2. ¿Cómo Crear un Planeta Habitable? — Proyecto Nemesis
En el primer capítulo desvelamos lo que es la vida a un nivel puramente físico gracias al libro de Schrödinger ¿Qué es la vida?: la mejor arma que tiene la física para, bajo ciertas circunstancias, maximizar la entropía.
Partid de la base que todo ser vivo conocido basa su integridad en un elemento casi “mágico” : el carbono. Este elemento es brutal ya que puede unirse con elementos como hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y hasta consigo mismo! Las combinaciones de todos estos elementos, en efecto, son las piezas de lego fundamentales en las que se basa la vida.
Pero… la definición que he expuesto al principio, la de la entropía, no nos impide que la vida pueda estar basada en otros elementos. ¿Acaso estamos siendo tan egocéntricos de buscar vida basada en el mismo elemento que nosotros? ¿Nos estamos quedando cortos de mira?
La respuesta es que, seguramente, no. El único elemento que podría realizar una función similar al carbono es el silicio(Si). Este elemento puede crear cadenas moleculares consigo mismo, pero la cosa se complica cuando las cadenas se vuelven largas, cosa que (lo habéis adivinado) en los seres vivos abunda. Además, el silicio no puede unirse con el oxígeno como lo hace el carbono y eso evitaría la aparición de alcoholes: drama.
Claro que podría existir vida de formas que ahora ni los más expertos se plantean, pero hasta entonces no me meteré en ciencia ficción! Sorry not sorry. El universo ya es tremendamente apasionante como es.
Entonces podemos suponer que si existe vida muy probablemente se base en el carbono, así que toca investigar sobre el único ejemplo de seres vivos basados en carbono que tenemos y despiezarla hasta saber que es lo que la mantiene en pie.
Todos nos sabemos la tipiquísima descripción de lo que es la vida así que iré al grano a lo que nos importa de verdad. En el primer artículo os hablaba sobre cómo el hambre insaciable de la termodinámica maximizaba la entropía bajo ciertas condiciones. Ahora vamos a ver esas condiciones.
El vecindario perfecto
Empecemos con la estrella, que de entradas debe estar lejos del centro de la galaxia, ya que allí es donde se originan más supernovas. Y no nos gustan las supernovas.
Además, necesitamos que la estrella sea de un tipo en concreto. ¿Os suena eso de que las estrellas se clasifican en letras? Esas letras son: O, B, A, F, G, K, M. Las primeras letras son para estrellas grandes y luminosas mientras que las últimas son para estrellas a más pequeñas y con menor temperatura superficial.
Os reconozco que poner las estrellas en una categoría es bastante mas lioso así que si queréis saber más aquí os dejo una de esas webs con diseño de los años 90, pero que te cuentan un montón de cosas (web).
¿Entonces qué estrellas nos convienen? Las de tipo F, G o K. Y esto lo sabemos gracias a un catálogo llamado HabCat creado por las astrónomas Jill Tarter y Margaret Turnbull.
El HabCat filtra las estrellas a las que podrían orbitar planetas habitables y especifica que para que un planeta sea habitable este debe orbitar a una estrella de tipo F, G o K. He aquí los motivos:
- Este tipo de estrellas permiten la existencia de agua líquida a una distancia suficientemente lejos como para que no ocurra el Acoplamiento de Marea, que es cuando un cuerpo que orbita a uno más grande deja de girar sobre sí mismo y siempre apunta con la misma cara (esto es lo que le pasa a la Luna!). Esto generaría temperaturas muy elevadas en una cara y temperaturas heladas en la otra, poniéndole las cosas muy chungas a la vida para existir.
- Emiten la radiación justa para no matar a todo ser vivo tal y como lo conocemos y con las longitudes de onda que necesitan las plantas para la fotosíntesis. Y ojo porque… ¿acaso es necesario que en un planeta habitable se desarrollen organismos como las plantas? Eso os lo contaré en el próximo artículo de este serie.
- Además de estar a la distancia adecuada para que pueda existir agua líquida (hecho también tiene que ver con la atmósfera y el efecto invernadero) también necesitamos que esa zona tenga variaciones pequeñas en tiempos muy grandes para que la vida tenga tiempo para desarrollarse. Según aproximaciones en el artículo de las astrónomas Turnbull y Tarter podemos hablar de 3000 millones de años.
Una vez tenemos un entorno estelar lo menos mortífero posible toca hablar del planeta, que de entradas será rocoso dadas las enormes complicaciones que tendría la vida tal y como la conocemos para desarrollarse en un planeta gaseoso como Júpiter o Saturno.
Condiciones Necesarias
Antes de definir nuestro planeta, partimos de la base de que estas son, a grosso modo, las condiciones que necesita la vida. Digamos que son las condiciones que pide el cliente:
- Una superficie sólida (o líquida) para existir.
- Agua líquida. En cuanto a la existencia de la molécula en cuestión, dependerá de si se originó en la formación del planeta o si vino de fuera gracias a impactos de cometas helados. Si encima queremos que sea líquida necesitamos una atmósfera que tenga una densidad de al menos un 0.006% de la nuestra. Si os preguntáis porque los científicos están tan obsesionados con el agua, os dejo otra web algo menos cutre pero guay (web algo menos cutre pero guay).
- Una fuente de energía térmica que puede venir del sol o del propio calor interno del planeta (como sería el caso de la luna de Júpiter, Europa).
- Una atmósfera que garantice una presión atmosférica, una protección a ciertas radiaciones solares, una composición y unas temperaturas aptas para la vida.
- Un campo magnético que proteja de vientos solares y de radiación cósmica.
- Si existe actividad térmica y hay placas tectónicas, mejor. Según el libro Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe la existencia de placas tectónicas ayuda tanto a la formación de un campo magnético como a promover la biodiversidad.
- Y finalmente las abundancia de ciertos elementos y, por ende, moléculas que sirven como base de la vida: las piezas de lego.
Características de un Planeta Habitable
Ya sabemos los requerimientos del cliente y ahora toca desarrollar el producto: el hogar para los seres vivos. Pero conseguirlo es una paja mental.
Hay varios parámetros que son brutalmente claves: la masa del planeta, su órbita y rotación y una pizca de geoquímica, pero ese último lo veremos en el próximo artículo. Los dos primeros parámetros deben estar dentro de unos límites o de lo contrario la vida en el planeta seria imposible.
Masa del planeta
Hagámoslo dinámico. Una masa muy pequeña (>30% de la masa de la Tierra) tendría poco tirón gravitatorio, lo cual impediría la retención de una atmósfera. Mala cosa. Si el planeta es así de pequeño, tenemos menos papeletas de que existan flujos térmicos en el núcleo y manto. Esto es porque la relación entre superficie y volumen es algo especial: si disminuímos x10 veces el diámetro del planeta, su superficie disminuirá x100 y su volumen x1000.
Esto significa que un planeta más pequeño de la Tierra, como Marte, perderá calor más rápidamente que uno mayor en el que para una volumen enorme la superficie, por la que al final se escapa el calor, no sería tan grande.
Y sin actividad térmica tenemos un núcleo y un manto duro como una piedra, cuando para generar un campo magnético lo que necesitamos es fluidez de materiales como el hierro en el interior del planeta. Y sin campo magnético… adiós vida y hola a la radiación cósmica y vientos solares.
Este fenómeno es lo que ha hecho a Marte perder buena parte de su actividad térmica y puede ser una de las causas por las que hoy en día no tiene vida. Maldita geometría.
Si, por otro lado, nos vamos a un planeta más grande, las llamadas SuperTierras (de 2 a 10 veces la masa de la Tierra), corremos el riesgo de que no se trate realmente de un planeta rocoso. Un estudio realizado por Jingjing Chen y David Kipping de la universidad de colorado demuestra que los planetas que tienen una masa el doble que la de la Tierra o más son, en realidad, planetas gaseosos.
Rotación
Vale vamos con la rotación. Aquí, en la Tierra, tenemos invierno y verano por 2 motivos: la variación de la distancia de nuestro planeta al Sol durante su órbita y su inclinación respecto a una línea perpendicular al plano de órbita. La condición, de entradas, es que no podemos tener temperatura de congelación del agua en el punto más alejado de la órbita y temperatura de ebullición en la más cercana a la vez en una misma órbita. Una de ellas sí, pero las dos implica un gradiente térmico durante la órbita que, quizás, ni una buena atmósfera ni un periodo orbital grande podría atenuar. Es por eso que cuanto menos excéntrica sea tu órbita (osea mas circular y menos elíptica), mejor.
¿Pero…las estaciones como salen exactamente? Veréis, ahí es donde también entra la inclinación del planeta. Si el planeta no presenta inclinación, lo más problable es que acabe congelándose ya que solo el ecuador recibiría la radiación más intensa mientras que el resto del globo adquiere un clima más frío. Quizás la vida podría proliferar en los límites entre la zona del ecuador y las latitudes más altas.
Y si tuviéramos una inclinación demasiado elevada, el planeta acabaría por aumentar en exceso su temperatura ya que una buena parte de la superficie se “comería” la radiación solar más intensa.
¿Sabéis eso de que sin la Luna no habría vida? Pues es más o menos cierto, aunque los científicos no se aclaran del todo. Se cree que la luna es un elemento estabilizador y evita variaciones en la inclinación de la Tierra que pudieran congelarla o hacerla arder a lo Katniss Everdeen.
Como en todo, la cosa esta en el equilibrio respecto a un punto medio y ese es la Tierra. Y no es de extrañar ya que las condiciones que buscamos ahí fuera se comparan con las mejores condiciones que conocemos: las terrestres. Eso sí, tenemos unos márgenes en los que la vida tiene todas las papeletas de desarrollarse y al final de eso va el Proyecto Nemesis: crear un mundo hipotético pero científicamente rigoroso con su propia biosfera.
El capítulo 3 ¿Cómo se forma la vida? entrará en detalle en esa pizca de geoquímica que un planeta necesita tener para dar pie a la aparición de vida.
Referencias
Target Selection for SETI I.A Catalog of Nearby Habitable Stellar Systems 2002 Margaret C. Turnbull, Jill C. Tarter
Habitable Zones around Main Sequence Stars 1992 James F. Kasting, Daniel P.Whitmire, Ray T. Reynolds
Probabilistic Forecasting fo the Masses and Radii of other Worlds 2016 Jingjing Chen, David Kipping
Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe 2000 Ward, Peter Ward, Donald Brownlee.
