Evolución del Pensamiento Cosmológico

A lo largo de la historia, la humanidad ha intentado comprender su lugar en el universo. Inicialmente, las perspectivas antropocéntricas situaban a los humanos en el centro del cosmos. El sistema geocéntrico, cuyo principal exponente fue Ptolomeo, colocaba a la Tierra en el centro del universo, con los demás cuerpos celestes girando a su alrededor. Se creía que las estrellas estaban fijas en una bóveda celeste.

La Revolución Copernicana

La revolución copernicana se inició con la publicación de la obra de Copérnico, días después de su muerte. Esta obra sostenía que el Sol era el centro del universo (heliocentrismo). El modelo de Ptolomeo se había complicado en exceso para poder explicar los nuevos fenómenos descubiertos.

Descubrimientos Clave en la Cosmología

• Inmensidad del universo: El Sol no es el centro del universo; se encuentra en un brazo de la Vía Láctea, girando alrededor del eje de la galaxia a 760.000 km/h. Tarda 230 millones de años en dar una vuelta completa (año galáctico).
• Descubrimiento del tiempo profundo: Hace aproximadamente dos siglos, se pensaba que la Tierra tenía 6.000 años y que surgió al mismo tiempo que el ser humano. Ahora sabemos que tiene 4.560 millones de años.
• La evolución biológica: Hasta mediados del siglo XIX, se consideraba que cada especie había sido creada tal como existe en la actualidad. Darwin, en El origen de las especies, demostró que las especies cambian a lo largo del tiempo.

El Sistema Solar: Definiciones y Componentes

La Unión Astronómica Internacional (UAI) aprobó en 2006 una nueva definición de planeta: un cuerpo que orbita en torno a una estrella, que tiene masa suficiente para tener una forma esférica y haber despejado su órbita. Según esta definición, el Sistema Solar pasó a tener 8 planetas, ya que si se incluyera a Plutón, también habría que incluir a Ceres y Eris (asteroides del cinturón de Kuiper).

• Sol: Estrella de nuestro sistema planetario, una esfera de gases incandescentes. Debe su energía a las reacciones termonucleares. Gira en torno a su eje.
• Planetas: Cuerpos celestes que orbitan alrededor del Sol, con masa suficiente para tener una forma esférica y haber despejado su órbita. Se dividen en:
  • Interiores: Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Más cercanos al Sol, pequeños, rocosos y con una atmósfera gaseosa.
  • Exteriores: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Más lejanos al Sol, grandes, no rocosos y en estado líquido o gaseoso.
• Planetas enanos: Cuerpos celestes que orbitan alrededor del Sol y que tienen masa para obtener forma esférica, pero no para haber despejado su órbita.
• Satélites: Cuerpos celestes que giran alrededor de los planetas, excepto Mercurio y Venus.
• Cuerpos menores del Sistema Solar: Cuerpos celestes que no son nada de lo anterior, fundamentalmente:
  • Asteroides: Cuerpos rocosos menores de forma irregular.
  • Cometas: Pequeños cuerpos celestes de hielo y polvo.

Requisitos de una Teoría Cosmológica

Una teoría científica debe basarse en hechos, explicar estos hechos y observaciones, y ser refutable. Una teoría sobre el Sistema Solar debe explicar:

• El Sol y todos los planetas giran en el mismo sentido.
• Las órbitas de los planetas son elipses.
• Las órbitas de los planetas se sitúan aproximadamente en el mismo plano (eclíptica).
• Los planetas interiores son pequeños y densos, y los exteriores, grandes y ligeros.
• Todos los cuerpos celestes rocosos tienen numerosos cráteres de impacto.

Teoría Planetesimal: Formación del Sistema Solar

1. Nebulosa inicial: Hace 4.560 millones de años, una nebulosa de gas y polvo empezó a contraerse.
2. Colapso gravitatorio: Formó una gran masa central y un disco alrededor.
3. Formación del protosol: La colisión de las partículas en el centro liberó calor, comenzó la fusión nuclear y surgió el protosol.
4. Formación de planetesimales: Las partículas de gas y polvo del disco giratorio del protosol se agruparon y se produjeron colisiones cuyas fusiones originaron cuerpos mayores.
5. Formación de protoplanetas: La colisión de planetesimales formó los protoplanetas.
6. Barrido de órbita: Cada protoplaneta despejó su órbita.

Formación de la Tierra

1. Formación del protoplaneta terrestre: La unión de planetesimales originó el protoplaneta. En la zona interna del disco nebular, los planetesimales estaban constituidos por materiales más densos. Los impactos de los planetesimales provocaron el aumento de la temperatura.
2. Diferenciación por densidades: La Tierra primitiva estaba parcialmente fundida, lo que favoreció que sus componentes se distribuyesen en relación con su densidad. El hierro se desplazó hasta el fondo (proceso llamado «catástrofe del hierro»), lo que conllevó la creación del núcleo. Los gases que se encontraban en el interior de la Tierra escaparon, dando lugar a la atmósfera (proceso de desgasificación del planeta).
3. Enfriamiento de la superficie y formación de los océanos: El bombardeo de planetesimales a la Tierra fue disminuyendo hasta que limpió por completo su órbita, por lo que se enfrió, y al enfriarse se condensó el agua.

El Origen de la Luna: Hipótesis

• Hermana: La Luna se formó al mismo tiempo que la Tierra y en su zona orbital. Objeción: La Luna tiene 100 millones de años menos, y al estar en la misma zona orbital, debería haber sido formada por los mismos planetesimales y tener la misma densidad que la Tierra, pero no es así.
• Adoptada: La Luna y la Tierra se formaron a la vez, pero la Luna lo habría hecho más lejos del Sol, y más tarde habría sido adoptada por la Tierra. Objeción: No explica la diferencia de edad.
• Hija: Es la más aceptada. Un planeta de tipo terrestre colisionó con la Tierra, y parte de este astro, junto con materiales de la zona impactada, constituyó una nube de residuos. La acreción de estos materiales formó la Luna.

Estrellas, Nebulosas y la Expansión del Universo

Las estrellas no tienen por qué estar acompañadas de planetas, satélites o asteroides. Su vida depende de su masa. La energía generada en una estrella resulta de las reacciones termonucleares que transforman hidrógeno en helio. La estrella aumenta su tamaño y se convierte en una gigante roja. Cuando se acaba el helio, se encoge y se transforma en una enana blanca, y concluye su vida con una explosión (supernova).

Las nebulosas son masas de polvo y gas. Se consideran cunas de estrellas, pues con los materiales que se dan en ella se pueden formar estrellas.

El universo se encuentra en expansión, pues Hubble se ha dado cuenta de que las galaxias cada vez están más lejos unas de otras.

El Big Bang: Teoría del Origen del Universo

Ideas básicas:

• Tiempo cero: Hubo un momento inicial en el que toda la materia y la energía del universo estaría concentrada en un punto de densidad casi infinita.
• Inflación: Al producirse la explosión, el universo multiplicó su tamaño. En los instantes iniciales de esta inflación existían tan solo partículas subatómicas libres y radiación, conocida como radiación primordial.
• Síntesis primordial de hidrógeno y helio: A medida que el universo se expandía, se formaron los primeros átomos de hidrógeno y helio. La radiación primordial continuó su camino, y aún hoy impregna todo el universo; es la denominada radiación cósmica de fondo.
• Formación de galaxias: Doscientos millones de años después de la gran explosión ya se habían formado las primeras galaxias, con sus nebulosas y estrellas. En ellas solo había hidrógeno y helio, pero en los núcleos de aquellas estrellas, a enormes temperaturas, estaban empezando a formarse otros elementos más pesados, como el carbono.
• Formación de elementos pesados: Algunos de estos elementos más pesados, como el calcio o el hierro, requerirían las condiciones que desencadenarían las supernovas, cuyas explosiones los esparcirían por el universo.

El Origen de la Vida en la Tierra

Se estima que el origen de la vida tuvo lugar hace unos 4.200 millones de años en la Tierra primitiva, la cual se caracterizaba por:

• Su atmósfera era muy diferente a la actual (protoatmósfera): Se piensa que podría estar formada por gran cantidad de dióxido de carbono y que en ella escaseaba el oxígeno, ya que no había plantas que realizasen la fotosíntesis.
• Las radiaciones ultravioletas llegaban hasta la superficie terrestre: Ya que la atmósfera no tenía una capa que protegiese a la Tierra de las radiaciones.
• Se encontraba sometida al bombardeo de asteroides.

Síntesis Prebiótica

Fue propuesta en 1924 por Oparin y Haldane, y consta de tres fases:

• Formación de moléculas orgánicas sencillas: Las cuales se formaron a partir de componentes de la atmósfera debido a la reacción entre las radiaciones solares y las tormentas.
• Formación de moléculas orgánicas complejas: Las moléculas sencillas se combinaban para formar otras más complejas que se irían acumulando en los océanos primitivos.
• Formación de coacervados: Algunos de los compuestos se unían, originando esferas huecas o coacervados, en cuyo interior quedaban encerradas moléculas de ácidos nucleicos que podían hacer copias de sí mismos.

Chimeneas Hidrotermales Submarinas

Son lugares por los que emanan gases volcánicos, que se encuentran en el fondo de los océanos, y en ellos proliferan los organismos más primitivos. Las chimeneas pueden haber sido el escenario en el que se creó la vida, ya que no dependen de la luz solar.

Panspermia

Esta hipótesis sostiene que los primeros organismos se habrían creado fuera de la Tierra y viajarían hasta esta en un asteroide o cometa. Esta hipótesis es considerada pura fantasía por la comunidad científica.