Archivo de mayo, 2015

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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