Viviendo en un planeta joven de un universo bebé

Esta fiesta acaba de empezar.

Impresión artística del aspecto que tendrá la Tierra dentro de unos cinco a siete mil millones de años, con el Sol ya convertido en una gigante roja.

Impresión artística del aspecto que tendrá la Tierra dentro de unos cinco a siete mil millones de años, con el Sol ya convertido en una gigante roja. En esos momentos, la vida terrestre que conocemos ya no será posible. Imagen: Wikimedia Commons.

Fósiles de microbios hallados en la formación Strelley Pool del cratón de Pilbara, Australia, con unos 3.400 millones de años de antigüedad.

Fósiles de microbios hallados en la formación Strelley Pool del cratón de Pilbara, Australia, con unos 3.400 millones de años de antigüedad. Imagen: D. Wacey, Universidad de Australia Occidental / AFP.

Como te apunté al final del post anterior y en algún otro, la vida presente en la Tierra es sobrecogedoramente antigua. Tanto que no sabemos todavía cuándo surgió, pero no pudo ser mucho después del Bombardeo Intenso Tardío. Con certeza, tenemos fósiles de microorganismos complejos –posiblemente eucariontes– de hace 2.000 millones de años y microbios con 3.400 millones (como los de la foto a la derecha.) Con casi total certeza, hubo cianobacterias empezando a liberar oxígeno mediante fotosíntesis hace 3.500 millones de años. Hay grafito de origen probablemente biológico en Groenlandia Occidental, generado hace 3.700 millones de años. Por ahí, por ahí estimamos que anda LUCA, o sea el último antepasado común a todo lo que ahora mismo alienta sobre la faz de este planeta.

Estudios más inciertos sugieren que pudo haber alguna clase de vida basada en el carbono antes del Bombardeo Intenso Tardío, ocurrido hace unos 3.900 millones de años: uno habla de 4.250 millones de años y otro apunta a los 4.400, conforme la Tierra terminaba de recolocarse la osamenta y enfriarse después del impacto que dio lugar a la Luna. Si esto fuese verdad, o la vida sobrevivió a una clase de meteoritos que dejan al que mató a los dinos como una mera anécdota de mínima importancia, o apareció más de una vez. En todo caso, cuanto más sabemos, más retroceden los orígenes de la vida, tanto la simple como la compleja. Tú y yo, por ir a lo seguro, nos quedaremos con las estimaciones actuales para LUCA: llevamos aquí al menos 3.700 o 3.800 millones de años.

Durante muchísimo tiempo, este fue un mundo de seres unicelulares o pluricelulares muy básicos, cuando no de mero ARN. Hubo que esperar bastante para que los primeros animales comenzáramos a ver la luz. Aunque seguramente hubo algunos protoanimales antes, a todos los efectos nacimos y conquistamos el mar entre el Ediacárico y la explosión del Cámbrico (635 – 542 millones de años.) Por entonces, las tierras emergidas eran un erial inhóspito y deshabitado, a menos que estos señores tengan razón. Pero hubo que esperar otro centenar de millones de años para que algunos milpiés comenzaran a aventurarse fuera del mar, envueltos en peligrosas concentraciones de oxígeno, lejos del cálido líquido que nos vio nacer, bajo el duro sol. Ahora nos parece tan normal, pero eso es porque la evolución nos ha adaptado a vivir así. Desde este punto de vista, todos los seres que vivimos fuera del agua somos una especie de extremófilos. Venga, en serio: ¿a quién se le ocurre salir del placentero mar que nos vio nacer y donde teníamos de todo para seguir existiendo, mudándonos a un inhóspito pedregal donde no hay apenas agua, con una atmósfera tan oxidante que hasta permite el fuego, expuestos a niveles cancerígenos y genotóxicos de radiación solar…? Bueno, pues lo hicimos. No sólo eso: perseveramos hasta que la evolución nos adaptó y cambió tanto que ahora no podemos regresar al mar sin medios técnicos. A excepción de las ballenas, delfines y demás, claro, que dijeron ahí os quedáis y se volvieron a los océanos como haría cualquier tipo sensato. Eso sí, después de haberse convertido en mamíferos con pulmones que aún hoy les obligan a seguir asomándose al aire para respirar.

Bien, y… ¿cuánto tiempo vamos a seguir aquí?

Nebulosa del Cangrejo

Nebulosas como esta del Cangrejo (NGC 1952) son los restos de una estrella que acabó estallando en forma de supernova; la luz de esta detonación en particular alcanzó la Tierra en el año 1054. Sin embargo, nuestro Sol no tiene masa suficiente para convertirse en una supernova; en vez de eso, “crecerá” hasta convertirse en una gigante roja que luego colapsará como enana blanca antes de irse enfriando muy, muy lentamente hasta terminar en forma de enana negra. Imagen: Wikimedia Commons.

Me supongo que ya sabrás eso de que un día el sol, en su evolución estelar, crecerá tanto que se tragará a la Tierra o al menos la dejará tan churruscada que cualquier cosa parecida a la vida presente será difícilmente posible. También sabrás que falta mucho para que esto suceda: unos 5.000 millones de años para que Sol abandone la secuencia principal y empiece a convertirse en una gigante roja y 7.600 para que alcance sus mayores dimensiones antes de contraerse hasta convertirse en una enana blanca. Luego irá enfriándose muy poquito a poco y finalmente se apagará como una enana negra dentro de mil billones de años o cosa así.  Si no ha aniquilado a la Tierra durante su fase de gigante roja, ésta continuará dando vueltas a su alrededor hasta estamparse contra tal enana negra por deterioro orbital dentro de cien mil veces más tiempo: un uno seguido de veinte ceros de años. O por ahí.

No obstante, las cosas desagradables empezarán a ocurrir mucho antes. Antes en términos cósmicos, quiero decir; no esperes ningún apocalipsis en tiempos humanos. Pero el futuro de la vida compleja terrestre se mide más en cientos que en miles de millones de años. Gran parte de ella se sustenta en la fotosíntesis, y particularmente en la fotosíntesis por la vía de los tres carbonos. Este tipo de fotosíntesis requiere una cierta cantidad de dióxido de carbono (CO2) en el ambiente. Pese a lo mucho que ahora estamos haciendo el chalado con el dióxido de carbono, conforme la luminosidad del sol vaya aumentando, el ciclo geoquímico del carbonato-silicato –parte del esencial ciclo del carbono– irá debilitándose mediante la meteorización de los silicatos. Eso irá fijando cada vez más y más carbono en el suelo, arrebatándoselo a la atmósfera y al mar. Tanto, que en unos 600 millones de años a partir de ahora la fotosíntesis por la vía de los tres carbonos quedará interrumpida por falta de CO2, y con ella buena parte de la vida que conocemos.

Tolypothrix sp.

Las cianobacterias (en la imagen, Tolypothrix sp.) obtienen su energía a partir de la fotosíntesis, absorbiendo dióxido de carbono y liberando oxígeno. Hace unos 2.300 millones de años, esto provocó la llamada “catástrofe del oxígeno”, que llenó la atmósfera terrestre con este gas, dando lugar al aire que conocemos hoy en día. La actual vida compleja terrestre depende en su inmensa mayoría de que los organismos fotosintéticos sigan existiendo. Imagen: Wikimedia Commons.

La vida compleja dispone de otro cartucho en la recámara para ambientes extremos con muy poco dióxido de carbono: la fotosíntesis de los cuatro carbonos. Conforme el CO2 siga cayendo y cayendo, probablemente una parte significativa de los seres fotosintéticos evolucionará hacia esta vía de los cuatro carbonos, como de hecho ya lo hizo. Pero incluso esta “vía extrema” sólo proporcionará otros 200 millones de años de margen. Con un sol cada vez más brillante, incluso estas cantidades residuales de CO2 acabarán fijadas al suelo. Y sin CO2 no hay fotosíntesis, y sin fotosíntesis es difícil imaginar la supervivencia de la vida compleja terrestre, a menos que la evolución se saque de la manga alguna otra de sus cartas asombrosas. (Ve y cuéntale a una arquea primitiva que algún día uno de sus recontratatarasobrinos, o sobrinas, estaría aquí leyendo frente a la pantalla de un dispositivo digital…)

Pero frente a un sol que a cada era brilla más, incluso los inconcebibles cartuchos de la evolución irán agotándose. En unos mil y pico millones de años, la temperatura media del planeta alcanzará los 47ºC y entonces empezará a ocurrir algo muy chungo: mares, océanos y demás aguas comenzarán a esfumarse. Primero, mediante un efecto invernadero húmedo (moist greenhouse) debido a la acumulación de vapor de agua en la atmósfera; el vapor de agua es un poderoso gas de efecto invernadero. Así, el planeta azul se convertirá rápidamente en el planeta blanco, continuamente cubierto por una capa de niebla y nubes cada vez más densas. Pronto, toda el agua disponible en la Tierra se evaporará mediante un efecto invernadero desbocado, para no volver al estado líquido nunca jamás. A todos los efectos, estaremos comenzando a abandonar nuestra zona de habitabilidad estelar (o más bien, la zona de habitabilidad estelar nos estará abandonando…)

Zonas habitables de los sistemas solares

Las zonas habitables de los sistemas solares varían con las características de cada estrella y su estadio evolutivo. Conforme nuestro Sol “engorde”, la zona habitable se irá desplazando hacia regiones más exteriores del sistema solar. Imagen: Wikimedia Commons.

A la totalidad del agua le costará mucho desaparecer, entre dos y tres mil millones de años, debido a que irá saliendo poco a poco la que se encuentra atrapada bajo la superficie. Durante una larga temporada, habrá lagos y humedales en las regiones polares. Pero la vida que conocemos, basada en grandes cantidades de agua líquida fácilmente disponible, irá dejando de existir. Por fotólisis, el agua evaporada se separará en forma de oxígeno e hidrógeno; el oxígeno perdurará, sobre todo fijándose a los suelos, pero el hidrógeno escapará al espacio exterior. No más agua en la Tierra. No más planeta azul, ni blanco, sino más bien marrón. Los últimos eucariontes dejaremos paso otra vez a un mundo de procariotas, como siempre fue, que irán extinguiéndose muy poco a poco hasta que finalmente este planeta pierda por completo la capacidad de soportar vida. En unos 1.500 millones de años, la zona de habitabilidad fetén andará ya por Marte. Puede que algo parecido a los extremófilos más extremos resistan aquí hacia la frontera de los 2.800 millones de años futuros, cuando la temperatura media terrestre supere los 147ºC, antes de perecer. Esta vida, aunque inconcebiblemente feraz, morirá así por fin.

En suma: que a la vida compleja terrestre le queda al menos tanto tiempo como lleva –llevamos– existiendo, eón arriba o abajo. Todavía pueden ocurrir muchísimas cosas, tantas como las sucedidas desde la explosión del Cámbrico hasta nuestros días. Y a la vida terrestre en general, mucho más. Salvo que ocurriese alguna clase de catástrofe cósmica como no ha ocurrido en los últimos 4.000 millones de años –casi una tercera parte de la edad del universo– la vida va a seguir por estos lares durante otra larguísima temporada, evolucionando y adaptándose sin parar hacia formas ahora inimaginables, como siempre hizo.

Parasol estelar

Arriba: concepto básico de una lente para dispersar la irradiación solar que alcanza al planeta Tierra (dibujo no a escala; en realidad se encontraría mucho más cerca, en el punto L1 Tierra-Sol, a aproximadamente 1,5 millones de kilómetros de nuestro planeta.) Este concepto básico es un tanto burdo y difícil de ejecutar; en su lugar, más recientemente se han propuesto nubes de lentes minúsculas orbitando en torno al mismo punto (centro y abajo.) Concebido al principio para combatir el calentamiento global, una civilización tecnológica futura podría utilizar este o cualquier otro concepto ahora inimaginable para retrasar significativamente el momento en que la evolución solar haga que nuestro planeta sea inhabitable. Imagen superior: Wikimedia Commons. Imágenes central e inferior: © BBC News.

Si en ese proceso la inteligencia se preserva, o incluso se desarrolla y extiende, pueden crearse las tecnologías necesarias para retrasar todavía más este fin del mundo. Nosotros mismos ya tenemos parte de la ciencia y la tecnología necesarias para hacerlo a pequeña escala, y de hecho se ha planteado como una medida de emergencia frente al calentamiento global presente: si no somos capaces de ponernos de acuerdo para contener las emisiones de gases de efecto invernadero, siempre podemos reducir un poquito la irradiación solar. Se llama la sombrilla espacial o parasol estelar, forma parte de un concepto más amplio denominado gestión de la irradiación solar y aunque suene a ciencia-ficción –y de hecho lo sea en estos momentos–, disponemos ya de gran parte del conocimiento necesario para reducirla en un 2% y mantenerla así durante unos cincuenta años a un coste de unos cinco billones (trillions anglosajones) de dólares. Eso es menos que el PIB mundial de un solo año, y existen otras aproximaciones más económicas. Civilizaciones futuras mucho más avanzadas podrían disponer de un montón de técnicas para paliar y ralentizar la destrucción de la vida compleja terrestre antes de que sea imprescindible dar el siguiente paso obvio: largarse de aquí.

¿Adónde? Puesss… a lo mejor, ni siquiera es preciso pirarse muy lejos, al menos durante una larga temporada. La evolución solar desplazará la zona de habitabilidad estelar hacia los planetas exteriores y sus lunas actualmente heladas, que dejarán de estarlo. Teniendo en cuenta los enormes plazos de tiempo implicados en este proceso de engorde solar –cientos y miles de millones de años–, no resulta inimaginable en absoluto una civilización tecnológica avanzada que vaya migrando y terraformando astros de aquí a Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno con arcas de Noé cósmicas antes de que el sol se desinfle velozmente hacia su etapa de enana blanca y sea totalmente necesario encontrar otro sistema solar más amable. Todo esto suponiendo que esa futura civilización no sea ya capaz de encontrar ese otro sistema solar amable y tirar para allá directamente. Suponiendo que no existan maneras de crear astros habitables a la medida. Y suponiendo también, claro, que esa civilización exista o pueda existir para entonces. Pero si la inteligencia no se extingue en la Tierra y continúa evolucionando, no veo ningún motivo obvio por el que la destrucción de este planeta implique necesariamente la desaparición de la vida que alienta en él. Simplemente seguiríamos haciendo lo que siempre hicimos: migrar en busca de un lugar mejor, sólo que esta vez a escala cósmica. Te contaba en la entrada anterior que me resulta inimaginable lo que sabremos y seremos capaces de hacer dentro de 300, 3.300 o 33.000 años; imagínate en medio millar de millones de años. O más.

…en un universo bebé.

Pero al final de la carrera, es una huida hacia ninguna parte. Este universo tiene fecha de caducidad. O más bien fechas, porque ahora mismo todavía andamos debatiendo cómo morirá exactamente. Lo que sí se sabe es que tardará mucho, pero que muchísimo más tiempo en hacerlo. Pues, como quien dice, acaba de nacer y salvo por alguna remotísima posibilidad cuántica, no hay nada que lo vaya a matar antes de hora.

Los Pilares de la Creación, Nebulosa del Águila

Los famosos “Pilares de la Creación”, en la Nebulosa del Águila, un gigantesco criadero de estrellas (y mundos…) a unos 7.000 años-luz de aquí. Nos encontramos todavía al principio de la Era Estelífera, en la que la formación de estrellas es y seguirá siendo posible durante otros 100 billones de años más o menos. Nos encontramos casi, casi al principio de todo. Foto: Telescopio Espacial Hubble / NASA.

Por todo lo que sabemos, ahora mismo el universo tiene unos 13.700 millones de años. Puede que te resulte curioso denominar bebé a algo con 13.700 millones de años de edad, pero es una cuestión de escala. Vamos a quedarnos sólo con la Era Estelífera, en la que nos hallamos actualmente. La Era Estelífera es el periodo de la historia del universo en el que pueden seguir formándose estrellas y galaxias, como sucede en estos momentos. Arrancó unos 150 millones de años después del Big Bang, con la reionización, a la que podríamos llamar el final del parto. Las primeras estrellas, de la llamada Población III, comenzaron a encenderse entre 420 y 560 millones de años tras el Big Bang.

Dejarán de formarse estrellas unos 100 billones de años después del Big Bang, conforme se agote todo el hidrógeno disponible en el cosmos. O sea, unas 7.300 veces más. Si este periodo fuese una vida humana de 100 años, nuestro universo tendría ahora mismo cinco días de edad. Eso, en mi pueblo, es un bebé. Y chiquitín. O chiquitina.

Sin embargo, el universo no morirá con el final de la Era Estelífera. Tan solo cesará la aparición de estrellas nuevas y las más viejas irán pereciendo muy, muy, muy lentamente. Se volverá un sitio bastante aburrido y oscuro, como solemos serlo todos a partir de cierta edad, pero continuará estando ahí. Realmente no sabemos todavía cuánto durará y ni siquiera cómo morirá –como sabrás, hay varias hipótesis–, pero como mínimo iríamos a la muerte térmica dentro de al menos un uno seguido de mil ceros de años. Como muy mínimo. Equiparando esta cifra a nuestra vida humana de un siglo, eso es apenas un chispacito. Nuestro universo ni siquiera ha llegado a tomar aire para berrear por primera vez.

Los tres posibles finales del universo

Los tres posibles finales del universo tal y como lo entendemos ahora mismo, dependiendo del valor de la ecuación de estado de la energía oscura. Imagen original: Big Bang Central.

Nuestro universo acaba de nacer. Estamos al principio de todo, como quien dice. Si la inteligencia prevalece y sigue evolucionando –la nuestra o cualquier otra que venga detrás, o la que pueda haber surgido o surgir en cualquier otro lugar, con billones de años de plazo– seguirá habiendo muchos sitios adonde ir, durante muchísimos eones. Realmente, sólo tendremos que plantearnos el fin de los tiempos en una época casi inconcebiblemente futura. Si para entonces todavía existe algo evolucionado a partir de tú y yo, será tan distinto que ni siquiera lo podemos imaginar. Si sigue siendo un bicho curioso que se resiste a desaparecer, tiene cajas de munición enteras disponibles en su arsenal. Se ha sugerido muchas veces, con buenas razones, que la inteligencia puede ser una fuerza autodestructiva. Pero a mí me gustaría sugerirte hoy la idea opuesta: que la inteligencia, una vez lo bastante avanzada, puede marcar una diferencia cósmica radical, dando lugar a algo que se parece no poco a la inmortalidad. Al menos, hasta que empiecen a acumularse tantos miles de ceros a la derecha en la edad del universo que nos adentremos profundamente en la eternidad.

Bibliografía:

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100.001 galaxias y ni una inteligencia avanzada evidente.

…en el infrarrojo medio, al menos. :-P

El observatorio WISE de la NASA

El observatorio WISE de la NASA, que realizó un barrido completo de la esfera celeste en distintas bandas infrarrojas, incluyendo el infrarrojo medio. Dado que el uso a escala galáctica de las tecnologías que nosotros utilizamos actualmente dejaría una “firma” clara en el infrarrojo medio y el WISE no ha detectado estas firmas, un reciente estudio (Griffith, R. L. et al.: “The Ĝ Infrared Search for Extraterrestrial Civilizations with Large Energy Supplies. III. The Reddest Extended Sources in WISE.” The Astrophysical Journal, Supplement Series, Vol. 217 Nº 2, 2015. doi:10.1088/0067-0049/217/2/25) ha dado lugar a numerosos titulares sugiriendo la inexistencia de civilizaciones avanzadas en 100.000 galaxias próximas. Imagen: NASA/JPL-Caltech.

Hace poco, abundantes medios nos obsequiaban con un bonito titular del tipo de “Buscan extraterrestres avanzados en 100.000 galaxias y no encuentran nada.” Está bien, a todos nos gusta un titular quedón. A mí el primero, sobre todo cuando los propios autores del estudio sugieren conclusiones similares. O estaría bien, si no fuese porque en realidad lo único que se concluye es que no han hallado evidencias de que haya una “Humanidad-B” colonizando sus galaxias del modo en que algunos de nosotros nos planteábamos hacerlo a mediados del siglo XX, lo cual era bastante de esperar. Eso es todo. El resto se lo han “conjeturado” de arriba abajo.

En el sentido estrictamente científico, el estudio es honesto: han analizado los datos del observatorio espacial WISE para 100.000 galaxias cercanas (de los cientos de miles de millones que hay en el universo observable) y no han encontrado evidencias obvias en el infrarrojo medio de que haya por ahí civilizaciones Kardashov-III metiendo sus galaxias en esferas de Dyson; o, más en general, procediendo a una industrialización total de las mismas con una ciencia y tecnología análogas a las nuestras de hoy en día, cuyas emisiones residuales dejarían una traza característica en tal banda infrarroja. Estas emisiones serían la consecuencia inmediata de cualquier uso de cualquier tecnología del tipo de las que conocemos, en virtud del 2º Principio de la Termodinámica, y detectables al emplearlas a semejante escala. Interesante, sí, pero al mismo tiempo tan predecible que casi cae en la categoría de perogrullada.

O de contradicción en los términos. Porque una civilización en nuestro atrasadísimo estadio científico-tecnológico (por no hablar del económico y social) no va ni a la otra punta de la galaxia, ni a la estrella más próxima en ningún plazo de tiempo razonable. En el mejor de los casos, con un inmenso esfuerzo, a unas cuantas basecillas por nuestro sistema solar y muchísimas gracias. Todavía somos poco menos que gentes primitivas. Vernos concibiendo maneras de colonizar la galaxia sería como ver a un nómada paleolítico ideando maneras de construir ese mismo observatorio espacial WISE: un ejercicio mental que avanza la curiosidad, la inquietud y sienta las bases de la adquisición del conocimiento, pero que al final no se parecerá en nada a la realidad porque apenas tenemos las más tenues bases intelectuales para concebirlo. Conjeturas como las que se han extraído de ese estudio de las 100.000 galaxias constituyen un ejemplo palmario de lo que yo llamo el chovinismo del conocimiento.

El chovinismo del conocimiento.

Nikolai Kardashev

El profesor Nikolai Kardashyov (también transliterado como Kardashev o Kardashov, 1932), actual director del Instituto de Investigaciones Cósmicas de Rusia, propuso en 1964 una intrigante idea: una civilización tecnológica en constante avance necesitará cada vez más energía para sus propósitos, sean cuales sean éstos, y desarrolló una escala de niveles de desarrollo sobre este concepto. Una civilización que utilizase toda la energía que un sol como el nuestro entrega a la Tierra estaría al nivel Kardashov-I. Si utiliza toda la energía generada por su sol, sería Kardashov-II. Si emplea la de toda su galaxia, Kardashov-III. Y a partir de ahí se han planteado otras posibilidades más. El concepto es muy interesante, pero no necesariamente correcto, o al menos no de la manera como nosotros obtenemos y consumimos la energía, o esperaríamos hacerlo en nuestro estado actual del conocimiento científico-técnico. El modo exacto como una civilización avanzada podría lograr esto es totalmente especulativo, y muy posiblemente inimaginable para nosotros en la actualidad. Imagen: Cortesía de la Academia Rusa de Ciencias.

Decía el añorado Carl Sagan que en esto de la búsqueda de vida e inteligencia extraterrestre hay varios chauvinismos (o chovinismos, que parece que a la RAE le gusta más.) Lo que pasa es que estos no son chovinismos patrioteros sino, digámoslo así, científicos. Está, por ejemplo, el chovinismo planetario, según el cual la vida sólo sería posible en astros como los planetas o las grandes lunas. Tenemos también el chovinismo del agua, que dice que ésta sólo puede surgir en lugares con abundantes cantidades de agua líquida. O el del carbono, que sólo admitiría la posibilidad de formas de vida basadas principalmente en este elemento. Etcétera. Algunos de estos chovinismos son más razonables que otros; el propio Sagan se definió una vez como un chovinista del carbono, aunque no tanto del agua. Manteniéndonos dentro del chovinismo planetario se han planteado hipótesis con diversas alternativas al agua y algunas al carbono. Es un debate abierto, porque realmente nadie sabe lo que podría llegar a haber por ahí afuera. Los extremos a los que puede llegar la vida terrestre –planetaria, basada en el agua líquida y el carbono– sugieren posibilidades inmensas incluso sin salirnos de ahí.

Pero la búsqueda de civilizaciones extraterrestres –lo que se viene llamando SETI– ha estado plagada a menudo de este otro chovinismo del conocimiento muchísimo más irracional. Salvo por algunas excepciones, la idea parece ser busquemos a extraterrestres que hagan exactamente lo mismo que haríamos nosotros en este periodo histórico, sólo que a lo bestia. Esto es por ejemplo como si un romano –un romano de los tiempos de los romanos, quiero decir– intentase detectar nuestras telecomunicaciones por el procedimiento de sentarse en la mediana de una de nuestras autopistas esperando muy atentamente a que pasen los caballos con los mensajeros. Este amigo romano podría estar perfectamente sentado encima de un cable troncal de fibra óptica, atravesado por las ondas de todo tipo de radiocomunicaciones, y ni entendería lo que es el primero, ni llegaría a percatarse de lo segundo jamás. Su conclusión más lógica sería que las civilizaciones modernas no nos enviamos mensajes de ningún tipo. O que quizá lo hacemos en unos carros sin caballos que van muy rápido y se llaman coches, pero no hemos querido reconocérselo y en vez de eso le contamos una milonga sobre una cosa que se llama Internet o no se qué. Por no mencionar esa leyenda delirante de unos navíos celestiales llamados satélites que dan vueltas al orbe mucho más allá del aire que se puede respirar.

Gran parte de las aproximaciones a la SETI se parecen mucho a la actitud de nuestro estimado amigo romano. Por ejemplo, la más conocida de todas: los intentos de interceptar comunicaciones de radio extraterrestres de alta potencia, en la que admito haber creído mucho tiempo –incluso llegué a proponer algo al respecto, hace muchos años– pero ahora soy bastante escéptico, y no sólo porque no hayan dado ningún resultado. Es que, tras pensarlo bien, me parece un caso paradigmático de chovinismo del conocimiento. Hace 300 años no teníamos ni puñetera idea de que existe tal cosa como los campos electromagnéticos, por mucho que los naturales nos estuviesen pasando a través todo el tiempo, y hubo que esperar hasta el siglo XIX para que este conocimiento científico se convirtiese en la tecnología llamada radio. Sólo a partir de ese momento nuestras radiocomunicaciones se hicieron cada vez más frecuentes y potentes, y cuando se plantearon las primeras aproximaciones SETI, había una especie de carrera por ver quién transmitía más y con más vatios. Así que supusimos que una civilización muchísimo más avanzada transmitiría por radio muchísimo más y con muchísimos más vatios. Tanto como para poderlo captar con nuestros radiotelescopios desde inmensas distancias.

James Clerk Maxwell

El científico escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) desarrolló en 1865 la Teoría del Campo Electromagnético, lo que entre otras muchas cosas permitió predecir la existencia de las ondas de radio, desarrollar las telecomunicaciones modernas y abrir el paso a la futura Teoría de la Relatividad y la Mecánica Cuántica. Hace sólo 150 años de eso. Imagen: Del dominio público.

Sin embargo hoy, apenas medio siglo y pico después, gran parte de nuestras telecomunicaciones van por cables de fibra óptica. ¡Buena suerte intentado detectar un cable de fibra óptica con un radiotelescopio! :-D En cuanto a la radio, lo que hay ahora mismo es una carrera hacia la eficiencia, transmitiendo con potencias comparativamente muy bajas en redes celulares y cosas por el estilo. Hasta los grandes radares militares, que antes tiraban megavatios a troche y moche, operan en estos momentos siguiendo principios de baja probabilidad de intercepción; lo que entre otras cosas implica emitir con la potencia justita, justita para detectar al blanco en haces extremadamente direccionales y difíciles de captar para que se delaten poco ante el enemigo y sus misiles antirradar. Nuestras naves espaciales más avanzadas también se comunican con la Tierra mediante señales de extrema direccionalidad y potencia controlada, para ahorrar energía. Por regla general, ahora los humanos cada vez radiamos al espacio con menos potencia, no más. O incluso no radiamos en absoluto, utilizando modernas tecnologías como la mencionada fibra óptica. Para alguien que nos estuviese buscando con radiotelescopios, cada día somos más invisibles pese a que nuestras telecomunicaciones se multiplican sin parar tanto en cantidad como en calidad.

Pues me da el barrunto de que con esto de las 100.000 galaxias “sin signos obvios” de vida inteligente pasa lo mismo. Como te decía al principio, la aproximación de los autores del estudio casi constituye una contradicción en los términos. O sea: ¿estamos buscando una civilización muchísimo más avanzada que la nuestra, una Kardashov-III de colonizadores galácticos ni más ni menos, pero al mismo tiempo esperamos que usen tecnologías basadas en nuestro estado actual del conocimiento científico, sobre bases análogas de expansión industrial, dejando los mismos rastros que dejaríamos nosotros, así a lo bruto?

Ya me sabrán disculpar vuecencias, pero ahí hay algo que no me cuadra. ¿Una civilización capaz de explotar la energía de una galaxia entera no puede tener, por ejemplo, la capacidad de reciclar y aprovechar gran parte de esas fuertes emisiones residuales en el infrarrojo medio? (De hecho, uno de los coautores del estudio admite varias posibilidades de este tipo en esta entrevista, 3ª pregunta, sin necesidad de violar el 2º Principio de la Termodinámica.) ¿Esos superextraterrestres van a trabajar igual que lo haríamos nosotros con nuestros conocimientos actuales, si hace esos mismos 300 años que mencionaba antes nosotros andábamos en carros de bueyes, no existía ninguna aplicación tecnológica de la electricidad y no teníamos ni perra idea del electromagnetismo, ni de la relatividad, ni de la mecánica cuántica, ni de ninguna otra de las grandes revoluciones científicas de estos últimos siglos y sus tecnologías derivadas?

Dicho de otra manera: con estas aproximaciones no estamos buscando civilizaciones extraterrestres avanzadas, sino civilizaciones extraterrestres avanzadas que además se comporten como esperamos comportarnos nosotros, y encima deriven sus tecnologías de un estado del conocimiento científico análogo al nuestro, y adicionalmente lo hagan en un momento en el que nosotros podamos detectarlas, coincidiendo en el tiempo con nuestra propia evolución científico-técnica. Sí, ciertamente esto es muy, muy improbable. Tan solo sirve para descartar posibilidades. Ojo, repito: no estoy atacando el estudio ni su calidad o rigor científico. Estoy atacando las conclusiones extrapoladas a partir del mismo en todos esos titulares, que se me antoja un caso de falacia por falta de imaginación. Y es que cae por su propio peso que ignoramos totalmente qué cosas no hemos descubierto todavía. Capitán Obvio al rescate, y todo eso.

Láseres de discoteca

Algo ahora tan común como el láser (inventado en 1960) se deriva directamente de la Física Cuántica, un ámbito entero de la realidad que ignorábamos por completo hasta principios del siglo XX. Imagen: Extreme Lasers, Houston.

De las cosas que no sabemos. Y de alguna que vamos sabiendo.

Hueso de Lebombo y Tianhe-2

Arriba: el hueso de Lebombo (Swazilandia) con sus 29 marcas, de 35.000 años de antigüedad, un palo de cómputo como los que se siguen usando en la zona hasta la actualidad. Eso lo convierte en el primer instrumento matemático y por tanto científico conocido de toda la historia de la humanidad. Si además se usó para contar el ciclo sinódico lunar, también sería el primer calendario. Abajo: el superordenador Tianhe-2 (Vía Láctea-2) del Centro Nacional de Supercomputación en Cantón, China. En el momento en que escribo esto, aparece en el Top500 como el más potente del mundo con 3.120.000 núcleos, 33,86 Pflops/s de Rmax (Linpack) y 54,9 Pflops/s de Rpeak teórica. En su esencia, ambos instrumentos sirven para lo mismo: para computar. Pero muy difícilmente quien quiera que talló el hueso de Lebombo habría podido ni siquiera soñar con algo como el Tianhe-2… y tan sólo nos separan 35.000 años de progreso de unas inteligencias idénticas (homo sapiens.)

Mira, me gustaría que tú y yo viviéramos otros 300 años sólo para cruzar una apuesta contigo. ;-) Me apostaría todo lo que tengo contra tu bolígrafo a que dentro de 300 años habrá habido al menos otras tres grandes revoluciones científicas y las tecnologías de ese tiempo futuro nos resultarán tan alienígenas como le resultaría una conexión de fibra óptica, un smartphone, un láser o una sonda de espacio profundo a una persona de 1715. O el motor de combustión interna que mueve tu coche, o la bombilla que ilumina tu casa, o mil cosas más. Hace 300 años no existía nada de todo eso ni se podía imaginar más que como ideas locas, porque ni siquiera teníamos el sustrato científico para vislumbrarlo.

Como ya he dicho alguna vez, pretender que no sabemos nada como opinan algunos es de una ignorancia bastante cañera. Pero pretender que ya lo sabemos todo y que sólo queda espacio para perfeccionamientos sobre nuestro conocimiento actual es de un orgullo infinito, y posiblemente de una estupidez igualmente infinita. Detrás de cada rincón de la realidad puede estar esperándonos un electromagnetismo, una relatividad o una cuántica que ahora no podemos ni soñar, igual que todo eso no se podía ni soñar 300 años atrás. Cosas que cambiarán por completo nuestro conocimiento del universo y de la realidad y conducirán a tecnologías ahora mismo impensables. Mágicas, en el sentido que les dio Arthur C. Clarke. O si prefieres citar a Wernher von Braun, el tipo que mandó gente a la Luna, he aprendido a usar la palabra “imposible” con la mayor de las cautelas.

Yo no puedo ni imaginar, ni vislumbrar, ni soñar la ciencia, la tecnología, la sociedad y la economía con la que nos estaremos manejando dentro de 300 años. O de 3.300, o de 33.000, que me parecen plazos más razonables para liarnos a colonizar galaxias. Hace 3.300 años, acabábamos de comenzar la maldita Edad del Hierro y hace 33.000 andábamos pintarrajeando cuevas. Pero sí estoy convencido de que serán tan distintas de las actuales como lo fueron aquellas. Considero más que posible que nuestro diferencial con una hipotética civilización galáctica Kardashov-III sea aún mayor, por la sencilla razón de que sin ese diferencial no hay ni civilización galáctica, ni Kardashov-III, ni gaitas en vinagre. Con nuestro conocimiento actual no se puede ni colonizar ni explotar una galaxia entera, punto pelota. Hace falta un nivel de ciencia, tecnología, sociedad y economía que ahora mismo sólo podemos imaginar para la ciencia-ficción. Una ciencia-ficción que muy probablemente no se parecerá en nada a la realidad futura.

Hablando de investigaciones disputadas y de cosas que no sabemos, déjame que te cuente una que vamos sabiendo y que apunta en sentido contrario. Se encontró por primera vez en algunos meteoritos como el Murchison. Estos son meteoritos muy, muy antiguos, que se formaron con el sistema solar. El meteorito Murchison tiene la friolera de 4.600 millones de años y ha estado dando vueltas por el cosmos desde entonces hasta que cayó en Australia en 1969. Cuatro mil seiscientos millones de años son una tercera parte de la edad del universo. Data de cuando la Tierra y el Sol estaban naciendo. El meteorito Murchison constituye una “fotografía” de cómo era el sistema solar temprano.

Meteorito Murchison

Muestra del meteorito Murchison en el Museo Nacional de Historia Natural (Washington DC), formado junto con el resto del sistema solar y caído en Australia en 1969. Aunque no todo el mundo está de acuerdo, diversos estudios afirman que contiene biomoléculas complejas de origen no terrestre, capaces de dar lugar a los aminoácidos del ADN y el ARN (ver bibliografía.) Si esto se confirma, los procesos químicos de las nebulosas planetarias podrían constituir los “ladrillos de la vida” incluso antes de que lleguen a aparecer los planetas y por tanto éstos podrían ser comunes a todo el universo conocido. Imagen: Art Bromage bajo licencia CC Attribution-Share Alike 2.0 Generic.

Al cascarlo, los investigadores encontraron en su interior algo totalmente inesperado: biomoléculas complejas. No estamos hablando de compuestos orgánicos del montón. Estamos hablando de purina, pirimidina, xantinas, uraciloLadrillos de la vida. De las dos primeras se derivan ácidos nucleicos de los que construyen el ARN y el ADN. La última, el uracilo, es directamente una de las bases nitrogenadas que forman el ARN. Las primeras expresiones de vida terrestre pudieron darse en el llamado mundo de ARN, toda ella sigue usando ARN, y tú y yo continuamos llevándolo encima desde el día en que alguien inseminó a nuestra mamá hasta la tumba. Sin ARN no hay vida en la Tierra, quizá a excepción de los nanobios, si es que realmente están vivos.

Por supuesto, inmediatamente surgieron voces diciendo que eso no podía ser. Que las muestras tenían que estar contaminadas o algo. Y sin embargo, estudio tras estudio indican que estas biomoléculas halladas en el meteorito Murchison tienen un origen extraterrestre, formadas en el cosmos durante el surgimiento del sistema solar. Para acabar de arreglarlo,la sonda Cassini encontró indicios de uracilo en la atmósfera de Titán de Saturno. Por su parte, Sun Kwok y otros investigadores de la Universidad de Hong Kong han estado estudiando las llamadas emisiones infrarrojas no identificadas de los sistemas solares en formación y dicen que su espectro presenta un componente importante de moléculas orgánicas más complejas que los hidrocarburos aromáticos policíclicos básicos.

Así que yo también voy a conjeturar un poco hoy. Si los ladrillos de la vida surgen naturalmente con los sistemas solares en formación, si son una forma corriente de auto-organización de ciertos tipos de materia, al estilo de los cristales… entonces la vida, lejos de ser una rarísima carambola cósmica, sería un fenómeno común que simplemente estaría esperando a aparecer en cuanto en un planeta o luna se den las condiciones mínimas necesarias. Y además, nos hallaríamos ante una respuesta elegante a la pregunta de cómo la vida en la Tierra surgió tan pronto: habría venido de serie con el sistema solar, lista para cocinar. A partir de ahí, el camino a la vida compleja y la inteligencia fue sin duda accidentado y brutal, pero tampoco una cosa casi imposible, aquí o en cualquier otro lugar. Y ya puestos a especular, a lo mejor la explicación al Gran Silencio es simplemente que somos tan primitivos, estamos tan ridículamente atrasados que todavía no sabemos escuchar bien.

Bibliografía:

 

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La máquina a bobinas magnéticas del joven sargento Lavréntiev

Los reactores de fusión nuclear Tokamak.

Oleg Alexandróvitch Lavréntiev

El joven sargento del Ejército Rojo Oleg Alexandróvitch Lavréntiev (1926-2011), que acabaría siendo doctor en física nuclear y teórica y el “abuelo” de la bomba termonuclear soviética y los reactores de fusión TOKAMAK, sobre los que se basa actualmente el ITER. Foto: © Agencia Federal de Archivos, Ministerio de Cultura de la Federación Rusa.

Imagínate: es 1948, formas parte del poderoso Comité Central del Partido Comunista de la URSS y de algún modo cae en tus manos la carta de un cierto sargento Oleg Lavréntiev, de 22 años, destinado en un remoto agujero del Océano Pacífico. El joven sargento Lavréntiev dice que sólo acabó la secundaria porque se fue a la guerra, pero le gusta mucho la física atómica; incluso se gasta parte de su escasa paga en una suscripción a la revista Avances en Ciencias Físicas. Ah, y que sabe cómo hacer una bomba de hidrógeno y un reactor de fusión nuclear.

No sé tú, pero yo habría pensado que estaba ante el típico charlatán. O, más probablemente, me lo habría tomado a broma. Claro que eran malos tiempos para esa clase de humor, con el padrecito Stalin todavía en plena forma y el camarada Beria encargado de tratar con los bromistas (y también, en el más absoluto secreto, de supervisar el programa soviético para hacer la bomba atómica, que ni eso tenían aún por esas fechas.) Hay que tener en cuenta que Oleg había tenido el cuajo de escribir primero al mismísimo Stalin y, al no recibir respuesta, decidió ponerse en contacto con los segundones del Comité Central, el muchacho. Asombrosamente, ni la carta terminó en una papelera ni el joven sargento Lavréntiev, natural de Pskov, hijo de administrativo y enfermera, obtuvo un nuevo destino un pelín más al interior. Por la parte de Kolymá o así.

En vez de eso, poco después el oficial al mando del sargento Lavréntiev recibió instrucciones estrictas de que le proporcionaran un despacho con escolta y tiempo para plasmar sus ideas de manera más exhaustiva con la máxima discreción. Cosa que debió dejar a todos sus compañeros, empezando por el oficial al mando en cuestión, bastante atónitos. Dos años después, el 29 de julio de 1950, Oleg manda a Moscú un paquete por correo militar secreto donde describe los principios de un arma termonuclear por fusión de deuteruro de litio (“liddy”) y una máquina para producir grandes cantidades de electricidad mediante una “trampa electromagnética” toroidal para confinar reacciones del deuterio y el tritio. Que es, exactamente, el principio de funcionamiento de todas las armas termonucleares del mundo y los reactores de fusión tipo Tokamak, como el ITER que se está construyendo ahora mismo.

El paquete acabó ni más ni menos que en manos de Andréi Sájarov, quien ya trabajaba con Ígor Tamm en esas mismas cuestiones, al amparo del entonces secretísimo Laboratorio nº 2 o Laboratorio de Aparatos de Medida de la Academia de Ciencias de la URSS, hoy en día conocido como el Centro Nacional de Investigación – Instituto Kurchátov. En su evaluación, Sájarov escribió:

“Creo que es necesario discutir detalladamente el proyecto del camarada. Con independencia de los resultados de esta discusión, debe reconocerse la creatividad del autor.”

Mucho tiempo después, en sus memorias, Sájarov se explayaría más a gusto sobre el paquete remitido por el sargento Lavréntiev desde su lejana base del Pacífico:

 “Quedé enormemente impresionado por la originalidad y la audacia de esas ideas producidas independientemente, mucho antes de que comenzaran a aparecer las primeras publicaciones sobre el tema. (…) [Mis] primeras tenues ideas sobre el aislamiento térmico magnético comenzaron a formarse al leer su carta y escribir el informe al respecto. (…) El trabajo de Lavréntiev fue un ímpetu para mejorar la investigación del aislamiento térmico magnético del plasma de alta temperatura que realizábamos Tamm y yo.”

Entrada principal al Instituto Kurchatov en la actualidad.

Entrada principal al Instituto Kurchátov en la actualidad. Imagen: © Google Street View.

 Diseño original de Oleg Lavréntiev para un arma termonuclear.

Diseño original de Oleg Lavréntiev para un arma termonuclear. 1) Detonador temporizado. 2) Carga explosiva [convencional]. 3) Semiesferas de plutonio. 4) Cámara de vacío. 5) Capa de litio-6. 6) Deuteruro de litio-6. Aunque es muy primitivo y requeriría varias modificaciones importantes para hacerlo funcionar, todos los conceptos esenciales de un arma con componente de fusión están ahí: se trata básicamente de un diseño “sloika” con un primario de detonación por disparo (similar a la idea inicial “Thin Man” estadounidense para una bomba de fisión de plutonio, o a la bomba “Little Boy” de Hiroshima si sustituimos el plutonio por uranio) envuelto en un secundario compuesto por una capa de litio y, muy acertadísimamente, deuteruro de litio-6. El deuteruro de litio-6 (“liddy”) fue y sigue siendo el explosivo de fusión idóneo para las armas termonucleares. Hay que tener en cuenta que cuando Lavréntiev ideó esto, todas estas cosas eran altísimo secreto o simplemente ni siquiera estaban inventadas y puede decirse que “se lo sacó todo de su cabeza”. Imagen: © Agencia Federal de Archivos, Ministerio de Cultura de la Federación Rusa.

Apenas un mes después, Lavréntiev es desmovilizado y matriculado en la Facultad de Física de la Universidad Estatal de Moscú, con derecho a habitación y beca. Ahí le piden que desarrolle más su propuesta. Oleg se pone a ello. En octubre del mismo año, Sájarov y Tamm completan el primer análisis de un reactor de fusión nuclear por confinamiento magnético, bajo el auspicio de Ígor Kurchátov, basándose no poco en el documento original del joven sargento. Así, pasaron a la historia como los inventores de este tipo de reactor, el más prometedor y el más utilizado del mundo hoy en día, mientras que Lavréntiev quedaría relegado a una oscuridad que no comenzó a esclarecerse hasta que se desclasificaron los documentos secretos de la época en el año 2000.

Hay que decir que a Oleg no le fue mal. Cuando terminó de desarrollar sus planteamientos en enero de 1951, le invitaron al Kremlin, se entrevistó con Beria en persona, le aumentaron la beca, le proporcionaron una habitación mejor, le dieron acceso a todas las publicaciones científicas que necesitara y le pusieron un tutor personal: el matemático Alexander Samarskiy, prácticamente desconocido en Occidente pero un peso semipesado de la ciencia soviética, experto en análisis numérico y física computacional. Así Oleg se graduó con honores e incluso pasó una temporada por el exclusivísimo Laboratorio de Aparatos de Medida, donde trabajaban Sájarov y Tamm. Pero luego, por razones no demasiado claras fue transferido al Instituto de Física y Tecnología de Járkov (Ucrania, entonces parte de la URSS), otro centro de investigación muy prestigioso. Ahí el antiguo sargento Oleg Lavréntiev, que postuló una bomba termonuclear y un reactor de fusión con sólo su educación secundaria, su suscripción a Avances en Ciencias Físicas, su curiosidad y su pasión, pasó el resto de su carrera profesional haciendo lo que le gustaba. No tuvo una mala vida y en esa ciudad murió el 10 de febrero de 2011, a los 84 años.

Sin embargo, como te digo, su papel en el desarrollo de las armas termonucleares de la URSS y sus reactores de fusión por confinamiento magnético permaneció oculto hasta el año 2000, e incluso hoy en día casi nadie lo conoce fuera del espacio post-soviético. Sájarov y Tamm (e, indirectamente, Kurchátov) se llevaron todos los méritos. Que no digo que no se lo curraran y no los merecieran, que se lo curraron y los merecieron, pero tras ellos estuvo la sombra de Lavréntiev. El caso es que los reactores Tokamak comenzaban a nacer en el sector 44 del Laboratorio de Aparatos de Medida de la Academia de Ciencias de la URSS, situado al Noroeste de Moscú. Vamos, el Instituto Kurchátov.

La toroidalnaya kamera s magnitnymi katushkami.

El primer TOKAMAK, llamado T-1, en el Instituto Kurchatov de Moscú donde fue inventado en 1968. Foto: ITER.

El primer prototipo de reactor de fusión Tokamak, llamado T-1, en el Instituto Kurchatov de Moscú (1958). Foto: © ITER Organization.

Al principio, no se llamaron Tokamak, y no todos creían en ellos. El primer “aparato toroidal” para el control del plasma a alta temperatura construido en el sector 44 se llamaba TMP y era una cámara de porcelana, a la que luego le añadieron unas espirales metálicas por el interior. Después vinieron otros dos dispositivos con paredes de cobre y espacios de aislamiento. No fue hasta finales de 1957 que estos primeros aparatos de medida termonucleares dieron lugar al dispositivo T-1, “montaje experimental nº5″ o “disposición de 1958″ (por el año en que se puso en marcha.)

Hubo algo de bronca para ponerle nombre. Estuvo a punto de llamarse “Tokomag”, por тороидальная камера магнитная, o sea toroidalnaya kamera magnitnaya, es decir cámara magnética toroidal. E incluso “Tokomak”, porque a algunos oídos les sonaba mejor. Pero al final se impuso la opinión del subdirector del laboratorio, Ígor Golovkin, que era un apasionado del proyecto: sus estrellas contenidas por confinamiento magnético se llamarían Tokamak, de тороидальная камера с магнитными катушками, pronunciado toroidalnaya kamera s magnitnymi katushkami, lo que viene siendo cámara toroidal con bobinas magnéticas. Algún otro dice que podría significar también тороидальная камера с аксиальным магнитным полем (toroidalnaya kamera s aksialnym magnitnym polem, cámara toroidal con campo magnético axial), lo que define al ingenio igualmente bien. Yo me quedaré con lo de cámara toroidal a bobinas magnéticas, que era la idea original de Lavréntiev y suena más sovietpunk y molón. :-P

Como puede suponerse, esto del bautismo no fue la única bronca que rodeó al proyecto, ni mucho menos la más importante. El afamado académico Lev Artsimovich (jefe del Departamento de Investigación del Plasma), quien luego se haría un auténtico converso hasta el punto de que le llaman “el padre del Tokamak”, decía por entonces que “conseguir la fusión con un Tokamak es como intentar crear un cigarrillo a partir del humo.” Muchos opinaban que este extraño aparato de medida jamás podría satisfacer la condición KruskalShafranov y estabilizar el plasma en su interior.

Pero lo logró. En 1958, el llamado montaje experimental nº 5 del Insituto Kurchátov, una sencilla cámara de cobre de 1,34 metros de diámetro con una corriente eléctrica en el plasma de 100.000 amperios y una intensidad del campo magnético toroidal de 1,5 teslas, demostró que podía contener el plasma estabilizado y sería posible fusionar deuterio con él en una boscosa periferia de Moscú. Exactamente, aquí. Así, el montaje experimental nº 5 paso definitivamente a la historia como el Tokamak T-1. Una de las grandes puertas a la energía nuclear de fusión, la energía de las estrellas traída a la Tierra, se acababa de abrir sobre la idea original de un joven sargento que sólo contaba con su educación secundaria pero tenía mucha, muchísima audacia y curiosidad.

Diseñando estrellas.

Isótopos naturales del hidrógeno

Los tres isótopos naturales del hidrógeno: protio, deuterio y tritio. El deuterio y el tritio pueden fusionar con “relativa” facilidad. Pero obsérvese que la carga total del núcleo es siempre positiva. Esto tiende a separarlos por repulsión electrostática. Para que puedan entrar en contacto y fusionar, hay que “acelerarlos a temperaturas termonucleares.” Esta es también la razón fundamental de que la fusión fría, al menos en su forma convencional, no tenga demasiado sentido.

El problema básico para producir una reacción nuclear de fusión es que los núcleos de los átomos que constituyen toda la “materia normal“, como tú o yo por ejemplo, tienen carga eléctrica positiva. Si recuerdas, en el núcleo atómico están los neutrones, que no tienen carga, y los protones, que la tienen positiva. Pero no hay ninguna carga negativa. Las cargas negativas están en los electrones, situados en los orbitales de alrededor. Como estamos hablando de fenómenos nucleares, nos tenemos que olvidar de los electrones y nos quedamos con los núcleos. Que, al estar compuestos exclusivamente por neutrones (sin carga) y protones (con carga positiva), son positivos, tanto más cuanto más grandes sean y más protones contengan. Pero desde el más básico de todos, el hidrógeno, con un único protón, tienen carga positiva.

¿Y qué? Pues que, como es bien sabido, cargas opuestas se atraen y cargas iguales se repelen. Igual que en los imanes. Dos polos positivos o dos polos negativos se repelen entre sí. Esto es la repulsión electrostática. La única forma de unirlos es aplicando tanta fuerza que logre superar esta repulsión, siquiera sea temporalmente. Pero en condiciones normales, dos objetos con la misma carga (por ejemplo, dos núcleos atómicos) tienden a separarse, no a unirse y fusionar. (Y por eso lo de la fusión fría nos hizo alzar tanto la ceja a tantos desde el principio. Bajo condiciones estándar, no hay ninguna manera obvia mediante la que los núcleos atómicos puedan vencer la repulsión electrostática hasta fusionar.)

Las estrellas, que son gigantescos reactores de fusión nuclear natural, hacen trampa. Resuelven el problema a base de pura fuerza bruta, con la fuerza de la gravedad. Como son tan grandes y tienen tanta masa, la gravedad las hace colapsar sobre sí mismas hasta que la presión y con ella la temperatura aumentan tanto como para alcanzar las a veces denominadas temperaturas termonucleares. Pero nosotros no tenemos semejantes masas a nuestra disposición.

La manera sencilla de resolver el problema, y la única que nos ha ido bien hasta el momento, es explosiva. Esto es: provocar un brutal pico de presión, temperatura y radiación que haga fusionar núcleos atómicos fácilmente fusionables, como el deuterio, el tritio o el litio. Pero el resultado es todavía más explosivo: así es, talmente, como funciona un arma termonuclear. Claro, eso va muy bien para desintegrar a unos cuantos millones de prójimos con un golpe casi instantáneo de energía monumental, pero no tanto para mover suavemente nuestras sociedades. Si queremos energía de fusión civil, tenemos que producirla de una manera más lenta, progresiva, en un “reactor lento” o algo que se comporte como tal. Cosa que parecía sencilla y al alcance de la mano hace unas décadas, pero ha resultado ser uno de los problemas más difíciles a los que se ha enfrentado jamás la humanidad.

Explicado muy a lo sencillo, estas temperaturas termonucleares son muy, pero que muy superiores a lo que puede resistir ningún material. No se puede construir una “vasija” como las que usamos en los reactores de fisión de las centrales nucleares actuales. A las temperaturas propias de la fusión, cualquier vasija de cualquier material existente, imaginable o teorizable en este universo se convierte instantáneamente en plasma y se desintegra. (Y esa es una de las razones por las que las armas termonucleares son tan devastadoras: en las inmediaciones de la detonación, ninguna clase de materia puede pervivir de manera organizada.)

Repulsión y fusión nuclear

Polos opuestos se atraen, polos iguales se repelen. Los núcleos atómicos están compuestos por neutrones (sin carga) y protones (con carga positiva); como resultado, los núcleos en su conjunto son fuertemente positivos y por tanto se repelen con fuerza entre sí. En condiciones normales, esta repulsión los mantiene separados e impide que puedan llegar a fusionar. Sin embargo, a temperaturas termonucleares (millones de grados), los núcleos vibran violentamente y la inercia de estos movimientos es capaz de vencer a la repulsión electrostática, haciéndolos colisionar y fusionar entre sí con alta liberación de energía. En la imagen, dos núcleos de deuterio (hidrógeno-2) y tritio (hidrógeno-3) colisionan, fusionan y liberan un núcleo de helio-4 y un neutrón altamente energéticos.

En resumen: que sabemos cómo hacer fusionar cosas, pero no cómo ralentizar y contener la reacción para convertirla en esa energía domadita que mueve nuestros hogares, nuestros trabajos y nuestro mundo en general (y luego quienes tú ya sabes nos cobran a precio de oro…). A decir verdad, a estas alturas también sabemos cómo ralentizarla y contenerla… pero sólo en parte, de manera muy limitada, y consumiendo en el proceso total más energía de la que obtenemos. Es decir, que tenemos armas de fusión capaces de aniquilar civilizaciones enteras pero no tenemos más reactor nuclear de fusión eficaz que el sol brillando sobre nuestras cabezas.

Concepto básico para una central eléctrica de fusión nuclear basada en un Tokamak, como el que está desarrollando la cooperación internacional ITER.

Concepto básico para una central eléctrica de fusión nuclear basada en un Tokamak, como el que está desarrollando la cooperación internacional ITER.

Y no es porque no se le haya echado pasta y ganas encima, ¿eh? La energía nuclear de fusión prometía y promete ser tan estupenda que en algunos periodos se le han echado encima ingentes cantidades de dinero y no pocas de las mentes más brillantes del periodo. Pero aún así se resiste, la jodía.

Como te digo, el problema no es fusionar núcleos atómicos. Eso sabemos hacerlo. El problema es todo lo demás, y muy particularmente la producción y confinamiento de esa reacción con un saldo energético favorable. Como ya hemos visto, las estrellas como nuestro sol usan de manera natural el confinamiento gravitacional aprovechando su enorme masa. Vamos, que la gravedad de esa masa mantiene la reacción contenida durante largos periodos de tiempo en esas luminarias que cubren el cielo, como si dijéramos “empujando hacia adentro”. Puesto que como también hemos dicho nosotros no tenemos tales masas para trabajar, nos toca recurrir a trucos distintos. Hoy por hoy, estos son básicamente dos: el confinamiento inercial y el confinamiento magnético. La cámara a bobinas magnéticas que imaginó el joven sargento Lavréntiev, o sea el Tokamak soviético, o sea el ITER internacional, utilizan esta segunda técnica.

En el mismo 1958 los científicos soviéticos presentaron los primeros resultados obtenidos con el dispositivo T-1 en la II Conferencia de Átomos para la Paz, celebrada en Ginebra. Este fue uno de los mayores encuentros científicos de la historia, con más de 5.000 participantes. La URSS presentó un paper titulado “Estabilidad y calentamiento de plasmas en cámaras toroidales.” Se había tomado la decisión de desclasificar la investigación y en este artículo aparecía prácticamente todo, incluso un esquema de la máquina, salvo el nombrecito Tokamak de marras. Pese a ello, la era Tokamak acababa de nacer.

La era Tokamak.

Interior del Tokamak JET detenido y (en la inserción) funcionando, con plasma en su interior.

Interior del Tokamak JET detenido y (en la inserción) funcionando, con plasma en su interior. Foto: Cortesía EFDA-JET. (Clic para ampliar)

Al dispositivo T-1, fundamentalmente experimental, le siguieron el T-2 del año 1960 y el T-3 de 1962. El T-3 era ya un dispositivo funcional por completo. En 1968, el Tokamak T-4 de Novosibirsk demostró la primera fusión nuclear casi-estacionaria. Los resultados del T-3 y el T-4 fueron tan prometedores que pronto comenzaron a construirse también fuera de la URSS. Los primeros fueron los japoneses, que arrancaron en 1969 con los JFT y los NOVA, antecesores del actual JT-60. Les siguieron los estadounidenses con el Alcator A del Instituto de Tecnología de Massachusetts (1972), origen del Alcator C-Mod, y después con el DIII-D. En Francia tampoco quisieron perdérselo y en 1973 ponían en marcha el Tokamak de Fontenay-aux-Roses del que luego saldría el Tore Supra en Cadarache, donde ahora se está construyendo el ITER. Luego vendrían muchos más, en muchos países, desde China, Brasil o Italia a Irán, Portugal o México. Y en España, el Tokamak TJ-I de 1984.

Los soviéticos, por su parte, no se durmieron en los laureles. Siguieron adelante con diseños cada vez más grandes y sofisticados. Vino el T-7, el primer Tokamak con imanes superconductores. Le siguió el T-8, con la característica cámara con sección en forma de “D” que se mantiene en los diseños actuales. Culminarían en el Tokamak T-15 de 1988, sobre el que después se realizarían los estudios preliminares para diseñar el ITER; ahora lo están actualizando. Pero tras el colapso de la URSS se han quedado un poco fuera de juego, aunque anden liados con el Globus-M; más que nada, participan en la cooperación ITER.

Pese al éxito del Tokamak, no todas sus alternativas han quedado aplastadas. El diseño Stellarator, aunque quedó un poco pachucho durante una larga temporada, vuelve a presentar interés (en el Laboratorio Nacional de Fusión del CIEMAT tenemos uno: el TJ-II.) Y por supuesto, la otra gran alternativa, el confinamiento inercial, prosiguió con dispositivos como la National Ignition Facility estadounidense o el Laser Mégajoule francés, de doble uso en investigación civil / militar. En la National Ignition Facility parecieron obtener un resultado muy importante en septiembre de 2013 (producir la misma energía que se consumía para obtener la fusión), pero luego resultó que eso era muy matizable (y aquí.) Tanto, que sólo obtuvieron un 0,78% de la energía consumida. :-/ En el Joint European Torus, el Tokamak más grande del mundo, se llega al 70% y según algunos modelos teóricos del JT-60 japonés, se ha podido llegar al 125% (esto está disputado.) Pero para empezar a generar energía con el conjunto del reactor hay que llegar al 500% y para hacer una central de fusión práctica, superar el 1.000 o el 1.500% y preferiblemente rondar el 2.500%.

Océano Pacífico desde Poronaysk, isla de Sajalín, Rusia.

Una estrella y un mar llenos de hidrógeno con los que soñar: el Océano Pacífico y (algo de) sol matutino vistos desde Poronaysk (Sajalín, Rusia), donde estaba destinado el sargento Oleg A. Lavréntiev cuando tuvo su idea genial. Foto: Alex Nov., 2009.

El caso es que ahora mismo el gran proyecto internacional para obtener energía de fusión es un Tokamak: el conocido y ya muchas veces mencionado ITER, que debería empezar a dar resultados en el periodo 2020-2027. Si consigue sus objetivos, después tendrá que venir DEMO para convertirlo en una central eléctrica práctica allá por 2033-2040. Ya te conté hace algún tiempo que esto de la energía nuclear civil de fusión avanzaba a su ritmo, y por qué. Lo cierto es que sigue avanzando, pero comprendo que haya decepcionado a muchas personas. Hace décadas se crearon expectativas que en su momento se creían realistas… pero no lo eran. El problema resultó mucho más diabólico de lo que parecía. Eso sí, cuando lo consigamos, seguramente habrá que volver a acordarse de aquel sargentillo que con sus estudios de secundaria y su esforzada suscripción a Avances en Ciencias Físicas, mientras miraba al sol naciente sobre las aguas del Pacífico, tuvo una ocurrencia genial.

Bibliografía / Para aprender más:

 

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Jovencitas con collar (electrónico)

Seguridades peligrosas.

Una de las muchas apps disponibles para mantener controlados a los niños.

Una de las muchas apps disponibles para mantener controlados a los niños (o a quien sea, o lo que sea) mediante seguimiento por GPS. Ante un atacante mínimamente sofisticado, la inmensa mayoría de estas apps y dispositivos pueden ser muchísimo más inseguros que no llevar nada en absoluto.

Parece ser que en algunos ámbitos se ha puesto de moda mantener controlados a los hijos no sólo a través del teléfono móvil, sino también mediante algunas apps o dispositivos análogos a los que se usan para saber la posición de los vehículos y cosas por el estilo (a veces disimulados en relojes, pulseras y demás.) Por ejemplo, este verano pasado, me invitaron a comer en una casa de campo. Entre los asistentes se contaba una pareja con una hija de esas a las que sus padres insisten militantemente en llamar niña pero algún degenerado podría pensar que a cualquier cosa le llaman niña en estos tiempos y que lástima de ser tan viejo porque… ehhh, nada, no he dicho nada. El caso es que sus padres resultaron ser del tipo pelín controlador y paranoico. Durante la sobremesa, ya con los cubatas, comentaron que como hoy en día pasan tantas cosas (aquí el arriba firmante, que se crió en un barrio medio chungo durante los años malos del caballo, suele reírse bastante cuando oye eso), le habían puesto a su hija una app en el teléfono móvil para tenerla localizada en todo momento.

Sin duda, el funcionamiento de la tal app es sencillo y eficaz. Desde cualquier ordenador o móvil o lo que sea accedes por Internet a un servidor seguro y, previa contraseña, mandas una señal al teléfono de la muchacha –vamos a dejarlo así–. Entonces, el teléfono activa su GPS y devuelve la posición, que sus papis (o, en caso de emergencia, la poli) pueden ver proyectada en Google Maps o donde mejor les parezca. Si además la muchacha sale de un área predefinida, se dispara una alarma automáticamente. Y todo por cuatro perras al mes. Simple, seguro y barato (las hay incluso gratuitas, pero a esta familia en particular les pareció mejor “contratar algo más serio”.)

Algún otro comensal observó que todo muy bonito, pero eso duraba hasta que el móvil se quedase sin batería, o se lo quitaran, o lo echaran a un cubo de agua, o cualquier otra de esas cosas que hacen los señores malos. O las chicas buenas cuando no quieren ser tan buenas, o estar tan controladas. Con expresión lastimera, los papis contestaron que ya, que habían estado mirando de ponerle un chip a la niña, pero que por lo visto esa tecnología no estaba disponible aún y esto era lo mejor que pudieron encontrar. Una pena. Esos científicos insensibles, que van a su rollo y no se preocupan de resolver los problemas verdaderamente importantes.

A mí, a esas alturas de la sobremesa, entre lo del chip, los dos gin-tonics que cargaba ya entre pecho y espalda, y que la muchacha llevaba el móvil en una de esas bolsitas tan cucas que se cuelgan del cuello y van rebotando sobre el bikini –vamos a expresarlo así también–, me dio por pensar en perros y collares, no sé por qué, señor juez, se lo juro. El alcohol y la caló, que me sientan mu malamente. Dejaré al mejor juicio de psicólogos, pedagogos y demás expertos la opinión sobre si es muy bueno que una jovencita, en esos años críticos de su desarrollo mental, viva permanentemente al extremo de una correa electrónica que la une a sus padres como si fuera un cordón umbilical en vez de aprender a sacarse las castañas del fuego por sí misma. Tampoco me pareció de buena educación preguntarle a la muchacha si le habría molado ir chipeada como la Venus, que ladraba por allí cerca, o ya le bastaba con su collarcito digital.

Inhibidores de señal a la venta por Internet.

Inhibidores de señal a la venta por Internet. Arriba, un modelo sencillo capaz de perturbar las señales de telefonía móvil y GPS a una distancia eficaz de unos 10 metros; precio, 74,40 euros. Abajo, un modelo multibanda más sofisticado capaz de inhibir selectivamente un amplio rango de frecuencias hasta a unos 50 metros de distancia; precio, 557 euros. Gastos de envío incluidos. Pero no es preciso comprárselos hechos, como estos. Cualquier persona con conocimientos medios de electrónica y telecomunicaciones podría construirse uno más eficaz, más específico, menos detectable y notablemente más barato utilizando componentes comunes de fácil adquisición sin levantar sospecha alguna. Y, por supuesto, hacer cuantas pruebas quisiera hasta asegurarse de que funciona bien.

El caso es que en ese momento, con todo el calor que hacía, me dio un escalofrío. Sí, ya sé que debería haberme dado antes, pero es que los gin-tonics me ponen lento. O a lo mejor te piensas que soy un exagerado. O no sabes de qué demonios hablo.

Pero verás, es que si los papis en cuestión son un poco paranoias, yo para estas cosas soy un paranoico con diploma y carné. Y claro, de pronto me imaginé a esa nena tan jovencita y tan mona caminando por este mundo viejo mientras retransmite su posición a los cuatro vientos. Así de entrada, como concepto, no me pareció la mejor idea del mundo. A lo mejor, me dije, esa app va bien contra un tarado vulgar, aunque no sé yo si a estas alturas quedan tarados tan cutres como para no saber que lo primero que has de hacer al atacar a alguien es anular sus telecomunicaciones; en este caso, su teléfono móvil. Pero si hablamos de atacantes un poco más sofisticados, digamos una mafia dedicada a la trata o un tipo de los que encuentran placer en estos desafíos, yo consideraría muy seriamente la posibilidad de enviar una cesta por Navidad a las familias que tienen a bien retransmitir la posición de sus hijas a petición. ¿A ti no te gusta que te faciliten el trabajo o qué?

Lo primero que hice fue un par de preguntas, sólo para confirmar lo obvio: que ni papi, ni mami ni el resto de la parentela tenían la más puñetera idea de seguridad lógica, criptografía, fundamentos de guerra electrónica –sí, guerra electrónica, ¿o te crees que no tiene nada que ver con todo esto, y que no hay gente por ahí suelta que entiende un montón de eso?–, telecomunicaciones y demás. Habían contratado el producto como quien contrató preferentes, planes de pensiones o Soficos, por decir algo. Así que les pedí que me dejaran ver el ingenio de marras. Tuvieron que verme la cara de preocupación, porque accedieron al momento.

Para empezar, el teléfono. O sea, el terminal. Por supuesto, no estaba securizado en absoluto. Era un smartphone de serie, caro pero estándar. Nada impedía que la muchacha se descargase un troyano con el último salvapantallas de la Miley Cyrus. Nada impedía que alguien le instalase cualquier otra cosa al más mínimo descuido. Nada impedía darle el cambiazo a la app por otra retocada, por ejemplo para transmitir una copia de la posición a un servidor en el Uzbekistán o por ahí. Nada de nada. A pelo. Ya de por sí, esto sería un peligro incluso sin app localizadora, por mucho que todo el mundo vayamos igual. La primera, en la frente.

Así que saqué el ordenador portátil para echar un vistazo a la empresa proveedora y su servidor. Debo reconocer que tienen una web muy chula, muy pro, con testimonios de familias satisfechas y alguna famosilla del país. Pero la documentación técnica brillaba por su ausencia, en lo que podía ser un ejemplo de seguridad mediante la oscuridad, de saber que tus clientes no van a entender ni palabra o de simple desidia. Lo único que pude ver, así a bote pronto, es que utilizaban un protocolo de seguridad TLS para conectarse con el servidor. Pero por lo demás, no había ninguna forma de saber si ese invento era más o menos seguro o no. Sin embargo, más tarde, rebuscando por esos sitios de Internet en los que no hay que mirar, descubrí que los servidores de esta empresa en particular (en realidad, de sus proveedores) habían sido crackeados varias veces. La segunda, en los morros.

Y luego estaba la seguridad de la contraseña. Por lo que pude deducir, la tenían los papis; el tío J. y padrino de la muchacha, que entiende más de esas cosas; un amigo de la familia que es policía, por si acaso; el de la tienda de informática que les arregló el ordenador, porque se la dieron para asegurarse de que podían conectar bien; y además estaba apuntada en casa en una libretita para caso de necesidad (¿cuál?). Eso, que recordasen así en ese momento. Este que te escribe, al que le da un tic cada vez que tiene que compartir una contraseña y la cambia inmediatamente a continuación aunque me la hubiese pedido mi difunto señor padre en persona, empezó a sudar frío. La tercera, en los h*evos.

Intenté explicarles, suavemente, que según mi opinión se habían equivocado. Que ya de por sí, a mí me desagradaría la idea de que una hija mía fuese por ahí con un dispositivo localizador al que cualquiera puede instalar cualquier cosa. Y ojo: esto lo dice uno que piensa que esas mamarrachadas que salen por la tele de que los críos de la era digital no deben tener móvil o no hay que dejarles el ordenador en su cuarto son solemnes estupideces. Si no has sido capaz de educar a tus criaturas para que sepan hasta dónde pueden llegar y dónde no, entonces dejarles sin móvil o plantar el ordenador en medio de la salita de estar no lo arreglará y de hecho sólo les incitará a actuar a escondidas. Que parece que en esta Europa viejuna ya nos hayamos olvidado todos de cómo era ser joven, demonios. Además, a mi personal modo de ver, sustituir educación por control, aislamiento y censura es una idea francamente idiota que hace que luego, cuando se dan de bruces con el mundo real, se peguen unos mamporros de envergadura. A veces, mamporros de los que cuestan la vida.

Sin embargo, una cosa es eso y otra proveerles con localizadores GPS que rara vez van a utilizar y cualquiera puede hackear (si van a ir al monte, con riesgo de perderse, yo sería el primero en darles uno y de los buenos; pero para moverse por el barrio o ir a la discoteca light los findes no creo que les haga mucha falta.)  Y mucho más grave se me antoja confiar su seguridad a un sistema tan frágil. Las señales de telefonía celular y GPS son muy débiles, muy sencillas de perturbar. Internet y lo que no es Internet están llenos de toda clase de inhibidores de señal a la venta, y aunque no lo estuvieran, cualquiera puede conseguir un esquema y montárselo en casa. Sí, el famoso señor simpático de la furgoneta donde regalan chuches puede llevar un inhibidor portátil conectado a la batería por unos quinientos euros. Si sabe algo de electrónica y se da buena maña con el soldador, menos de cien.

Funcionamiento básico de un "spoofer" de GPS.

Funcionamiento básico de un “spoofer” de GPS. Tanto el receptor legítimo (por ejemplo, tu móvil, o el de tus hijos) como el “spoofer” reciben las mismas señales procedentes de los satélites GPS. Pero entonces el “spoofer” recalcula los datos de radionavegación y emite una señal adicional de corto alcance dirigida a tu terminal legítimo, que no tiene ninguna manera de distinguirla de las auténticas. Como resultado, tu terminal combina todas ellas y cree estar (o permanecer) en un lugar distinto al que se encuentra realmente. Esta es la “fórmula básica”; por supuesto, se puede complicar tanto como quieras y sepas, incluyendo el uso de señales maliciosas altamente direccionales dirigidas a un receptor en particular que no son captadas en ningún otro punto de los alrededores. Utilizado con habilidad, el “spoofing” de GPS puede dar lugar a engaños realmente sofisticados mientras “todo parece estar en orden.” Imagen original: Laboratorio de Radionavegación de la Universidad de Texas.

Y si sabe algo más de guerra electrónica y está dispuesto a gastarse un poquito más de dinero, puede diseñar muy fácilmente ataques muchísimo más sofisticados que la mera y burda inhibición de señal, y que yo me quedo más tranquilo no detallando aquí. Me limitaré a enumerar tres que por sobradamente conocidos en el mundillo, nadie con un interés en estas cuestiones puede ignorar: spoofing de GPS (engaña al receptor haciéndole creer sutilmente que está en un sitio distinto al que está realmente), captura de la IMSI mediante una falsa estación base (un tipo de ataque del hombre intermedio) y la simple manipulación del terminal para cargarle código malicioso que te comenté antes. Ya si eso tú profundizas más y tal.


Video explicando (en inglés, me temo) cómo un grupo de estudiantes de la Universidad de Austin en Texas lograron engañar al sofisticado piloto automático de un yate de ochenta millones de dólares, mediante spoofing de sus receptores GPS, obligándole a seguir la ruta que quisieron. Los sistemas de protección de a bordo no fueron capaces de detectarlo. Esta técnica, evidentemente, también se puede utilizar a la inversa para hacer creer al receptor GPS que está en un sitio distinto al que se halla realmente, y transmitirlo tal cual, sin disparar así ninguna alarma. Video: Escuela Cockrell de Ingeniería, Universidad de Texas en Austin. Aquí tienes otro estudio de la Universidad Cornell planteando ataques mucho más sofisticados hace ya más de 6 años. Por cierto: este es uno de los motivos por los que el GPS está prohibido como medio de navegación primario en los aviones comerciales.
 

Cualquiera que piense que estos sistemas son seguros debe tener un concepto de la seguridad bastante distinto al mío. No, por supuesto que esto no es seguro, excepto frente a los atacantes más burdos, gente a la que habría que considerarles la atenuante de deficiencia mental o burricie en general. Todos los sistemas de seguridad personal individual basados en algo tan frágil como una señal de telefonía celular, una señal GPS, un terminal de fácil acceso y manipulación o un cifrado incierto son intrínsecamente inseguros y susceptibles de supresión o engaño justo cuando más necesarios serían. En algunas de sus implementaciones, son aún peores que ir en cueros, porque generan una sensación de falsa seguridad: lo que se viene a llamar el problema del antídoto contra el veneno de serpientes. ¿Y esto qué es?

Una mamba negra (Dendroaspis polylepis.)

Una mamba negra (Dendroaspis polylepis.) En los lugares donde esta clase de animalitos son endémicos, suele ser común encontrar charlatanes vendiendo a los incautos supuestos antídotos populares contra su veneno. Por supuesto estos falsos antídotos, a menudo fuertes licores herbales, no tienen absolutamente nada que hacer frente a los potentísimos cócteles de neurotoxinas que se encuentran en el veneno de tales especies. Pero por otra parte, el falso antídoto en sí es básicamente inocuo e incapaz de provocar nada mucho más grave que una borrachera o una diarrea. Entonces, ¿por qué resultan peligrosos? Sencillo: porque quien cree ir protegido con un antídoto, con el tiempo, tiende a asumir más riesgos o tomar menos precauciones. Hasta el día en que se encuentra con la mamba de verdad, claro.

Verás. En ciertas regiones donde las serpientes venenosas son endémicas, no era raro encontrar vendedores de toda clase de remedios y antídotos populares contra su picadura, a menudo más baratos y accesibles que los antisueros de las pérfidas compañías farmacéuticas. Estos antídotos caseros, normalmente alguna bebida de alta graduación alcohólica a la que le echan algunas hierbas y cosas así, tienen una cosa buena: lo peor que te pueden provocar es una curda, o como mucho una gastroenteritis, según hayan sido elaborados. Pero por lo demás, básicamente no hacen nada. Un copazo de licor de hierbas no tiene ninguna utilidad real contra el veneno de esos animalitos, algunos de ellos potentísimos cócteles de toxinas que parecen recién salidas de un laboratorio militar de alta tecnología. Mamá Naturaleza, que tiene sus manías, y su hija Evolución ni te cuento.

En esos mismos lugares se decía de viejo que los incautos que confiaban en tales remedios solían acabar muertos más a menudo que quienes pasaban de ellos y se adentraban en la selva a pulso. ¿Pero no hemos quedado en que no hacen nada, ni bueno ni malo? Bueno, es que el falso antídoto no tendrá ningún efecto, pero hace que te envalentones y te confíes. Las personas que creen ir protegidas suelen aceptar más riesgos y bajar la guardia tarde o temprano, porque ir en alerta todo el tiempo resulta agotador. Y bajar la guardia en un sitio donde puede haber mambas negras, taipanes del interior o kraits con bandas es una muy, muy, muy mala idea. Tan mala como creer que un chaleco antibalas te protegerá de las ametralladoras de un helicóptero de asalto, o cosa parecida.

Pues con la seguridad electrónica pasa lo mismo. Un mal sistema de seguridad que crees bueno pero no lo es, es peor que ninguno en absoluto. Porque si no tienes ninguno, sabes que vas en bolas y a poco que seas una persona mínimamente sensata ya te cuidas tú de no meterte en fregados que no puedas resolver. Pero si crees que vas a cubierto, que si pasa algo vendrá la caballería a rescatarte, es muy posible que acabes asumiendo más riesgos de los que deberías. Uno se acostumbra a la seguridad real o percibida, como a todo. Y si entonces va y resulta que los malos traen un inhibidor de quinientos pavos, o un spoofer de GPS, o tu terminal ya había sido discretamente manipulado, y sólo con cualquiera de esas cosas todo tu sistema de seguridad queda totalmente patas arriba… ya puedes ir encomendándote a tu dios favorito, porque en un ratito vas a tener la oportunidad de charlar con Él, o Ella, o Ello, o Nada, o lo que sea.

A los papis no les gustó mucho mi opinión. Me preguntaron si, entonces, sería mejor comprarle uno de esos que van camuflados en un reloj, una pulsera o en la ropa en vez del teléfono móvil. Les contesté que hombre, que igual no cantaba tanto a simple vista, pero que todos ellos funcionan igual: mediante telefonía celular y GPS, y que derrotado uno, derrotados todos. Incluso el chip ese que les habría gustado ponerle a la niña si hubiese estado disponible. Y que las alternativas, los sistemas dedicados de alta seguridad, son muy caras, relativamente aparatosas, requieren atención especializada constante y rara vez están disponibles para el público generalista. Esto último no les gustó nada.

No sé si me hicieron caso o la muchacha sigue por ahí con su collar electrónico. Supongo que no es asunto mío, pero me quedé mosca. A decir verdad, me dio pena, qué le vamos a hacer. Por suerte, aquí casi nunca pasa nada. Casi.

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Verneshot: Entrevista al Dr. Jason P. Morgan

¿Y si a los dinos no los mató un meteorito? ¿Y si existiera otro fenómeno igualmente aniquilador acechando bajo nuestros pies?

Deposición de un Verneshot.

Ya lo damos por sentado: a los dinos y un montón de especies más se los cargó el meteorito. Para ser un pelín más técnicos, la extinción masiva del Cretácico-Paleogeno (hasta hace poco llamada del Cretácico-Terciario) fue iniciada o profundizada severamente por el impacto del mismo cuerpo celeste que pudo ocasionar el cráter de Chicxulub. Esta hipótesis planteada por Luis Álvarez y otros en 1980 comenzó siendo objeto de cierta sorna y bastante escepticismo para pasar a convertirse en la hipótesis por excelencia y, para mucha gente, el símbolo de lo que puede pasar si el cielo cae sobre nuestras cabezas.

Desde entonces, la idea de que los grandes impactos extraterrestres pueden jugar un papel fundamental en las extinciones se ha extendido a otras que van desde el Drias reciente hasta el Gran Morir. Investigadores como el paleontólogo David Raup han intentado vincular las cinco grandes extinciones del último medio millar de millones de años con impactos cósmicos. Al menos en lo que hace a la extinción del Cretácico-Paleogeno –la de los dinos–, la hipótesis de Álvarez es muy sólida y por eso constituye hoy el consenso científico generalizado. Sin embargo, no toda la Galia se ha rendido a los romanos. Aquí y allá, existen científicos que plantean alternativas y que ahora mismo son objeto del mismo escepticismo, cuando no sorna, que se encontraron Álvarez y compañía a principios de los ’80. Hablamos de científicos pata negra, no de los chalados habituales, ya me entiendes.

Dr Jason Phipps Morgan, profesor de Ciencias de la Tierra, U. Londres

El Dr. Jason P. Morgan de la Universidad de Londres, que ha tenido la santa paciencia de contestarme a todo lo que le quise preguntar sobre su hipótesis de los Verneshots. :-) Con mi agradecimiento.

Por ejemplo, hablamos del Dr. Jason Phipps Morgan (New London, Connecticut –EEUU–, 1959), profesor de Ciencias de la Tierra en la Royal Holloway de la Universidad de Londres. Anteriormente, enseñó Geofísica y Física Planetaria en el Instituto Scripps de Oceanografía en La Jolla, California; y fue también profesor en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y en la Universidad Cornell, la de Carl Sagan o Richard Feynman. Además, entre 1999 y 2004 dirigió el Departamento de Geodinámica Marina del GEOMAR de la Universidad de Kiel, Alemania. Vaya, que cualquiera diría que el doctor Jason Morgan sabe un par de cositas sobre esta vieja Tierra y cómo funciona.

Al Dr. Jason Morgan no le gustan estas hipótesis del meteorito. Ve en ellas muchos cabos sueltos y demasiadas casualidades. En particular, la extraña coincidencia entre tales impactos y unas erupciones volcánicas aún mayores a las que llamamos inundaciones basálticas o traps. Porque parece haber una sincronía clara entre varias súper-extinciones y estas inundaciones basálticas. La de los dinos –Cretáceo-Paleogeno– coincide con las traps del Decán, en la actual India, hace 68-65 millones de años. La del Triásico-Jurásico, con la erupción de la Provincia Magmática del Atlántico Central (CAMP) hace 200 millones de años.  Y el Gran Morir, o sea la extinción súper-masiva del Pérmico-Triásico, ocurre exactamente al mismo tiempo –hace 250 millones de años– que las monumentales Escaleras Siberianas, una de las mayores inundaciones basálticas de todos los tiempos.

Que una de estas erupciones terrestres monumentales coincida con un impacto extraterrestre gigantesco ya es casualidad, ya. Que lo haga más de una comienza a parecer sospechoso. El Dr. Morgan, basándose en los trabajos del propio Luis Álvarez, estima que la probabilidad de que pase una vez es de aproximadamente 1/8: una mala tirada de dados. Pero la probabilidad de que ocurra dos veces es del 1/59, lo que ya va llamando la atención. La de que suceda tres veces se reduce a 1/454. Y la de que se dé cuatro veces cae a una entre más de 3.500, que ni el mejor tahúr podría vencer. O de algún modo el universo conspira para hacer coincidir semejantes catástrofes sin relación aparente entre sí, o aquí hay algo que no cuadra.

Pese a ello, las hipótesis cósmicas siguen siendo fuertes porque hay indicios fuertes de lo que parecen ser impactos brutales de origen extraterrestre en esos mismos periodos. No sólo es la famosa anomalía del iridio, considerado un metal extraterrestre a esas concentraciones, en el estrato de transición entre Cretácico y Paleogeno. Es también la presencia de microesferulitos y cuarzo chocado, nanodiamantes, fullerenos C60 y C70 conteniendo concentraciones anómalas de gases nobles, campos de tectitas y demás fenómenos convencionalmente vinculados a violentos impactos procedentes del espacio exterior. Y luego están los cráteres: nítidamente, Chicxulub para la del Cretácico-Paleogeno y, menos nítidamente (porque en algunos casos se van de varios millones de años), Manicouagan para la del Triásico-Jurásico, Alamo o Woodleigh para la del Devónico Tardío y en el caso del Gran Morir del Pérmico-Triásico… pues no está claro, pero se sugiere el Cráter de la Tierra de Wilkes (Antártida) como un posible candidato. Para explicar esta extraña sincronía entre impactos extraterrestres y erupciones terrestres hay quien postula que un gran impacto puede inducir graves alteraciones geológicas tanto en sus alrededores como en las antípodas; lo bastante como para iniciar procesos volcánicos a gran escala.

Correlación de las principales extinciones con diversos fenómenos geológicos.

Correlación de las principales extinciones con diversos fenómenos geológicos. Puede observarse que la gran mayoría coinciden con grandes inundaciones basálticas (provincias ígneas, “escaleras”, “traps”.) Por el contrario, la sincronía con aparentes impactos extraterrestres no es tan evidente. Imagen: de Morgan, J Phipps; Reston, T.J.; Ranero, C.R. (15 de enero 2004): “Contemporaneous mass extinctions, continental flood basalts, and ‘impact signals’: are mantle plume-induced lithospheric gas explosions the causal link?”. Earth and Planetary Science Letters 217 (3–4): 263–284. DOI: 10.1016/S0012-821X(03)00602-2. (Clic para ampliar)

A todo esto le daba vueltas el Dr. Jason Morgan sin verlo nada claro hasta que se le ocurrió una idea: ¿y si los meteoritos en cuestión no procediesen del espacio exterior? Espera, espera: los meteoritos vienen del cosmos como todos sabemos, ¿no? ¿Qué tontería es esta?

Verneshot.

Una tontería con sentido: si hay una nítida sincronía entre varias extinciones importantes y estas erupciones basálticas; si además hay indicios fuertes de violentos impactos en los mismos periodos; pero la probabilidad de que ambas cosas coincidan en el tiempo es baja o muy baja… ¿qué tal si las erupciones provocasen los impactos? ¿Pero cómo sería eso posible?

Representación artística convencional de un Verneshot.

Representación artística convencional de un Verneshot, en el que un gigantesco fragmento de corteza terrestre sale propulsado en vuelo balístico para caer en algún otro punto de la Tierra de manera análoga a un gran meteorito. No obstante, el Dr. Morgan tiene algunas precisiones importantes que hacer al respecto, como veremos a continuación.

Pues mediante un mecanismo que el Dr. Jason Morgan ha bautizado como el Verneshot, o disparo de Verne, inspirándose en el cañón espacial que se inventó Julio Verne para su novela De la Tierra a la Luna. Básicamente sería un diatrema similar a las erupciones kimberlíticas que generan las minas de diamantes, pero a lo bestia. Muy a lo bestia.

¿Y esto de las erupciones kimberlíticas qué es? Básicamente, explosiones volcánicas súbitas originadas a entre dos y ocho kilómetros de profundidad que se expanden hacia arriba a velocidades supersónicas arrastrando todo el material que pillan por medio conforme el terreno circundante colapsa sobre sí mismo, produciendo como un cono o cucurucho de helado (o cañón de trabuco…) característico en el subsuelo. Las presiones que alcanzan son tan enormes que generan grandes cantidades de diamantes a partir del carbono implicado en el proceso. No otra cosa son las mayores minas diamantíferas del mundo: Yubileiny, Udáchnaya y Mir (Rusia); Argyle (Australia); Orapa (Botswana) y todas las demás.

Un Verneshot no es más que una erupción explosiva supersónica de estas, sólo que más profunda, grande y rápida. Y por tanto capaz de lanzar más material, más lejos. En un planeta como la Tierra, a miles de kilómetros de distancia. En uno más pequeño y con menos gravedad, como Marte, incluso podría entrar en órbita. El caso es que si parte de ese material sale despedido en forma de grandes bloques, o de fragmentos más pequeños pero concentrados en forma de chorros o algo parecido, allá donde atice va a provocar unos efectos muy similares a los de un meteorito de los gordos. Esta es una hipótesis elegante que explicaría la sincronía de los impactos aparentemente extraterrestres con las grandes erupciones basálticas, quizá capaces de ocasionar estos Verneshots.

Hay que decir que esta es, en estos momentos, una hipótesis absolutamente minoritaria. Después de su publicación en 2004, suscitó reacciones que van desde el tradicional “es una aproximación creativa a un problema real” del geólogo Paul Hoffman de Harvard hasta los más contundentes “no hay ni una sola prueba de ningún Verneshot” de Jan Smit (Universidad Libre de Amsterdam), pasando por la opinión del Dr. Philippe Claeys (Bruselas), sugiriendo que los indicios de impacto sólo son válidos para la extinción de los dinos y que en los demás casos “no necesitamos ninguna hipótesis mega-volcánica mística e indemostrable para resolver el problema.” Vamos, que la idea del Dr. Morgan cayó regular, por decirlo finamente.

Pero como aquí no nos asustamos de estas cosas, y además así es como avanza la ciencia, le he pedido directamente al Dr. Morgan que defienda su hipótesis para nosotros. Vamos, que ha sido tan amable de concederme una entrevista en exclusiva para la Pizarra de Yuri, y cuando digo amable, lo digo en serio, además de paciente. Más que nada porque le pillé en medio de la preparación de otro paper que se va a publicar próximamente donde sugiere que lo de Tunguska pudo ser un mini-Verneshot con presencia previa de luces de terremoto y, después, los efectos que le serían propios. Vamos allá:

Entrevista al Dr. Jason Phipps Morgan, proponente de los Verneshots.

Dr. Morgan, muchas gracias por su valioso tiempo. Cuéntenos: ¿qué es exactamente un Verneshot? ¿Dónde podemos encontrar uno?

No hay registro histórico de ningún Verneshot, pero tampoco de ninguna erupción de kimberlita. Un Verneshot es una erupción producida fundamentalmente por gases del carbono (CO2 + CO + menor cantidad de agua + gases del manto profundo asociados a las erupciones de kimberlita), básicamente sin magma líquido: sólo gas (y fragmentos rocosos, al igual que ocurre en las kimberlitas y otras erupciones explosivas generadas por vapor a menor profundidad.) La presión inicial de estos gases sería la propia de la exsolución del manto a 80 km de profundidad: unos 2,7 gigapascales. Es decir, una presión gaseosa 20 o 30 veces superior a la de los volcanes explosivos ocasionados por vapor, como Pinatubo, pero creo que similar a las presiones asociadas con las erupciones kimberlíticas.

Una erupción de kimberlita como las que formaron los grandes yacimientos diamantíferos que explotamos en la actualidad.

Una erupción de kimberlita como las que formaron los grandes yacimientos diamantíferos que explotamos en la actualidad. En estas erupciones, las presiones son lo bastante altas como para formar el diamante y los gases y el material salen propulsados a velocidades supersónicas hacia arriba. Después, las paredes colapsan y rellenan la chimenea, dejando sólo un cráter superficial visible. Un Verneshot no sería más que una erupción de kimberlita particularmente profunda y potente, con múltiples impactos secundarios a grandes distancias conforme el material retorna a la superficie y efectos severos sobre el clima global ocasionados por los gases expulsados. Imagen: © De Beers Diamond Trading Co.

Entonces, los Verneshots están estrechamente relacionados con las erupciones kimberlíticas, ¿correcto?

Sí, un Verneshot es básicamente una mega-kimberlita con tanto gas que no se conserva nada de magma kimberlítico. De hecho, en las kimberlitas, este “magma kimberlítico” característico ya es sólo una pequeña fracción del volumen de la chimenea.

Por cierto, ¿por qué tanto carbono?

Porque el CO2 forma una exsolución a la profundidad necesaria para crear una fase gaseosa estable en torno a los 2,7 gigapascales de presión (la presión “estática” a unos 80 km de profundidad.) El agua no produce una exsolución capaz de formar una fase de vapor análoga hasta alcanzar presiones mucho más bajas. Los materiales ricos en carbono se funden fácilmente bajo las condiciones del manto, así que en una pluma caliente que se eleva serán los primeros en fundirse (los que lo harán a más profundidad), creando magmas con una composición química del tipo de las kimberlitas o las carbonatitas. Conforme ese material fundido asciende por encima de los 80 km de profundidad, comienza a formar gases ricos en carbono.

¿Entiendo que la idea del Verneshot procede de la sorprendente coincidencia entre inundaciones basálticas continentales e impactos de meteoritos en el contexto de las grandes extinciones?

Eso es.

Y por ejemplo, podrían explicar también la capa de iridio en el estrato de la extinción del Cretácico-Paleogeno, ¿no?

Creo que sí. Los gases del manto profundo son ricos en azufre y crean fácilmente compuestos químicos con metales del grupo del platino como el iridio. En Isla Reunión hay depósitos de “gases de plumas del manto profundas” con las concentraciones de iridio más altas que se conocen en toda la Tierra. Esto podría representar una fracción volumétrica suficiente para formar una capa global de iridio como la de un impacto, dado que se emitiría más masa de gases del manto que la masa de un gran objeto extraterrestre, con una cantidad similar de iridio añadida a la superficie terrestre.

¿Qué más cosas explicarían?

La presencia de otras señales de “impacto” como una capa global de esferulitos y cuarzo chocado. El material propulsado al estallar el Verneshot inicial podría también generar impactos múltiples y cráteres de impacto. De hecho, una de las predicciones de mi hipótesis es que los grandes Verneshots deberían estar asociados con múltiples cráteres de impacto comparativamente pequeños.

¿Y qué no explicarían?

Cráteres del tamaño de Chicxulub al otro lado de la Tierra. La distancia máxima posible que puede recorrer el material proyectado por un Verneshot es de aproximadamente media Tierra.

La hipótesis de los Verneshots no disfruta de un consenso generalizado entre los expertos en Ciencias de la Tierra. Algunos opinan que es una aproximación interesante, otros la consideran un poco “en el límite”, o incluso innecesaria para explicar las observaciones. Hay un par de papers afirmando que esta coincidencia entre inundaciones basálticas continentales e impactos extraterrestres no es tan rara. También hay quien defiende que los impactos de grandes meteoritos podrían ocasionar las grandes inundaciones basálticas. ¿Cómo ve el debate en este momento?

Me parece que es muy difícil proponer un mecanismo físico viable mediante el que un impacto [extraterrestre] pueda generar una pluma del manto persistente. Creo que tampoco ha propuesto nadie un mecanismo viable por el que pueda ocasionar una inundación basáltica en manto cratónico frío. Por ejemplo, algunas personas como Adrian Jones apuntan que un gran impacto podría crear un cráter de 30 km de profundidad, y que este cráter haría que el material que hay debajo se fundiese para formar una inundación basáltica. Sin embargo, en continentes estables, retirar 30 km de terreno (o sea, excavar un cráter de 30 km) no hará que el material que hay debajo se funda. Estará demasiado frío para fundirse, incluso aunque esté a ~1 gigapascal menos de presión de lo que estaba antes de que el cráter apartase los 30 km de corteza continental que tenía encima.

O sea que incluso un cráter de 30 km de profundidad [que alivie súbitamente toda esa presión sobre el material que hay debajo] no puede generar una inundación basáltica como la de las Escaleras Siberianas. El único mecanismo que parece plausible para lograr esto es una pluma del manto actuando sobre un rift. De hecho, las inundaciones basálticas son conocidas por generarse mediante un proceso lento de fusión parcial, donde aproximadamente el 10 – 25% del material se forma en equilibrio lento con el manto y va liberándose poco a poco, no como un proceso de fusión por impacto en la que toda la roca se fundiría instantáneamente con una composición totalmente distinta a la de las inundaciones basálticas.

Así que mi proposición es la siguiente: SI hay indicios de impacto coincidiendo en el tiempo con las mayores inundaciones basálticas y las grandes extinciones, entonces tengo la confianza de que algo parecido a los Verneshots debe existir. Si por el contrario no hay correlación entre indicios de impacto y extinciones masivas EXCEPTO Chicxulub, entonces no hay necesidad de algo como los Verneshots. Pero también estaríamos admitiendo que fueron las inundaciones basálticas continentales, y no los impactos [extraterrestres], las que ocasionaron casi todas las grandes extinciones del pasado.

¿Diría que está usted “batallando” contra los proponentes de la hipótesis del impacto extraterrestre? ;-)

El Dr. Jason P. Morgan sobrevuela Siberia en un helicóptero.

El Dr. Jason P. Morgan sobrevuela Siberia en un helicóptero, con rumbo a Tunguska. Foto: Rick Beyer.

Sí. Pero las batallas científicas suelen ser muy lentas. Ahora mismo, mantengo sin duda alguna un punto de vista minoritario en este tema, dado que la ciencia revisada por pares es MUY conservadora. Hemos hecho más trabajos al respecto desde entonces, pero ha sido muy difícil publicarlos e imposible conseguir financiación. [Pronto vamos a publicar] un paper sobre las pruebas que hemos recogido en dos minúsculas expediciones a Tunguska en 2008 y 2009, pagadas de nuestro bolsillo, con un equipo de filmación.

De hecho, intentamos minimizar deliberadamente los aspectos más “sensacionales” de nuestra hipótesis (…) porque hemos observado que los “revisores por pares” no se sienten muy cómodos con esta idea “imposible.” ¿Y por qué es imposible? Simplemente porque hay un consenso científico que dice que lo es. Ya te digo, la revisión por pares es un proceso muy conformista.

Y de hecho, por eso la ciencia funciona tan bien como lo hace. Normalmente el consenso científico se sustenta en cotejar las hipótesis con las observaciones. Una vez establecido, un consenso es muy difícil de cambiar. La “hipótesis del impacto extraterrestre” causando las grandes extinciones se consideraba una locura hasta que Álvarez mostró los indicios de iridio que, en su opinión, no podían originarse en procesos de la corteza terrestre. (…) Ahora, la “hipótesis del impacto extraterrestre” es el conocimiento convencional, “claramente evidente” en muchos impactos de la Tierra y la Luna, e ideas como los Verneshot caen en la categoría de locuras. Pero ahí están esas extrañas coincidencias entre inundaciones basálticas continentales, “indicios de impacto” y extinciones masivas que la hipótesis estándar del impacto extraterrestre no pueden explicar.

Pues vamos a mojarnos todavía más. ;-) ¿Cómo ocurriría un Verneshot? ¿Dónde, cuándo?

Se desarrollaría en un lugar como Tunguska: un grueso cratón, al principio de un proceso de rifting continental. Hoy en día, sólo Siberia, África o Norteamérica (¿rift de Río Grande?) podrían reunir estas condiciones.

¿Habría “alerta temprana” de alguna clase, o sería más bien un caso de “¡últimas noticias: un gran trozo de la corteza terrestre está balístico ahora mismo!”? ¿O simplemente formaría parte de una lentísima inundación basáltica medida en tiempos geológicos?

No habría mucho preaviso. Quizá muchos pequeños terremotos a 80 km de profundidad asociados con el inicio de la ruptura de la litosfera. En numerosas erupciones volcánicas explosivas suelen producirse muchos terremotos pequeños antes del fallo catastrófico final. Estos terremotos y enjambres de terremotos son relativamente fáciles de detectar si hay una red local de sismómetros en el área. El problema con las erupciones volcánicas explosivas “normales” es que muchas veces se producen enjambres de terremotos sin que luego ocurra una erupción. En todo caso, si en un cratón apareciera súbitamente una zona con muchos terremotos de poca intensidad a profundidades en el rango de los 80 km, eso sería, para mí, una señal de que una erupción de kimberlita o un Verneshot podrían estar a punto de ocurrir.

Las rocas eyectadas serían más bien un “chorro” de fragmentos, no una única pieza. Estaríamos hablando de una masa rocosa de unos 80 km de altitud por 500 metros de diámetro en el caso de un gran Verneshot, o sea más o menos 16 km3 de material, esencialmente procedente del manto.

¿Pero ocurriría siempre en el contexto de una inundación basáltica?

Quizá no. Y los “mini-Verneshot” más pequeños como el que creo que ocurrió en Tunguska no parecen estar asociados con ningún indicio de inundaciones basálticas.

Mecanismo de acción que podría generar aparentes "indicios de impacto" terrestres mediante un Verneshot.

Mecanismo de acción propuesto por Morgan et al. que podría generar aparentes “indicios de impacto” terrestres mediante un Verneshot. (a) El CO2 se acumula y calienta bajo la litosfera cratónica por la acción de una pluma del manto ascendente. (b) El material de la pluma fluye lateralmente y hacia arriba hasta acumularse bajo la zona más delgada de la litosfera, fundiéndose para formar la primera inundación basáltica. Mientras tanto, la pluma sigue añadiendo CO2, incubando el Verneshot en la litosfera cratónica profunda y desplazando magmas preexistentes ricos en carbono hasta aproximadamente 80 km de profundidad: el umbral de 2,5 GPa para la exsolución del CO2 a partir del magma rico en carbono. Así sigue aumentando la presión bajo la litosfera cratónica. (c) El fallo catastrófico de la litosfera dispara el Verneshot. Los gases emitidos, ricos en azufre y carbono, pueden iniciar una extinción. Tras el Verneshot, la región alrededor de la chimenea así formada tiene una presión muy baja con respecto a la litosfera circundante; el colapso de abajo arriba de este agujero casi vertical puede progagarse hacia la superficie a velocidades hipersónicas. Este “frente de colapso” hipersónico sería capaz de crear y propulsar minerales chocados en forma de grandes chorros de material. Tomado de: Morgan, J Phipps; Reston, T.J.; Ranero, C.R. (15 de enero 2004): “Contemporaneous mass extinctions, continental flood basalts, and ‘impact signals’: are mantle plume-induced lithospheric gas explosions the causal link?”. Earth and Planetary Science Letters 217 (3–4): 263–284. DOI: 10.1016/S0012-821X(03)00602-2. (Clic para ampliar)

Así que podemos tener “mini-Verneshots…”

Sí, en mi opinión el suceso de Tunguska de 1908 pudo ser un mini-Verneshot que ocurrió en el mismo lugar que el Verneshot original (y, de hecho, reutilizó la chimenea original, que sería ahora una especie de “válvula de seguridad” o “conducto débil” en la litosfera siberiana.)

¿Y “súper-Verneshots”?  ;-)

Esto es difícil de imaginar. Estimé que un Verneshot de escala análoga a Chicxulub liberaría una energía mecánica de 5 x 1020 julios, equivalente a un terremoto de magnitud 11, unas 20 veces más que el mayor terremoto histórico conocido. Pero, para ponerlo en perspectiva, si la energía sísmica decae a razón de 1/distancia2, “se sentiría” sólo como el terremoto de Chile de 2010 a 4,5 veces la distancia del epicentro. Seguiría siendo un suceso de alcance local. Lo mismo con la onda de choque. La explosión principal del Krakatoa, con una energía aproximada de 1018 julios, se oyó a distancias de 5.000 km y causó problemas auditivos graves a marinos que se encontraban a 60 km. Un gran Verneshot con una liberación de energía de 5 x 1020 julios sería 500 veces más fuerte que la explosión del Krakatoa, creando una onda de choque que literalmente se oiría en todo el mundo. (La intensidad de la onda de choque decae sólo a razón de 1/distancia porque viaja como una onda por la capa inferior de la atmósfera, así que a una distancia de 60 x 500 = 30.000 km tendría un efecto similar al que la onda de choque del Krakatoa produjo a 60 km.)

¿Qué aspecto tendría un Verneshot “grande” mientras está sucediendo?

Como una gran explosión volcánica, quizá con un chorro de fragmentos elevándose de tierra en una gran nube de gas caliente propulsada a lo alto de la atmósfera, donde inmediatamente empezaría a formar nubes de polvo y cristales de hielo.

Puede que el lugar de la explosión siguiera emitiendo gases durante un tiempo, pero la pluma principal seguramente desaparecería tras la erupción inicial. Podría producirse una serie de erupciones, la primera creando el canal a través de la litosfera y las siguientes reutilizándolo conforme las regiones más profundas se relajen tras la emisión inicial de CO2 con la primera detonación.

¿Sería un fenómeno súbito, digamos como una explosión nuclear con un “súper-hongo”, o algo más progresivo?

Creo que la primera detonación sería la mayor: la que formaría la chimenea del Verneshot desde los aproximadamente 80 km de profundidad hasta la superficie. Pero podría haber detonaciones posteriores con expulsiones de gas a más presión que ninguna erupción volcánica explosiva conocida, dado que la presión del gas es entre 10 y 40 veces superior (al originarse a profundidades de 80 km en vez de los 2 a 8 habituales.) El gas se habría expandido entre 10 y 40 veces más al alcanzar la superficie. Sí, definitivamente imagino que la primera erupción sería como una explosión nuclear, excepto que el gas saldría despedido verticalmente mientras se expande en todas direcciones. Una columna ardiente de 60 a 100 km de altitud sería un auténtico pilar de fuego…

Y si pudiésemos sobrevolarlo a continuación, ¿qué veríamos?

Un agujero muy hondo. La chimenea volcánica colapsaría de inmediato, en cuanto saliese el gas, pero quedaría un gran agujero que se llenaría rápidamente de agua y después se erosionaría y rellenaría a lo largo de cientos de miles de años (como parece haber pasado con las chimeneas kimberlíticas y otros diatremas explosivos.)

¿Resultaría aniquilada el área circundante? ¿O, dado que el material y la energía viajan sobre todo hacia arriba, sólo sufrirían un terremoto “convencional”? ¿Alguna estimación de daños?

Sería exactamente igual que si hubiese habido un gran impacto [extraterrestre], o un terremoto mayor que ninguno de los que constan en la historia humana (presenté una comparación en el paper de 2004.) La energía alrededor del Verneshot decaería aproximadamente a razón inversa de la distancia durante los primeros 80-100 km, y a razón inversa del cuadrado de la distancia a partir de ahí. Pero la zona del Verneshot en sí misma, descontando el área afectada por la onda de choque inicial, no resultaría destruida a escala regional.

¿Hasta dónde podrían llegar los fragmentos propulsados por el Verneshot antes de caer a tierra otra vez? ¿Tiene alguna estimación sobre velocidad, apogeo de la trayectoria balística y energía de impacto? ¿Estamos hablando de rocas de cientos de metros cayendo aquí y allá o más bien de una “granizada” de objetos más pequeños?

Un cálculo rápido sugiere que podría llegar a ser posible que el material eyectado acabase en cualquier punto de la Tierra, aunque esto sería mucho más probable en un planeta de menor gravedad como Marte. En la práctica, cabe esperar una eyección de menor energía, con distancias de vuelo en el rango de los miles de kilómetros (no 20.000 km.) Pero los fragmentos chocados de menor tamaño y los microesferulitos fundidos y mezclados con el gas que saldrían despedidos a la atmósfera superior podrían recorrer el mundo entero antes de posarse, así que estos “indicios de impacto” tendrían una distribución global.

Si las partículas son pequeñas, la atmósfera las frenará muy deprisa. Por el contrario, una nube o “perdigonazo” tendrá un efecto similar al de un único objeto de gran tamaño al impactar contra el suelo. Creo que tenderá a haber uno o varios “chorros” de material que recorrerán las mayores distancias. Si un “chorro” “perfora” un orificio temporal en la atmósfera, favorecerá que más material circule por ahí. Pero las partículas a menor velocidad no llegarán tan lejos y podrían producir algo como “sendas” de tectitas a lo largo de la dirección del chorro.

Así que sí, una “granizada” a lo largo de la ruta de cada chorro, con la posibilidad de bloques concentrados que viajen juntos desde la detonación hasta la reentrada en las regiones más densas de la atmósfera y el impacto final contra el suelo. No veo ningún motivo por el que se tuviera que formar un único cráter a consecuencia de un Verneshot, porque incluso un “chorro” bien enfocado tendería a ser más disperso que el típico meteorito. Sería más sencillo tener muchos cráteres de menor tamaño asociados con un único Verneshot, con un diámetro de unos pocos kilómetros y el potencial de conservarse en el registro geológico si se formara en regiones marinas donde se esté produciendo sedimentación. He leído algún informe anecdótico sobre pequeños cráteres en el Mar del Norte que podrían coincidir en el tiempo con la extinción del Cretácico-Paleogeno.

Me lo estoy imaginando como una especie de gigantesca “palmera” de fuegos artificiales…

Podría ser.

La colosal erupción explosiva del Monte Pinatubo (Filipinas, 1991, VEI-8.)

La colosal erupción explosiva del Monte Pinatubo (Filipinas, 1991, VEI-6) es minúscula en comparación con otras que han ocurrido a lo largo de la historia de la Tierra, y sería casi ridícula en comparación con un Verneshot. Imagen: Wikimedia Commons.

¿Qué clase de daños producirían estas “granizadas” al caer? ¿Hablamos de ciudades arrasadas por estos “perdigonazos” o más bien de una “lluvia de piedras”?

Dependería de lo concentradas que llegasen. Si se limita a “llover piedras” no sería tan grave en términos de daños en tierra. Pero masas de material más concentradas golpearían el suelo como un meteorito de tamaño similar… y a velocidades similares. Probablemente estas piedras estarían también “al rojo vivo” o parcialmente fundidas.

Bien, entiendo que un Verneshot podría ocasionar o ser parte de una extinción masiva. ¿Podría explicarnos sus efectos globales “inmediatos”?

Los gases añadidos repentinamente a la atmósfera superior –gases sulfúricos, dióxido de carbono y vapor de agua hasta la estratosfera– provocarían efectos climáticos severos hasta que la química atmosférica restableciese el equilibrio. En los primeros años, los gases ricos en azufre impedirían que parte de la luz solar llegara a la superficie y la atmósfera interior, dando lugar a un súbito pulso de enfriamiento global y lluvia ácida. Esto conduciría a algo mucho más drástico que las “noches blancas” asociadas con el suceso de Tunguska de 1908 o los meses de puestas de sol espectaculares asociadas a la erupción del Krakatoa. Probablemente le costaría años disiparse… varios años seguidos muy fríos hasta que estos gases sulfúricos lloviesen de vuelta a la superficie.

Pero después, el CO2 añadido a la atmósfera ocasionaría un periodo de intenso calentamiento global de uno o varios milenios de duración, con el riesgo adicional de que se produjera una fuerte estratificación y anoxia oceánica superficial global muy peligrosa para la vida, hasta que los niveles de CO2 atmosféricos vuelvan a la “normalidad” para ese periodo.

¿Un solo Verneshot o varios consecutivos?

No hay ningún motivo por el que una inundación basáltica continental no pueda vincularse con varios Verneshots, separados unos 100.000 años entre sí.

Arriésguese: ;-) Sugiérame un par de sitios en Europa o América donde podría ocurrir un Verneshot.

En Europa, me pregunto si los “famosos” cráteres de Ries y Steinheim al Sur de Alemania son en realidad un Verneshot que ocurrió hace unos 15 millones de años. Pero ahora mismo el vulcanismo de la pluma Eifel se encuentra en el rift de las fosas tectónicas del Rin, así que cabría esperar un vulcanismo menos explosivo, si bien con alguna posibilidad de impactos locales en Europa; Europa del Norte en particular.

En Norteamérica, apostaría por algún lugar próximo a la intersección entre el rift de Río Grande, el cratón de Wyoming y Yellowstone.

Hmmm… se me ha venido a la cabeza la zona entre el cratón del Atlántico Norte y el rift de la margen oriental de Groenlandia…

Podría ser, pero en la época de las inundaciones basálticas de Groenlandia, no ahora. :-)

¿Tengo entendido que han encontrado ustedes “indicios de Verneshot” bajo las traps del Decán, o incluso en el área de Tunguska?

Lo curioso de las traps del Decán es que hay “indicios de impacto” dentro de los estratos inferiores. [No debajo.] Esto implica que la inundación basáltica ya estaba sucediendo cuando se produjo el “impacto.” Tunguska presenta evidencias de un impacto mayor ocurrido allí hace unos 250 millones de años, contemporáneo con la formación de las Escaleras Siberianas.

 (Al finalizar esta entrevista, el Dr. Jason Morgan me suministró ese nuevo paper sobre sus observaciones en Tunguska aceptado para próxima publicación en Earth and Planetary Science Letters. Por si te interesa, la referencia es: Paola Vannucchi; Jason P Morgan; Damiano Della Lunga; Chris Andronicos; William J Morgan (2014): “Direct evidence of ancient shock metamorphism at the site of the 1908 Tunguska event.”)

Bibliografía:

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Video de la charla “¿Hay alguien ahí?”, Murcia, 12/09/2014

 

Inevitablemente, hay algún “error del directo” (y de los nervios…). Estos son los que he detectado:

  • 00:05:10: La primera, en la frente. Por supuesto, los tardígrados no son ácaros. Están remotamente emparentados, pero no lo son. No sé de dónde me lo saqué.
  • 00:23:00: Esto, más que un error, es un matiz: el pulpo tiene un cerebro, pero más de las dos terceras partes de sus neuronas están en el sistema nervioso de sus tentáculos.
  • 00:35:30: Hice corto. :-P Más que multiplicar por 400.000, hay que multiplicar por entre 500.000 y 1.000.000.
  • 00:37:25: Obviamente, para la estimación máxima, multiplicadlo por 10, no por 20. ;-)
  • 00:50:30: La extinción súper-masiva del Pérmico-Triásico se cargó al 83% de todos los géneros.
  • 01:00:00: El “Pájaro Carpintero” no era tan alto como la Torre Eiffel. Pero sí más voluminoso, y con más metal. :-P
  • 01:15:15: Lo digo luego, pero para que quede claro: Leonardo vivió hace unos 500 años, no 400 (1452-1519.)

Si encuentras alguno más, dímelo y lo añado. ;-)

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En busca del vacío y la nada

Un viaje por el espacio interplanetario, el espacio interestelar, el espacio intergaláctico y más allá.

Las capas de la atmósfera, con algunos de sus objetos característicos, y la densidad del aire acorde a la altitud.

Las capas de la atmósfera, con algunos de sus objetos característicos, y la densidad del aire acorde a la altitud (en kilogramos por metro cúbico.) Puede observarse cómo la densidad del aire tiende a cero muy rápidamente conforme nos elevamos. Pero sólo “tiende a cero”, no “cae a cero.” Datos: Densidad del aire según los modelos empíricos Atmósfera Estándar Internacional / NRMLSISE-00. Imágenes: Wikimedia Commons / La Pizarra de Yuri. (Clic para ampliar)

“Nada” y “vacío” son dos de esas palabras que solemos utilizar muy a la ligera. Abrimos un cajón, o más probablemente la cartera, decimos “aquí no hay nada” o “esto está vacío” y nos quedamos tan panchos. Supongo que no necesitaré explayarme sobre la enorme cantidad de cosas que hay incluso en una cartera a fin de mes: desde las omnipresentes bacterias hasta el aún más omnipresente polvo, pasando por ácaros, restos microscópicos de casi todo y el mismo aire. Y digo yo: ¿existe la verdadera nada, o el verdadero vacío, en este universo?

Para buscar la respuesta, recurriremos de nuevo a nuestra hipotética nave espacial Abbás ibn Firnás. No por nada, es por llegar antes de morirnos y eso. Por si no leíste esa entrada, te la resumiré diciendo que la Abbás ibn Firnás es una nave de ciencia-ficción que me saqué de la manga porque va muy bien para explicar unos cuantos conceptos relacionados con las distancias cósmicas. Se podría definir como un vehículo alto-sublumínico relativista con aceleración constante. Me la inventé así porque no viola ninguna ley de la Física (en particular, la Relatividad de Einstein) y por tanto nos permite mantenernos dentro de las cosas que son posibles. Naturalmente, que sean posibles no significa que puedan hacerse en el estado actual de la ciencia y la técnica. Por desgracia, la Abbás ibn Firnás ni existe ni puede existir en manos humanas hoy por hoy y durante una larga temporada. Es al menos tan imposible como lo era una nave Voyager o una conexión a Internet para Leonardo da Vinci. Que, dicho sea de paso, vivió hace menos de quinientos años.

Así pues, nos imaginaremos que estamos en el año 2514 y tenemos la Abbás ibn Firnás aparcada en zona azul de la órbita baja. Así que nos vamos a pillar la Soyuz de la línea 3 para ir a por ella (sí, los neo-sármatas siguen haciendo la condenada Soyuz en la Fábrica de Samara.) :-P ¡Allá vamos! Conforme nuestro cohete se eleva al lugar donde el cielo ya no es azul pero a cambio está lleno de estrellas, la presión y la densidad del aire que nos envuelve comienzan a reducirse. Por ejemplo, al superar los diez mil metros, la altitud típica de los reactores de pasajeros (y las aves que vuelan más alto), la densidad cae a la tercera parte y la presión, a la cuarta. (Hay que decir que la presión y la densidad exactas del aire dependen de un montón de factores, entre los que se cuentan la temperatura, la humedad y hasta la radiación solar; para simplificar, usaremos aquí la tabla orientativa de la Atmósfera Estándar Internacional que utilizan organismos como la OACI; y a partir de los 86 km de altitud, el modelo NRMLSISE-00 usado en astronáutica.)

Sigamos. A veinte mil metros, una altitud propia de aviones de combate de altas prestaciones, la presión ya es sólo 1/18 de la que disfrutamos en la superficie y la densidad, 1/14. A partir de ahí, el aire se va volviendo tan tenue que a los aviones (que dependen de los principios de la aerodinámica para mantener la sustentación) les va costando mucho volar. Una variante modificada del interceptor soviético MiG-31, llamada Ye-266M, batió el récord absoluto de altitud para un avión tripulado capaz de despegar y aterrizar por sus propios medios el 31 de agosto de 1977: 37.650 metros, lo que vienen siendo 123.520 pies o el nivel de vuelo 1235 para nosotros los aerotrastornados. ;-) Ahí arriba ya se ven las estrellas en pleno día, la presión atmosférica es apenas 1/260 de la superficial, la densidad no llega a 1/225 y las alas ya no pueden volar (de hecho, parte del camino fue balístico, con una trayectoria inicial casi vertical al triple de la velocidad del sonido… ¡tuvo que molar!) ;-)

El mundo visto desde lo alto de la línea Kármán a bordo de un cohete Soyuz.

El mundo visto desde lo alto de la línea Kármán a bordo de un cohete Soyuz, el 3 de abril de 2014. Parece que estemos ya en “el vacío”, ¿eh? Bueno, pues en ese momento el aire, aunque muy tenue (densidad inferior a 5,6×10−7 kg/m3), aún sería capaz de dañar el cohete y la carga; la cofia aerodinámica que la protege no se separará hasta unos segundos después. Imagen: ESA / Arianespace / Roskosmos. (Clic para ampliar)

Los globos pueden llegar todavía más alto, elevándose igualmente por sus propios medios. El récord para uno tripulado está en 34.688 metros, tres kilómetros menos que el Ye-266M. Pero entre los que no van tripulados, como algunos de los que se usan en meteorología, no son raras altitudes mucho mayores. Un modelo experimental japonés de nombre BU60-1, fabricado en polietileno de 3,6 micras de espesor, batió su propio récord el 23 de mayo de 2002: 53 kilómetros. Ahí la presión atmosférica es tan solo una dosmilésima parte de la que nos encontraríamos en tierra, la densidad del aire es 1/1750 y, a primera vista, nos parecería que estamos ya en el vacío. Pero qué va. Cuando nuestro cohete Soyuz alcanza esas altitudes, poco más de dos minutos después del lanzamiento, va a unos 6.700 km/h y sigue necesitando la cofia aerodinámica; de lo contrario, a semejante velocidad, incluso ese aire tan tenue desestabilizaría el cohete y abrasaría la nave espacial hasta destruirnos.

Tradicionalmente decimos que el punto donde el cielo se convierte en espacio y los aviadores en astronautas es la línea Kármán, a 100 kilómetros de altitud. Cuando llegamos a la línea Kármán la densidad y la presión del aire son ya muy bajas: en torno a una tresmillonésima parte de las que tenemos en superficie. Al margen de los cohetes, sólo algunos vehículos experimentales como el X-15 o el SpaceShipOne estadounidenses la superaron, y por los pelos. Pero para los cohetes, como nuestro Soyuz, eso es tan solo el principio del viaje: vamos todavía con la segunda fase encendida a toda mecha y nos queda un buen tramito hasta la órbita. En ese momento, doscientos segundos después del lanzamiento, ascendemos ya a 8.400 km/h y la cofia va tornándose inútil; se desprende unos veinte o treinta segundos después, al superar los 10.000 km/h y los 120 km de altitud. El aire es ahora tan ligero que ni el rozamiento ni su presión sobre las estructuras de la nave representan ya ningún peligro. Podría decirse que acabamos de abandonar la atmósfera terrestre. ¿O no?

Video con los 7 primeros minutos de vuelo de un cohete Soyuz-STB con una carga de satélites de telecomunicaciones desde Kourou, el 25 de junio de 2013. En él encontramos varios detalles interesantes: observa los datos de altitud (A) y velocidad (V) que aparecen a partir del momento  1:25, porque dan miedo. ;-) La altitud está expresada en kilómetros y la velocidad, en kilómetros por segundo (1 km/s = 3.600 km/h.) También puede verse cómo la cofia aerodinámica se separa a unos 120 km de altitud (4:30 del video, minuto 3:55 del lanzamiento.) Ese es el momento en que el aire es tan tenue que ya no puede desestabilizar al cohete ni dañar la carga, pese a que la velocidad ya supera los 10.000 km/h (2,8 km/s.) Video: Arianespace.

Atmósferas planetarias e interplanetarias.

En realidad, no, no hemos abandonado la atmósfera terrestre. Lo que hemos abandonado es la parte más densa de la sopa de nitrógeno y oxígeno que nos vio nacer. Más o menos, lo que viene siendo la troposfera (donde residimos habitualmente), la estratosfera (adonde a veces llegamos en avión), la mesosfera y un pelín de la termosfera. Pero las atmósferas planetarias siguen considerándose tales mientras haya moléculas fijadas por la gravedad del planeta (o luna) en cuestión; en el caso de la Tierra, eso se extiende hasta el final de la exosfera, a unos 10.000 kilómetros de la superficie.

Nosotros, en este primer tramo, vamos más cerca. Hemos dicho que dejamos la Abbás ibn Firnás aparcada en la zona azul de la órbita baja, y las órbitas bajas de la Tierra se extienden aproximadamente entre 160 y 2.000 km de altitud. La actual Estación Espacial Internacional, por ejemplo, se encuentra a unos 415 kilómetros, en plena termosfera. Por suerte, el gorrilla nos consiguió un buen hueco a poco más de 200. Nueve minutos después del lanzamiento, la tercera y última etapa del cohete inserta nuestra nave Soyuz en órbita a unos 25.000 km/h. Acto seguido, tras unas maniobras de aproximación, nos ensamblamos con la Abbás ibn Firnás. ¡Ya estamos listos para comenzar nuestra búsqueda del vacío y la nada!

Los 500 millones de años luz de universo a nuestro alrededor.

Los 500 millones de años luz de universo a nuestro alrededor (tú y yo estamos en el centro.) Puede observarse cómo las galaxias tienden a agruparse en supercúmulos (“superclusters”, indicados en azul claro) dejando “vacíos” en medio (“voids”, en rojo.) Sin embargo, estos vacíos tampoco están realmente vacíos del todo. Imagen: Powell, R. (atlasoftheuniverse.com) vía Wikimedia Commons. (Clic para ampliar)

Y… ¿dónde buscamos? Bueno, pues si los alrededores de los planetas están llenos de gases, polvos y demás basurillas, lo lógico sería alejarse. ¿Cuánto? Pues… mucho, ¿no? Todo lo que podamos. Así que nos preparamos un buen batido –nada de cubatas, que ahora los de la Dirección Global de Tráfico son muy capaces de mandarte a las colonias penales de Makemake si te pillan pilotando bebido– y nos sentamos a los mandos. Por elegir un rumbo, y ya que andamos detrás de la nada, apuntaremos al Vacío Gigante, que suena… como bastante vacío, ¿no? ;-) Mientras vamos poniendo en marcha la Abbás ibn Firnás, permíteme que te cuente eso de los vacíos gigantescos, porque tiene su aquél.

Las grandes murallas, los grandes filamentos y los grandes vacíos.

En la estructura a gran escala del universo, la materia no está esparcida por ahí sin orden ni concierto. Es por la gravedad, tan débil, pero tan persistente. La gravedad hace que la materia tienda a agruparse dando lugar a –vamos a decirlo así– formas. Las formas más colosales de toda la puñetera realidad.

Una de las más conocidas –y pequeñas, a la escala que estamos hablando– son las galaxias. En ellas, cientos de miles de millones de estrellas, sistemas solares y demás, separadas por notables distancias, alcanzan un cierto equilibrio gravitatorio que las mantiene orbitando en torno a uno o varios centros de masas, dando lugar a las diferentes morfologías galácticas: espirales con o sin barra (como nuestra Vía Láctea, una espiral barrada), elípticas, lenticulares, irregulares, peculiares, etcétera. Algunas pueden adoptar formas verdaderamente extraordinarias, como las Galaxias Antena o las anulares. Los humanos solemos clasificarlas en la Secuencia de Hubble (o fuera de ella) y sus variantes. La mayor parte de galaxias tienen entre unos cientos y algunos millones de años-luz de diámetro. La más pequeña (y densa) que conocemos es M60-UCD1 y la más grande, un monstruo llamado IC 1101 de Virgo, con sus 5,5 millones de años-luz de diámetro. Para que te hagas una idea, de aquí a la galaxia de Andrómeda “sólo” hay 2,5 millones de años-luz. Nuestra Vía Láctea, con unos 100.000, es de las normalitas.

Pero las galaxias tampoco flotan por ahí sin más. De nuevo, la gravedad las hace interactuar entre sí para dar lugar a otras formas cada vez mayores: grupos, cúmulos y supercúmulos. Por ejemplo, nuestra Vía Láctea forma parte del Grupo Local, con diez millones de años-luz, que a su vez se encuentra en el Supercúmulo de Virgo. (Si quieres saber más sobre estas cosas, léete Esta es tu dirección, en este mismo blog.) El Supercúmulo de Virgo es ya una cosita de un tamaño respetable: según como lo midas, tiene entre cien y doscientos millones de años-luz de diámetro. A este nivel, los tamaños comienzan a aturdir. Perdemos la perspectiva. Para orientarnos un poco, te diré que con las naves espaciales más veloces que hemos construido hasta ahora (70,22 kilómetros por segundo de velocidad pico), necesitaríamos entre treinta y sesenta veces la edad del universo presente para atravesarlo. Y eso yendo en línea recta, sin tener en cuenta órbitas y demás molestias viarias cósmicas. A su vez, el Supercúmulo de Virgo parece ser sólo un lóbulo de una cosa aún mayor llamada Laniakea, que orbita en torno al Gran Atractor. El Supercúmulo de Laniakea tiene unos 520 millones de años-luz de diámetro y, usando las mismas naves, necesitarías unas 150 veces la edad del universo para cruzarlo de punta a punta.

Telaraña cósmica.

Distribución filamentosa de la materia en un “corte” de universo con forma de cubo, que permite distinguir los vacíos que se forman por enmedio. A esto se le llama la “telaraña cósmica.” Imagen: NASA, ESA y E. Hallman (Universidad de Colorado en Boulder.) (Clic para ampliar.)

¿Te crees que esto es grande? Ná. Una miajita. La gravedad será la fuerza más débil de todas, por muchísimo, pero tiene un alcance infinito y continúa actuando mucho más allá de estos gigantescos supercúmulos. Así, sigue estableciendo formas o estructuras todavía mayores: los filamentos y las grandes murallas. Se trata de larguísimos hilos (los “filamentos”) y cintas u hojas (las “murallas”) compuestos por supercúmulos galácticos y unas nubes de gas absurdamente grandes que se llaman los goterones Lyman-alpha.

La estructura más monumental de todo el universo conocido es una de estas hojas: la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal, descubierta en 2013. Pasa de los 10.000 millones de años-luz de longitud (más del 10% del diámetro del universo observable) y tiene 7.200 millones de ancho… pero sólo 900 millones de espesor. Esto es curioso; en las inmensas escalas, empezando por las propias galaxias y terminando con estos filamentos casi inconcebibles, a la gravedad le gusta crear formas tirando a planas. Si pudiésemos visualizar la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal a escalas humanas, tendría las dimensiones del típico libro en formato DIN A4 con apenas un dedo de espesor. Hay muchas más. En realidad, con lo que sabemos en estos momentos, buena parte de la materia del universo se encuentra en estos filamentos y murallas, en lo que ha venido a llamarse la telaraña cósmica.

Lo que tiene un efecto secundario bastante obvio: si la mayoría de la materia se concentra en tales estructuras, eso significa que el espacio entre las mismas está esencialmente… hueco. Un poco como un queso Gruyere, o más bien como una espumilla. Así que, igual que existen estas grandes estructuras, existen los grandes vacíos: inmensas regiones del cosmos donde no hay casi nada. El más cercano es el Vacío Local, justo al lado de… bien, nuestro Grupo Local. Se le estiman unos 230 x 150 millones de años-luz. Pero estos vacíos no están totalmente huecos. Hay galaxias y tal, sólo que con una densidad muchísimo menor de la habitual. El más grande de todos los confirmados es el poco imaginativamente conocido como el Vacío Gigante. Situado en la constelación de los Perros Cazadores, junto a la Osa Mayor, se encuentra a unos 1.500 millones de años-luz de distancia y tiene en torno a 1.000 o 1.300 millones de años-luz de diámetro. Eso, lo convierte, por sí mismo, en otra de estas superestructuras cósmicas. Una superestructura de casi nada.

En busca de la nada.

Así que apuntamos el morro de la Abbás ibn Firnás en la dirección general del Vacío Gigante (o donde esperamos que esté dentro de 1.500 millones de años, o cualquier otro espacio en blanco que calculemos que vaya a sustituirlo después de todo ese tiempo.) Y le damos mecha a los motores. Un momento… ¿realmente pretendo llevarte a un viaje de 1.500 millones de años? ¿Se me va la olla o qué?

Bien, esa sería la gracia de una de estas hipotéticas naves alto-sublumínicas con aceleración constante. Para recorrer auténticos abismos cósmicos en un tiempo de viaje humano no es preciso violar el límite de la velocidad de la luz ni ninguna fantasía de esas. ;-) Es por el rollo este tan curioso de la dilatación temporal que se deriva de la Relatividad. Sólo necesitamos acelerar a 1 g, o sea el tirón gravitatorio típico de la Tierra –para ir cómodos y no sufrir problemas médicos– hasta mitad camino. Y luego, decelerar a otra ge hasta nuestro destino. Si sacamos las cuentas relativistas, alcanzaremos una velocidad muy próxima a la de la luz a 750 millones de años-luz de aquí, una de esas fracciones que se expresan como un cero coma seguido de una ristra de nueves. Pero sin tocarla, que es lo que prohíbe la Relatividad. Mientras no intentemos tocar la velocidad de la luz, nos mantenemos dentro de lo que permite este universo, por mucho que ahora mismo una tecnología así nos resulte tan imposible como… eso, una nave Soyuz para Leonardo da Vinci. :-P

"Tiempo de viaje a bordo" en una nave espacial alto-sublumínica de aceleración constante (en este caso, 1g), que acelera hasta la mitad del camino y decelera durante la otra mitad, debido a la dilatación temporal relativista.

“Tiempo de viaje a bordo” en una nave espacial alto-sublumínica de aceleración constante (en este caso, 1g), que acelera hasta la mitad del camino y decelera durante la otra mitad, debido a la dilatación temporal relativista. Obsérvese que la escala de distancia es logarítmica de base 10, mientras que la de tiempo son años vulgares y corrientes. ;-) Este tipo de naves está actualmente por completo fuera del alcance de nuestra tecnología, pero ninguna ley física fundamental prohíbe su existencia. Gráfica: La Pizarra de Yuri.

Al acercarnos tanto a la velocidad de la luz, el efecto de dilatación temporal es muy acusado. Por tanto, ese viaje de 1.500 millones de años-luz se salda en poco más de 41 años de tiempo de a bordo (para quienes quedaron atrás, por supuesto, pasarán los 1.500 millones de años completos, y pico.) Vale, es una temporadita, pero perfectamente realizable en el transcurso de una vida humana corriente. Otra cosa curiosa es que, debido a las potencias que plagan las ecuaciones matemáticas que rigen todo este tinglado, esta forma de viajar es más temporalmente eficiente (a bordo) cuanto más lejos vayamos. Si por ejemplo nos conformásemos con ir al Vacío Local, a unos 75 millones de años-luz (una veinteava parte de la distancia al Vacío Gigante), tardaríamos 35 años de tiempo de a bordo (apenas un 15% menos.) Pero si nos lanzásemos al mismísimo borde del universo observable presente (más o menos 46.000 millones de años-luz, una distancia treintaypico veces superior), el tiempo de a bordo apenas aumentaría a 47,5 años: escasamente un 16% más.

Conforme la Abbás ibn Firnás comienza a acelerar alejándose de la Tierra, observamos que los escudos exteriores comienzan a calentarse. Están rozando contra algo, algo invisible, pero que sigue ahí. En primer lugar lo hacen contra los últimos restos de la atmósfera terrestre, que como ya dijimos se extienden hasta los límites de la exosfera, a unos 10.000 km de la superficie. Pero incluso cuando ya la hemos abandonado totalmente, continuamos teniendo rozamiento. ¿Cómo es eso posible, si ya estamos en el espacio interplanetario, en el vacío del espacio exterior?

Bueno, pues es posible porque… este vacío no está vacío. :-P Aunque la densidad de materia sea muy baja, el medio interplanetario está lleno de polvo, rayos cósmicos, gases y plasma del viento solar. Vamos, que avanzamos a través de otra sopa, muy tenue pero perfectamente real, compuesta por protones, electrones, fotones, núcleos atómicos, átomos enteros, moléculas e incluso granos de polvo completos. Eso, suponiendo que no nos topemos con una piedra algo más gorda de las que abundan por el sistema solar. De hecho, uno de los problemas tecnológicos a resolver para poder construir una nave como la Abbás ibn Firnás es, precisamente, encontrar una manera de que las colisiones a muy alta velocidad contra estas partículas y demás no la aniquilen al instante. Si el mosquito que se estampa contra tu parabrisas lo hiciera ya no a velocidades próximas a las de la luz, sino tan solo a la décima parte (unos 2,5 miligramos a 30.000 km/s), el impacto sumaría aproximadamente 1,13 gigajulios de energía. Es decir, como un cuarto de tonelada de TNT. Imagínate el efecto.

Del mismo modo, un minúsculo grano de polvo cósmico (0,0000000001 gramos) al 95% de la velocidad de la luz lleva tanta energía como una bala pesada de ametralladora del calibre .50 BMG: 19.800 julios. Pero al 95% de la velocidad de la luz no hacemos nada, nuestra nave relativista es una caca que sólo gana un 70% de tiempo de a bordo. O sea que para ir a 100 míseros años-luz de aquí, pasan 30 a bordo. Un rollo. Si queremos hacer esta chulada de viajar a decenas de miles de millones de años-luz en una vida humana tenemos que ir muchísimo más deprisa, enormemente más cerca de la velocidad de la luz. Rozándola. Y a esas velocidades de cero coma seguido de muchos nueves de c, incluso el impacto de un átomo de hidrógeno puede tener la energía de la bala de ametralladora en cuestión. O, según el número de nueves después de la coma, la de una maldita bomba atómica. Teniendo en cuenta que el medio interplanetario puede contener fácilmente cinco millones de partículas o más por metro cúbico –a veces, mucho más–, y que una nave rozando la velocidad de la luz recorre poco menos de trescientos millones de metros por segundo, eso significa que nuestra Abbás ibn Firnás avanza sometida a una ráfaga constante y brutal de impactos que ríete tú del cañón del A-10.

Bien, pues larguémonos del medio interplanetario. ¿Y cómo se hace eso? Sencillo: alejándonos de los planetas, o sea del sistema solar. Es decir, debemos abandonar la heliosfera. Para eso tenemos que superar la heliopausa, la región donde el medio interestelar detiene al viento solar. Lo que pasa es que, claro, entonces nos encontramos con este medio interestelar. Y resulta que no es tan distinto del medio interplanetario: más gas, más polvo y más rayos cósmicos, sólo que con una densidad menor: cualquier cosa entre 400 y un billón de átomos por metro cúbico, según donde nos encontremos. A efectos prácticos, estamos en las mismas: ni nos encontramos en un vacío verdadero, ni mucho menos en algo que pueda llamarse la nada. Como mucho, podríamos afirmar que estamos técnicamente en el vacío, incluso en un vacío ultra-alto. Pero hablando en sentido estricto, ni por casualidad.

Distribución de gases ionizados en parte de nuestra galaxia, registrada por el Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) Northern Sky Survey.

Distribución de gases ionizados en parte de nuestra galaxia, registrada por el Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) Northern Sky Survey. Imagen: © Haffner, L. M. et al, (2003), Astrophysical Journal Supplement, 149, 405. El Wisconsin H-Alpha Mapper está financiado por la US National Science Foundation. (Clic para ampliar)

Nada, nada, sigamos adelante. Conforme nos alejamos de la Vía Láctea y sus estrellas, nubes de gas y demás, pasamos suavemente al medio intergaláctico y el medio intra-cúmulos. Aquí ya queda muy poquito polvo y cosas de esas, pero sigue habiendo átomos de hidrógeno a razón de uno por metro cúbico más o menos, junto a potentes campos electromagnéticos. Este hidrógeno puede llegar a estar muy caliente, a miles e incluso millones de grados (y por eso se encuentra en estado plasmático fuertemente ionizado), pero como es tan, tan tenue la temperatura efectiva que te encontrarías si abandonases la Abbas ibn Firnás sería únicamente la correspondiente a la radiación de fondo cósmico: 2,73 grados por encima del cero absoluto. Es decir, poco más de 270ºC bajo cero.

Eh… y entonces, ¿por qué ese gas tan tenue se mantiene tan caliente? Pues porque está en movimiento. Tiene que haberse movido y seguir moviéndose muy rápido para escapar de las galaxias, los supercúmulos y todos esos bicharracos gigantescos con sus monumentales tirones gravitatorios. Y dicho un poco a lo burdo, la temperatura termodinámica mide eso: cuánto se mueven las partículas que constituyen un medio. Como ahí en el casi-vacío no hay nada que las pare (y a veces ocurren fenómenos que las aceleran), pues decimos que se mantienen a alta temperatura. Eso sí, como tú te salgas de la nave, te vas a congelar de tal modo que el nitrógeno líquido te parecerá café calentito. Otra curiosidad del medio intergaláctico es que la mayoría de la materia bariónica de este universo –la “normal”, la que nos forma a ti y a mí– está ahí. Ni en las estrellas, ni en los planetas, ni en las grandes nebulosas, ni nada: entre el 40% y el 50% de la materia bariónica existe en forma de este plasma de hidrógeno ultra-tenue que rula por el espacio intergaláctico, y el resto se reparte entre todo lo demás.

Y esto es lo que hay. Incluso en lo más profundo de esos grandes vacíos, siempre nos vamos a encontrar un poquito de algo; típicamente, este plasma de hidrógeno fuertemente ionizado. En cuanto a la nada, la palabra nada no se usa en ciencia. No equivale al número cero ni ninguna otra cosa por el estilo. De hecho, no tiene un significado científico riguroso: es más filosófica que otra cosa. Si me pusieras entre la espada y la pared, con la espada en la garganta, te la definiría con cierta sonoridad científica como un estado carente de espaciotiempo y temperatura, y por tanto de entropía. Por supuesto, tal estado ni existe ni es posible en este universo. Si me apretaras la espada un poco más, hasta el instante ese en que empieza a salir una gotita de sangre por la parte de la yugular, añadiría que la nada se podría describir como el no-universo, o el estado de la realidad si no se hubiera producido el Big Bang. Pero nada de esto es exactamente riguroso. La nada es… eso, nada, en el sentido de algo que no existe. :-P

¡Pues sí que estamos buenos! Resulta que queríamos hablar del vacío y la nada, y ni existe el vacío, ni existe la nada. No en sentido estricto, al menos. Incluso si hallásemos una región del espacio en estado fundamental, sin ninguna partícula de ninguna clase, lo que llamamos el vacío cuántico… seguiríamos encontrando, como mínimo, campos electromagnéticos que lo atraviesan, fluctuaciones cuánticas como consecuencia del principio de incertidumbre, o lo que quiera que origine la energía del vacío para dar lugar a fenómenos como el efecto Casimir. En fin: que la nada no es, el vacío es un tecnicismo y este es un universo maravilloso que cada día nos sorprende más.

Bibliografía:

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