diversificación de la vida animal.

Estrellas supergigantes

Era verano y contemplaba Deneb, una estrella supergigante blanca en la constelación del Cisne, tan bella como Rígel, típica supergigante blanco-azulada que observo en invierno de la constelación de Orión, e igual de hermosa que otras dos supergigantes, rojas que no blancas: Betelgeuse, también en Orión y Antares en la constelación del Escorpión.
El reino de las estrellas de vida tranquila -más del noventa por ciento de la población estelar- está habitado por estrellas masivas, estrellas de masa intermedia, como el Sol, y estrellas ligeras, las más abundantes. Voy a explorar las primeras. Las estrellas que tienen más de diez masas solares, debido a su gran masa, consumen energía a un ritmo elevado, son por tanto, muy luminosas, un millón de veces más que el Sol; en consecuencia viven poco, pues agotan en pocos millones de años su combustible. Además, cuando el hidrógeno contenido en su núcleo se agota, la estrella cambia de combustible: fusiona sucesivamente helio, carbono, oxígeno y silicio, hasta sintetizar hierro. Durante esa etapa se expande y transforma en supergigante azul, que pierde masa, se expande de nuevo, se enfría y convierte en supergigante roja. No exageran los astrónomos cuando califican de supergigantes rojas a estrellas cuyo tamaño alcanza los centenares de veces el Sol e incluso, alguna, es mil quinientas veces mayor. Además de su color, la temperatura de la superficie estelar diferencia las azules (entre treinta mil y cincuenta mil grados) de las rojas (entre tres mil y cuatro mil). Otro dato apenas nos permite vislumbrar la desmesura de estos astros; mientras que el núcleo de una supergigante alcanza seiscientos millones de grados, las gigantes se quedan en unas decenas de millones. Las estrellas supergigantes suelen acabar su vida explotando como supernovas y dejando como residuo una estrella de neutrones o un agujero negro.
Hipergigantes llaman los astrónomos a las estrellas excepcionalmente grandes y masivas, las más luminosas que existen; es tan rápido el consumo de su masa que apenas viven uno, dos o tres millones de años, un breve suspiro cósmico; explotan como supernovas (o hiperpovas) y dejan como residuo un agujero negro. Excepcionalmente raras mencionamos una, Eta de Carina. Hay un límite superior de masa para las estrellas: una estrella que supera un centenar, aproximado, de masas solares no permanece en equilibrio; la presión de la radiación interna emitida por las reacciones nucleares vence a la fuerza gravitatoria y la estrella expulsa la masa excesiva.

¿Está vivo un virus?

¿Podemos considerar vivo a un cristal? ¿Y a un cristal que, después de crecer, desprendiera trocitos semejantes a él, que también pudieran crecer? ¿Y si, además, algunos de sus átomos vibraran emitiendo y captando ondas electromagnéticas? Podría seguir añadiendo propiedades, tales como que captase energía química del medio, o que respondiese de alguna manera al intercambio de ondas sonoras con otros cristales. Probablemente, en algún momento, deduciríamos que la estructura cristalina estaba viva; pero la conclusión no es válida, porque el ser al que llamamos cristal, en algún momento de la creciente adquisición de complejidad, habría dejado de ser cristal y se habría convertido en un ser de naturaleza distinta, que a falta de otra palabra llamaríamos vivo. Apliquemos el mismo razonamiento a los virus. Si un virus mostrase las capacidades que tiene un ser vivo, como la capacidad para trasladarse de un lugar a otro, claro que estaría vivo; pero considero que un ser tan poco complejo es incapaz de hacerlo. Porque, para calificar como vivo a un ser debe manifestar comportamientos elaborados tale como obtener energía del medio y transformarla, es decir conservarse; tener un control autónomo que le permita relacionarse con el medio y con sus iguales, es decir, autorregularse; y reproducirse, o sea, construir copias de sí mismo. Colijo que, para hacerlo, necesita alcanzar cierto grado de complejidad. Si un virus, una máquina, un cristal u otro ente, cualquiera que sea su composición, posee las tres capacidades citadas no dudaría en calificarlo de vivo; por la misma razón, un ser que no las tenga, aunque esté formado por biomoléculas, no dudo en calificarlo de inerte.
Propongo un ejemplo para resaltar la importancia que atribuyo a la complejidad. ¿Qué capacidades tiene un virus que no posee un prión (molécula de proteína)? ¿Reproducción? Los priones se reproducen: elaboran copias de sí mismos. ¿Control de células? Los priones no sólo controlan células, sino también organismos. Sin embargo, nadie duda de que los priones no están vivos. ¿Por qué los titubeos con los virus? No dudo de la belleza de sus formas... como tampoco dudo de la belleza de las formas de los cristales. ¿Tal vez la observación del parecido entre algunos componentes víricos y las patas animales nos induce a buscar orden donde no hay más que una manifestación de la selección natural? Selección natural que afecta tanto a los seres vivos como a las moléculas y a los seres intermedios... los virus.

Campo eléctrico terrestre

Los físicos tienen una forma harto curiosa de estudiar lo que los demás mortales llamamos gravedad, electricidad y magnetismo. Se refieren a los campos gravitatorios, a los campos magnéticos y a los campos eléctricos; entendiendo que cada uno de ellos es una región del espacio donde un objeto cualquiera siente la gravedad o un imán siente el magnetismo o un objeto con carga eléctrica siente la electricidad. ¿Qué quiere decir el escritor con la palabra “siente”? Que una fuerza gravitatoria o magnética o eléctrica, respectivamente, actúa sobre cada uno de los tres objetos mencionados. Sabemos ya a quien afecta cada uno de los tres campos, nos falta averiguar quienes los crean. Cualquier objeto -grande, mediano o pequeño- que tenga masa crea un campo gravitatorio a su alrededor; cualquier imán -o cuerpo que posea carga eléctrica y se mueva- crea un campo magnético; cualquier objeto que tenga carga eléctrica crea un campo eléctrico. 
¿Y cómo afecta esto a nuestro planeta? El campo gravitatorio terrestre no sólo nos atrae a nosotros, también mantiene nuestra atmósfera; si no hay suficiente gravedad, los gases que constituyen la atmósfera escaparían al espacio, como ha sucedido en la Luna. La gravedad también da forma, esférica, al planeta; y retiene a un satélite, la Luna, girando a su alrededor. El campo magnético terrestre no sólo sirve para mover las brújulas que nos facilitan la orientación, es el escudo que protege a nuestro planeta del viento solar, la corriente de partículas que emite el Sol; y también nos protege de los rayos cósmicos que nos llegan de allende el sistema solar; de no existir tal vez pudiesen vivir las bacterias, pero es dudoso que pudiesen existir animales o plantas en la superficie del planeta.
En el año 2024 un nuevo campo se ha hallado en nuestro planeta. Se probó la existencia de una caída de potencial eléctrico de medio voltio entre los 250 kilómetros y los 768 kilómetros de altura sobre el nivel del mar; significa que existe un campo electrostático planetario, denominado campo ambipolar, generado por la salida de electrones de la ionosfera -capa de la atmósfera- polar al espacio; tal campo impulsa al viento polar y es el origen de los iones de hidrógeno que abundan en la magnetosfera -región externa de la atmósfera-. Falta por averiguar cómo ha afectado a la evolución del planeta la existencia de tal campo eléctrico.

Motores de combustión y baterías

En menos de dos siglos los humanos vamos a convertir, en dióxido de carbono atmosférico, el carbono acumulado en el subsuelo -como petróleo, gas natural o carbón- durante cientos de millones de años. Si queremos minimizar el calentamiento climático global en el que estamos inmersos debemos descarbonizar la economía. Fijémonos en el transporte, responsable de la emisión a la atmósfera de la cuarta parte del dióxido de carbono. Se han encontrado dos posibles soluciones para descarbonizar el transporte: los vehículos eléctricos, movidos por baterías, y los vehículos de combustión, movidos con motores cuyo combustible es el hidrógeno.
Analicemos las ventajas e inconvenientes que presentan unos y otros. Los vehículos eléctricos ya están presentes en las carreteras de la Unión Europea. Los inconvenientes son conocidos: el precio y el largo tiempo que tarda en recargarse la batería; otros argumentos son la escasa abundancia de lugares de recarga y la menor autonomía. Si bien las baterías de litio no tienen futuro, por la limitación de la materia prima; las baterías de grafeno podrán sustituirlas y superar sus prestaciones, pues son capaces de cargar el ochenta por ciento de una batería de cien kWh en ocho minutos, y permiten autonomías de mil kilómetros; desgraciadamente, por ahora, su coste es alto.
La otra posibilidad consiste en mantener los motores de combustión, pero sustituyendo los combustibles fósiles por el hidrógeno, cuya combustión sólo genera agua. Ya conocemos las ventajas de los motores de combustión: rápido repostaje y autonomía. Analicemos sus inconvenientes. En cuanto al rendimiento, los motores eléctricos tienen un rendimiento en torno al noventa por ciento, los mejores motores de combustión no llegan a la mitad: los diésel cerca del cuarenta por ciento, los de gasolina un treinta por ciento, en ese tramo estarían los de hidrógeno. El hidrógeno combustible es un gas poco denso; por ello necesitamos presiones elevadas, setecientas atmósferas, para almacenar cinco kilogramos en un depósito. ¿Cómo se almacena el gas, sea en el depósito del vehículo o en una hidrogenera? Porque, además, es muy difusible, y una fuga de hidrógeno supone un riesgo de incendio, incluso con el vehículo parado. Para un futuro empleo masivo del hidrógeno la seguridad es un requisito fundamental: recuérdese la tragedia del dirigible alemán Hindenburg, que utilizaba hidrógeno para su sustentación. No es un problema menor obtener hidrógeno: porque en la atmósfera no hay. Por todo ello, el coste de estos vehículos es alto.

Misteriosos objetos en el universo joven

Ahora (dirás), ¡oír a las estrellas! ¡Cierto

Perdiste la cordura! Y yo te diré, sin embargo,

Que, para oírlas, muchas veces despierto

Y abro las ventanas, pálido de asombro…

Y conversamos toda la noche, mientras

La Vía láctea, como un palio abierto,

centellea. Y, al salir el sol, nostálgico y lloroso,

aún las busco en el cielo desierto.

Dirás ahora: ¡Alocado amigo!

¿Qué charlas con ellas? ¿Qué sentido

tiene lo que dicen cuando están contigo?

Y yo te diré: ¡Amadlas para entenderlas!

Pues sólo quien ama puede tener un oído

Capaz de oír y comprender a las estrellas.

Tanto los astrónomos profesionales como lo aficionados, quizá de una manera diferente a cómo propone el poeta brasileño Olavo Bilac, aman e intentan comprender las estrellas. Eso pretenden quienes, usando observaciones tomadas con el Telescopio Espacial James Webb, en el año 2024, identificaron tres objetos luminosos y muy rojos cuando el universo tenía el cinco por ciento del tamaño y edad actuales; entre seiscientos y ochocientos millones de años después del Big Bang. Hallaron que tales objetos están repletos de estrellas de cientos de millones de años; en otras palabras, los astrónomos descubrieron muchas estrellas viejas, en un universo joven. También encontraron enormes agujeros negros supermasivos, de cien a mil veces más masivos que el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea y, por si fuera poco, anormales, en lo que se refiere a la radiación que emiten. Estos objetos encajan malamente en los modelos cosmológicos vigentes. La teoría propone que las galaxias y los agujeros negros que tienen en su centro evolucionan y viven juntos a lo largo de miles de millones de años; por eso carece de sentido el descubrimiento de un agujero negro supermasivo adulto viviendo dentro de una galaxia bebé. También dejaron perplejos a los físicos el tamaño, minúsculo, de los objetos recién descubiertos: apenas unos pocos cientos de años luz, aproximadamente mil veces menores que la Vía Láctea; y tienen tantas estrellas como nuestra galaxia, entre diez mil millones y un billón. Imaginemos ahora que comprimimos la Vía Láctea a ese tamaño, mil veces menor: la estrella más cercana a nosotros casi estaría en nuestro sistema solar y, a unos veintiséis años luz, visible en el cielo, estaría el agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea. ¿Se ha percatado ya el sabio lector de la duda que ha penetrado en la mente los expertos?

¿Irradiar alimentos?

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), irradiar alimentos no tiene efectos adversos para la salud; es una técnica eficaz y segura para eliminar patógenos. Desde 1990, se ha estudiado la seguridad toxicológica de los compuestos generados por la rotura inducida por la radiación de los triglicéridos (grasas) presentes en los alimentos: las 2-alquilciclobutanonas (2-ACB), siendo los más detectados la 2-dodecilciclobutanona (2-dDCB) procedente del ácido palmítico y la 2-tetradecilciclobutanona (2-tDCB) del ácido esteárico. Muchos estudios muestran su ausencia de toxicidad genética, sin embargo algunos resultados los contradicen; por lo tanto, continúa la investigación para confirmar su inocuidad. Prueba de la falta de consenso científico es que la normativa varía mucho: en Alemania sólo se permite la irradiación de las hierbas secas, las especias y los condimentos, y sólo a una dosis; en Brasil se permite irradiar todos los alimentos a cualquier dosis.
¿En qué consiste la técnica de irradiación? En exponer los alimentos a radiaciones ionizantes: generalmente electrones procedentes de aceleradores, o rayos X, o rayos gamma procedentes del cobalto sesenta o del cesio ciento treinta y siete radiactivos. Con diferentes dosificaciones: dosis menores de un kGy, entre uno y diez kGy, más de diez kGy. Si al cauto lector le interesa saber si el alimento que va a comer se ha irradiado fíjese en el símbolo internacional para distinguirlo: una planta dentro de un círculo verde, logotipo llamado radura.
Recordemos que las radiaciones ionizantes son las radiaciones cuya energía es capaz de romper las moléculas que forman las células. Existen varios tipos. Las radiaciones alfa, núcleos de átomos de helio procedentes de desintegraciones nucleares, son poco penetrantes: una hoja de papel o la piel nos protege. Las radiaciones beta, electrones o positrones, procedentes de desintegraciones nucleares, son más penetrantes: las detiene una lámina de aluminio. Los rayos gamma y los rayos X, radiaciones electromagnéticas procedentes, respectivamente, de desintegraciones nucleares o de capas externas de los átomos, son penetrantes: se necesita una lámina de plomo para frenarlas. Los neutrones son radiaciones muy penetrantes que rompen los núcleos atómicos; sólo algunos elementos, como el cadmio o el boro, los absorben. Una última aclaración, recuerde el lector aprensivo que quien come un plátano recibe una dosis de radiación ionizante de una décima de microSv, debido al potasio cuarenta radiactivo presente en el exquisito fruto; y que la radiación natural recibida de la Tierra es seis microSv diarios.

Estrellas enanas

La mayoría de las estrellas genera energía de la misma manera: mediante reacciones nucleares en las que el hidrógeno se fusiona para dar helio; un proceso estable que las mantiene emitiendo luz durante miles de millones de años. Ante un tiempo tan desmesurado cabe preguntarse de qué depende la duración de la vida de una estrella: de su masa original, porque cuanta menos masa, menos energía liberan cuando nacen, menor temperatura, menos luminosidad, reacciones nucleares más lentas, mayor vida del astro.
Los astrónomos han observado que la luminosidad de algunas estrellas supera la habitual, sin embargo son más frías. ¿A que se debe la anomalía? A que tienen un enorme tamaño -gigante, supergigante e hipergigante- porque fusionan otros combustibles cuando acaban el hidrógeno. También existen anormalidades en el otro extremo: estrellas cuya luminosidad es menor de la esperada y, no obstante, son más calientes: se trata de pequeñas enanas blancas -así denominadas, aunque muestran varios colores- en las que no se producen reacciones nucleares una vez que se ha acabado el hidrógeno.
El Sol, como estrella de masa intermedia, es una estrella enana amarilla, que se convertirá en gigante roja; y después en nebulosa planetaria que dejará una enana blanca como residuo, transcurridos algo más de una decena de miles de años. Existen estrellas menos masivas, más pequeñas y frías que el Sol, son las enanas rojas, las más abundantes de la galaxia; cuando agotan el hidrógeno -tardan un billón de años en hacerlo- no se convierten en gigantes, sino directamente en enanas blancas.
Me pregunto ahora por el límite inferior de masa necesario para formar una estrella. Si la acumulación de materia que se comprime -inferior al ocho por ciento de la masa del Sol, ochenta veces la masa de Júpiter- no alcanza la temperatura de fusión nuclear del hidrógeno, se convertirá en una enana marrón. Muy abundantes en la galaxia pues existen tantas como estrellas, las enanas marrones -su masa se haya comprendido entre trece y ochenta veces Júpiter- son astros a medio camino entre las estrellas y los planetas; aunque no fusionan hidrógeno brillan (en tonos marrones) debido al calor liberado durante su formación, se van enfriando lentamente y nunca morirán ni se transformarán en otro astro. Se diferencian de un planeta gigante gaseoso, como Júpiter, en que las ha creado la condensación de una nube de gas, mientras que los planetas se originan del material sobrante de una estrella recién formada.

Murciélagos

Sabemos que los animales pequeños, que presentan ritmo cardíaco y metabolismo rápidos, viven menos que los animales grandes con un ritmo cardíaco y un metabolismo lentos; probablemente porque el metabolismo rápido produce más radicales dañinos. Los murciélagos constituyen una excepción, porque viven más que otros mamíferos del mismo tamaño: compárense sus cuarenta años de vida, con los dos años de un roedor de tamaño similar. Sabemos que la tasa metabólica (léase la cantidad de energía que gasta un animal) de los murciélagos volando duplica la de los roedores corriendo de peso semejante; metabolismo tan acelerado dañaría al animal, si los murciélagos no eliminasen los radicales generados. La eliminación tiene un beneficio adicional: destruye los radicales producidos en cualquier inflamación, sea asociada a la edad o a una infección. Los mecanismos antiinflamatorios, incluido la pérdida de genes promotores de la inflamación, permiten a los murciélagos tener una respuesta inmune antiviral perpetuamente activada; respuesta que causaría una inflamación dañina en los demás mamíferos. En concreto, los murciélagos tienen tres interferones alfa, la cuarta parte que nosotros, pero activos siempre, haya o no infección; con otras palabras, están en perenne estado de guerra contra los virus; por esto los murciélagos pueden transportar el virus de la rabia, el Ébola, el coronavirus y otros virus mortales para los demás mamíferos, sin que les afecten. Un sistema inmunitario tan activo no debe extrañarnos que mantenga a los murciélagos libres del cáncer.
Retomemos la longevidad. En los mamíferos, existe una relación simple entre masa corporal y esperanza de vida: a medida que aumenta el tamaño, la longevidad aumenta. Hay excepciones; nosotros vivimos más que otros mamíferos con masa corporal similar y diecinueve especies viven aun más que nosotros, dieciocho de las cuales son murciélagos. Si comparamos ratones, lobos, humanos y murciélagos observaremos que, al envejecer, la respuesta inmunitaria decrece y la actividad metabólica se reduce; hay una diferencia entre los murciélagos y los otros: no aumenta la inflamación a medida que envejecen. Los investigadores han comprobado también que, si bien la actividad genética de los murciélagos cambia a lo largo de su vida, la mayor parte de la diferencia relacionada con la edad se debe al cambio en la actividad de cien genes: los que reparan el ADN y reciclan componentes dañados, y los que detienen la división celular. Hay otra señal adicional: los murciélagos mantienen intactos los extremos de los cromosomas sin que intervenga la enzima telomerasa asociada a esa actividad.

Accidente nuclear

Svetlana Alexiévich, bielorrusa ganadora del premio Nobel del año 2015, no de ciencia sino de literatura, escribió “Voces de Chernóbil. Crónica del futuro”. Podría pensarse que el libro es una tragedia griega, por el medio centenar de testimonios que recoge, testimonios de héroes marcados por su destino fatal, a los que suma las voces de tres coros, voces silenciadas por el gobierno de la antigua Union Soviética. Yerra el erudito lector si espera una catarsis, no la hay, no se trata por tanto de una tragedia: es una elocuente y lúcida descripción de la incompetencia y del dolor.
Algunos datos. El veintiséis de abril de 1986 una explosión destruyó el reactor IV de la central atómica de Chernóbil, a diecisiete kilómetros de la frontera bielorrusa: dos millones cien mil bielorrusos fueron afectados, setecientos mil son niños. Los nazis destruyeron seiscientas diecinueve aldeas bielorrusas, el accidente nuclear, cuatrocientas ochenta y cinco; uno de cada cuatro bielorrusos murió durante la guerra contra los nazis, uno de cada cinco viven en territorio contaminado por la radiactividad. El accidente arrojó a la atmósfera radioisótopos que emitieron cincuenta millones de curios (unidad de radiactividad): el setenta por ciento cayó en Bielorrusia. Antes del accidente había ochenta y dos bielorrusos con cánceres, después del accidente la cifra alcanza seis mil (cada cien mil personas).
Una aclaración y más datos. El cesio ciento treinta y siete y el yodo ciento treinta y uno fueron los isótopos radiactivos más abundantes liberados durante el accidente; la mitad del yodo se desintegra en ocho días, la mitad del cesio tarda treinta años en desintegrarse… y otros treinta años en desintegrarse la mitad de la mitad, y así sucesivamente. En la cuarta parte de Bielorrusia la contaminación debida al cesio radiactivo supera un curio cada kilómetro cuadrado. En una superficie semejante a Galicia, en la que vivían más de ochocientas mil personas, la contaminación con cesio radiactivo supera los cinco curios cada kilómetro cuadrado; en la tercera parte de esta región (casi el setenta por ciento ubicada en Bielorrusia), donde vivía un cuarto de millón de personas, la radiactividad debido al cesio supera el triple del valor anterior. La mortalidad en Bielorrusia ha crecido el veintitrés por ciento y cada año aumenta el número de disfunciones neurológicas y mutaciones genéticas. En las regiones más afectadas la mortalidad supera a la natalidad un veinte por ciento y están enfermas tres de cada diez personas.

Metano y metanógenos

Hace dos mil trescientos millones de años unos microorganismos recién llegados a la Tierra llenaron el aire de oxígeno, sin ellos, sin las cianobacterias, ninguno de nosotros estaría aquí. Alabémoslas. Y también a otros microorganismos casi desconocidos hasta ahora; los que, antes de las cianobacterias, hicieron del planeta un lugar habitable. Nos referimos a los metanógenos, enemigos del oxígeno y moradores de nuestro planeta durante sus primeros dos mil millones de años. Con un Sol mucho más tenue, el metano que sintetizaron causó un efecto invernadero que habría evitado una glaciación.
Cuando se formó la Tierra, la luminosidad del Sol era el setenta por ciento de la actual; no obstante, la primera glaciación tardó mil trescientos millones de años en producirse; colegimos que el planeta estaba más caliente que ahora y que, por tanto, los gases invernadero presentes en la atmósfera debieron calentarlo. ¿Qué gases? Desechado el amoníaco y el dióxido de carbono por pruebas concluyentes, se valoró la influencia del metano, gas que reacciona con el oxígeno y desaparece pronto de la atmósfera. 
Hace tres mil ochocientos millones de años, en ausencia de oxígeno, los primeros microorganismos produjeron metano; aludimos a los metanógenos, que constituyen la mitad de las arqueas conocidas; arqueas que, con las bacterias, evolucionaron del primer ser vivo terrestre. Los metanógenos medran exclusivamente en ambientes carentes de oxígeno; hoy, en los estómagos de los rumiantes, en los campos de arroz y en otros lugares exóticos; pero no siempre fue así: los metanógenos ancestrales crecieron en una atmósfera y unos océanos alimentados por emisiones volcánicas, que proporcionan el hidrógeno y dióxido de carbono con que se nutren.
Los metanógenos produjeron metano suficiente para proteger del frío al planeta; ahora bien, a medida que el efecto invernadero calentaba la superficie terrestre sobrevivían más metanógenos, que prefieren vivir a temperaturas superiores a los cuarenta grados; pero cuanto más metano, más efecto invernadero, mayor temperatura superficial, más metanógenos, más metano… ¿Cómo se detiene el ciclo? La luz solar, en presencia de metano abundante, forma hidrocarburos que se condensan en partículas de polvo y forman nieblas; nieblas que reflejan la luz solar y enfrían el clima.
Así vivieron los metanógenos hasta que la aparición del oxígeno los envenenó; tan vez su desaparición desplomó las temperaturas y produjo la primera glaciación, y quizá otras. Resaltamos que, durante los últimos quinientos millones de años, el metano ya nunca volvió a resultar decisivo para el clima.

Baterías y pilas

Sabemos que la quema de combustibles fósiles o biomasa emiten dióxido de carbono a la atmósfera, gas que empeora el calentamiento global antropogénico en que está envuelto el planeta. Si queremos usar generadores de energía fotovoltaicos o eólicos que sustituyan las combustiones, debemos considerar que la producción y el consumo de la energía pueden no coincidir en el tiempo. ¿Cómo proporcionar energía si no hay viento ni Sol? Necesitamos que el exceso de energía producida pueda guardarse en un almacén para suministrarla cuando se demande. Los embalses de agua son uno de los almacenes de energía más usados, otro, las pilas y baterías; a éstas me voy a referir. Recordemos que en España, no en EE.UU., se utilizan términos diferentes según los dispositivos sean recargables o no: baterías (de ácido-plomo, por ejemplo, usada en la mayoría de los vehículos) se nombran los primeros, pilas (como las alcalinas) se denominan los segundos.
Ya han pasado años desde que, en el 1800, Alessandro Volta comunicó a la Royal Society el invento de la pila que lleva su nombre. Una batería (o pila) eléctrica convierte la energía química en corriente eléctrica, cualquiera que sea su tamaño: miniatura, las presentes en audífonos y relojes, o grande como una habitación, las que proporcionan energía a centrales telefónicas y ordenadores de centros de datos. Su funcionamiento se basa en una reacción química de oxidación-reducción; reacción que tiene dos componentes, uno pierde electrones y el otro los gana, de tal manera que ninguno se consume y ambos pueden retornar a su estado original. Baterías y pilas que se descargan cuando se acoplan al circuito eléctrico externo que necesita energía para funcionar; y se cargan -sólo las baterías- cuando se les aplica una corriente eléctrica externa.
Los coches eléctricos actuales usan baterías. Baterías de litio que contienen un líquido que se solidifica tras múltiples ciclos de carga-descarga; indeseado fenómeno que deteriora su capacidad para almacenar y proporcionar electricidad. Para solucionarlo se están desarrollando baterías de estado sólido, que sustituyen al líquido por un sólido; con ello aumenta su duración, pues no se degradan con los sucesivos ciclos de carga-descarga; además, reducen el tiempo de su recarga y pueden almacenar más energía, o sea, proporcionan más autonomía al vehículo. Dejamos para el futuro las baterías de grafeno, capaces de almacenar mucha más energía (proporcionan mil kilómetros de autonomía) y cuyo tiempo de carga no sobrepasa los ocho minutos.

Cortesía versus grosería

Los miembros de las sociedades de todo el mundo sufren, sufrimos, conductas groseras todos los días. Varios investigadores han hecho unos experimentos psicológicos que nos proporcionan pruebas de que la mala educación afecta a nuestro comportamiento y a nuestra aptitud para resolver problemas. La grosería reduce nuestro rendimiento tanto en el desempeño de tareas rutinarias como en la ejecución de tareas que requieren esfuerzos cognitivos, como resolver acertijos o pensar de forma creativa. Comentamos, siquiera someramente, uno de ellos. Un laboratorio convoca, en dos tandas, a unos voluntarios previamente elegidos para participar en una actividad. Los recibe alguien que se presenta como profesor. A la mitad de los voluntarios les informa amablemente que deben trasladarse a otra sala, y los dirige con cortesía. La otra mitad de participantes reciben otro trato. Se les increpa con acritud: ¿No sabes leer? Hay un cartel a la entrada que avisa que la actividad programada será en otra sala. ¡No te molestaste en mirarlo! Preferiste molestarme, aun viendo que estoy ocupado. Quienes fueron tratados con grosería mostraron un rendimiento inferior en las tareas posteriores que ejecutaron: resolvieron menos adivinanzas y demostraron menos creatividad cuando se les solicitó idear diferentes usos de un objeto. El trato descortés también afectó a su comportamiento: tres cuartas partes de los voluntarios tratados con cortesía ayudaron a una persona desconocida a recoger libros caídos sin que se lo pidieran; menos de un cuarto de los voluntarios que recibieron el trato grosero ofreció su ayuda. El experimento muestra que el impacto de las personas groseras en sus semejantes no es baladí: el trato que reciben las personas influye tanto en su rendimiento intelectual posterior -lo empeora-, como en su comportamiento -disminuye su altruismo-.
Nueve de cada diez víctimas de la grosería se vengan de sus agresores o de su empresa: cierto que las personas tomamos represalias de muchas maneras y  por ello el coste social de la mala educación resulta difícil de cuantificar, sin embargo auguro que es elevado. En el libro “El coste de la mala conducta: cómo la falta de civismo daña su negocio y qué hacer al respecto” (2009), las profesoras Christine Pearson y Christine Porath, usando los recursos que le proporcionan la psicología, pedagogía y criminología, examinan el coste que la descortesía tiene en las empresas y muestran cómo detectarla, eliminarla y crear una cultura de respeto; instan también a los directivos a predicar con el ejemplo.

Encélado

Con el nombre de uno de los gigantes, hijo de la mitológica Gea y de Urano, o de Tártaro, que a falta de aclaración por la madre no está clara la identidad del progenitor, se bautizó a un satélite de Saturno. Este pequeño satélite de quinientos kilómetros, el sexto más grande en tamaño del planeta, es el lugar más prometedor del sistema solar para buscar vida, pues reúne los tres requisitos principales para su existencia: agua líquida, una fuente de energía y los elementos químicos imprescindibles para sintetizar las biomoléculas: carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre. Encélado -argüimos- es la luna más interesante para explorar, Titán, otro satélite de Saturno, y Europa, luna de Júpiter, completan el podio de excelencia.
Encélado orbita alrededor de Saturno, lo que significa que una nave exploradora debe ser autónoma, pues el retraso en las comunicaciones terrestres es de hora y media. Muy lejos del Sol, llegándole cien veces menos radiación solar que a la Tierra, la temperatura de la superficie del satélite, doscientos grados bajo cero, es muy fría: nos hallamos en un pequeño mundo helado que refleja casi toda la luz solar. A falta de grandes cráteres en su superficie, sí se observan géiseres en el polo sur; géiseres que nos indican que debe haber agua líquida; en efecto, bajo la superficie de Encélado existe un océano global de agua líquida entre el hielo de la superficie y el núcleo rocoso, una capa probablemente calentada por numerosas fuentes hidrotermales; océano ubicado a tres o cuatro decenas de kilómetros bajo la superficie, que podría tener diez kilómetros de profundidad. ¿De dónde procede el calor que calienta el agua de los géiseres, tal vez se pregunte el sesudo lector? A las fuerzas de marea, que así se denomina la atracción gravitatoria entre Encélado y Saturno, fuerza que deforma el interior del satélite y libera la energía suficiente como para tener agua líquida en su interior, a pesar de estar tremendamente lejos del Sol.
En el hemisferio sur, el astrónomo también observa en su telescopio estructuras geológicas que llama rayas de tigre, similares a las cordilleras existentes en el centro de los océanos terrestres: son muestras de la actividad geológica del satélite relacionada con el criovulcanismo, no muy diferente al vulcanismo terrestre, con la diferencia que estos volcanes extraterrestres, en vez de expulsar lava, expulsan amoniaco, hidrocarburos y agua.

Alcohol etílico

A lo largo de la historia de nuestra civilización el alcohol ha desempeñado un papel esencial. Durante los últimos milenios, desde que los humanos nos hicimos sedentarios y vivimos en ciudades, las bebidas alcohólicas fueron las bebidas más populares. En un mundo donde el suministro de agua estaba contaminado, el alcohol se ganó con razón el calificativo de agua de vida; porque, hasta la instalación de los sistemas de abastecimiento de agua potable en el siglo XIX, beber agua era peligroso, incluso mortal pues se adquirían enfermedades infecciosas. Las bebidas alcohólicas antiguas debieron tener una graduación inferior a las actuales, en cualquier caso inferiores a 16º (16% de alcohol), concentración máxima que toleran las levaduras fermentadoras; las graduaciones superiores de los licores no se consiguieron hasta alrededor del año 1100 cuando se popularizó la destilación.
Los animales que consumimos frutas, también tomamos frutas fermentadas, en tal caso ingerimos el alcohol generado en la fermentación. Para hacerlo los occidentales disponemos del gen de la enzima que metaboliza el alcohol, la alcohol deshidrogenasa; gen que no tiene la mitad de la población del oriente, no obstante, también tomaban agua potable, debido a su costumbre de beber té preparado con agua hervida. 
¿Alimenta el alcohol? Sí, el alcohol se metaboliza mediante dos enzimas, la alcohol deshidrogenasa convierte el alcohol etílico en acetaldehído y la aldehído deshidrogenasa transforma el acetaldehído en ácido acético; ácido acético que se une al coenzima A ya sea para oxidarse y obtener energía, ya sea para almacenarse como grasa. El paso del etanol a acetaldehído ocurre en tres compartimentos celulares: en el citosol la alcohol deshidrogenasa cataliza la mayor parte; en los peroxisomas la catalasa se ocupa de la cuarta parte; y en los microsomas interviene un citocromo P-450, que también genera como subproducto dañinas especies reactivas de oxígeno.
¿Es patológico el consumo de alcohol? Hay consenso científico de que el consumo de alcohol causa varios tipos de cáncer, y las pruebas indican que cuanto más alcohol se bebe mayor es el riesgo de presentar cáncer. En el año 2009, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) concluyó que el acetaldehído, procedente de la ingestión de bebidas alcohólicas, es carcinógeno para los seres humanos; no sobra añadir que el acetaldehído se disuelve fácilmente en la saliva durante la acción de fumar y que es el carcinógeno más abundante en el humo del tabaco.