LO QUE VAMOS A APRENDER - edelvives.com...PARECIDOS RAZONABLES Marte es uno de los planetas más...
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01 LA CIENCIA Y LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA 1. El trabajo en ciencia 10 2. Ciencia, tecnología y sociedad 12 3. Ciencia y pseudociencia 14 4. Los textos científicos 16 La investigación científica en la historia 18 Desafíos actuales del trabajo científico 19 TEXTOS CON CIENCIA 20 CIENCIA PASO A PASO 21 ACTIVIDADES 22 02 EL CONOCIMIENTO DEL UNIVERSO 1. Origen y evolución del universo 26 2. Estructura del universo 28 3. Evolución de las estrellas 30 4. Los constituyentes del universo 32 5. Estudio y exploración del universo 34 La cosmología en la historia 36 Desafíos actuales de la cosmología 37 TEXTOS CON CIENCIA 38 CIENCIA PASO A PASO 39 ACTIVIDADES 40 03 NUESTRO SISTEMA SOLAR 1. Origen y formación del sistema solar 44 2. Los componentes de nuestro sistema solar 46 3. La Tierra y la vida 48 4. La evolución de la vida 50 El estudio de nuestro sistema solar en la historia 52 Desafíos actuales de la exploración del sistema solar 53 TEXTOS CON CIENCIA 54 CIENCIA PASO A PASO 55 ACTIVIDADES 56 LO QUE VAMOS A APRENDER CULTURA CIENTÍFICA PARA QUE LAS COSAS OCURRAN
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01 LA CIENCIA Y LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA 1. El trabajo en ciencia 10 2. Ciencia, tecnología y sociedad 12 3. Ciencia y pseudociencia 14 4. Los textos científicos 16La investigación científica en la historia 18Desafíos actuales del trabajo científico 19TEXTOS CON CIENCIA 20CIENCIA PASO A PASO 21ACTIVIDADES 22
02 EL CONOCIMIENTO DEL UNIVERSO 1. Origen y evolución del universo 26 2. Estructura del universo 28 3. Evolución de las estrellas 30 4. Los constituyentes del universo 32 5. Estudio y exploración del universo 34La cosmología en la historia 36Desafíos actuales de la cosmología 37TEXTOS CON CIENCIA 38CIENCIA PASO A PASO 39ACTIVIDADES 40
03 NUESTRO SISTEMA SOLAR 1. Origen y formación del sistema solar 44 2. Los componentes de nuestro sistema solar 46 3. La Tierra y la vida 48 4. La evolución de la vida 50El estudio de nuestro sistema solar en la historia 52Desafíos actuales de la exploración del sistema solar 53TEXTOS CON CIENCIA 54CIENCIA PASO A PASO 55ACTIVIDADES 56
LO QUE VAMOS A APRENDER
CULTURA CIENTÍFICA
PARA QUE LAS COSAS OCURRAN
07 LA SALUD Y LA ENFERMEDAD 1. La salud y la enfermedad 110 2. Las enfermedades no infecciosas 112 3. Las enfermedades infecciosas 114 4. Las defensas del organismo frente a la infección 116La salud y la enfermedad en la historia 118Desafíos actuales en la lucha contra las enfermedades 119TEXTOS CON CIENCIA 120CIENCIA PASO A PASO 121ACTIVIDADES 122
08 CALIDAD DE VIDA 1. Prevención de enfermedades 126 2. Diagnóstico de enfermedades 128 3. Tratamiento de enfermedades 130 4. Salud y sociedad 133Prevención, detección y tratamiento de las enfermedades en la historia 134Desafíos actuales para una mayor calidad de vida 135TEXTOS CON CIENCIA 136CIENCIA PASO A PASO 137ACTIVIDADES 138
GLOSARIO 140
04 LOS RECURSOS NATURALES 1. Los recursos naturales 60 2. Obtención de recursos naturales 64 3. Repercusiones del uso de los recursos naturales 66 4. El problema de los residuos 67El uso de los recursos naturales en la historia 68Desafíos actuales del uso de los recursos naturales 69TEXTOS CON CIENCIA 70CIENCIA PASO A PASO 71ACTIVIDADES 72
05 EL USO DE LOS MATERIALES 1. Los materiales naturales 76 2. Los materiales artificiales 78 3. Los nuevos materiales 80 4. La nanotecnología 82Los materiales en la historia 84Desafíos actuales de los nuevos materiales 85TEXTOS CON CIENCIA 86CIENCIA PASO A PASO 87ACTIVIDADES 88
06 LA ESPECIE HUMANA Y EL MEDIOAMBIENTE 1. El ser humano y la naturaleza 92 2. Los impactos ambientales 93 3. Impactos sobre la atmósfera 94 4. Impactos sobre la hidrosfera 96 5. Impactos sobre la geosfera 97 6. Impactos sobre la biosfera 98 7. La gestión sostenible del planeta 100La relación del ser humano y el medioambiente en la historia 102Desafíos actuales para un desarrollo sostenible 103TEXTOS CON CIENCIA 104CIENCIA PASO A PASO 105ACTIVIDADES 106
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44 | AÚN TENGO SUEÑOS SOBRE AQUEL VIAJE AL ESPACIO
Nuestro sistema solar es un sistema planetario que se localiza en uno de los brazos de la Vía Láctea. Está formado por una estrella (el Sol), alrededor de la cual orbitan ocho planetas, sus satélites y otros astros de menor tamaño.
El sistema solar se originó hace 4 600 millones de años a partir de gas y polvo acumulados en una nebulosa que ocupaba su posición actual dentro de la Vía Láctea.
Para que se formara el Sol se necesitó hidrógeno y para que surgieran los pla-netas fueron precisos otros elementos más pesados, como carbono, oxígeno, silicio y hierro, que solo se pudieron generar tras la explosión de una super-nova. Por ello, se piensa que el sistema solar se originó como consecuencia de la intrusión de materia procedente de una supernova en una nebulosa.
TEORÍA DE LOS PLANETESIMALES
La teoría de los planetesimales explica la formación del sistema solar y pro-pone que las partículas de una nebulosa se fueron acumulando hasta formar astros de un kilómetro de diámetro, los planetesimales. Estos, en un proceso llamado acreción gravitatoria, fueron incorporando materiales con los que chocaban y aumentando de tamaño, originando los planetas.
1 ORIGEN Y FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR
Formación de un sistema planetarioEn la nebulosa NGC 1333 se observa una estrella en formación. A su alrededor existe un disco de gas y polvo que contiene vapor de agua suficiente como para llenar cinco veces los océanos de la Tierra.
Rotación de la nebulosaLa explosión de una supernova aceleró la rotación de una nebulosa cercana, que tomó forma de disco y originó la nebulosa protosolar. En su centro se acumuló la mayor parte de la materia por atracción gravitatoria.
Formación del SolAl comprimirse la materia acumulada en el centro de la nebulosa, se alcanzó suficiente temperatura como para iniciar las reacciones nucleares y, con ellas, la emisión de luz y calor. Así se formó una estrella, el Sol.
División del discoLa energía emitida por el Sol ocasionó la diferenciación de dos regiones en el disco de la nebulosa protosolar, una próxima al Sol, en la que el agua se encontraba en estado gaseoso, y otra alejada, en la que formó hielo.
1 2 3 Formación de los planetesimalesEl gas y el polvo del disco se fueron agregando en partículas cada vez mayores hasta formar los planetesimales.
En el área más cercana al Sol los compuestos ligeros se volatilizaron y fueron expulsados hacia la periferia formando planetesimales rocosos, que por acreción originaron los planetas interiores, Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, de pequeño tamaño. En el área más alejada, los materiales ligeros se condensaron agregándose al hielo y se formaron muchos planetesimales, que dieron lugar a los planetas exteriores, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, de mayor tamaño.
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03 | NUESTRO SISTEMA SOLAR | 45
El origen de la LunaLa Luna se originó hace 4 500 millones de años por la colisión de un protoplaneta del tamaño de Marte con la Tierra y la posterior acreción de los materiales proyectados que orbitaban alrededor de nuestro planeta. Esta hipótesis se fundamenta en la similitud que existe entre las rocas lunares y las del manto terrestre.
¿Cuál será el destino del Sol?Los científicos estiman que la esperanza de vida del Sol es de 10 000 millones de años. Por tanto, como se formó hace 4 600 millones de años, se piensa que se extinguirá dentro de 5 400 millones de años.
El Sol, como el 90 % de las estrellas, se transformará en una nebulosa planetaria, que constituye un estado de transición entre una gigante roja y una enana blanca.
• Cuando el Sol no disponga de suficiente hidrógeno y helio para que se produzcan las reacciones nucleares, comenzará la fusión de los elementos más pesados en su núcleo y se convertirá en una gigante roja que se expandirá hasta más allá de órbita de Venus.
• A continuación expulsará sus capas exteriores y se convertirá en una nebulosa planetaria con una enana blanca en el centro que perderá su brillo progresivamente hasta extinguirse.
La formación de la TierraEl proceso de formación de la Tierra favoreció la diferenciación de la parte sólida de la Tierra, la geosfera, en capas de diferente densidad.
Minerales ligeros
Minerales densos
CortezaManto
Núcleo
El choque de los planetesimales elevó la temperatura y las rocas se fundieron. Así, la Tierra se convirtió en un cuerpo incandescente.
Los minerales más densos, ricos en hierro y níquel, formaron el núcleo, mientras que los menos densos migraron hacia la superficie.
La corteza, sólida y poco densa, se formó sobre el manto cuando la Tierra se enfrió. El planeta quedó dividido en tres capas de densidad creciente.
La desgasificación de las rocas superficiales originó gases, como el vapor de agua y el dióxido de carbono, que formaron la atmósfera.
Atmósfera
Hidrosfera
Más tarde dieron lugar a la hidrosfera, por condensación del agua como consecuencia de la disminución de la temperatura superficial.
Nebulosa Helix, a unos 700 años luz de la Tierra.
46 | AÚN TENGO SUEÑOS SOBRE AQUEL VIAJE AL ESPACIO
El sistema solar es el sistema planetario en el que se encuentra la Tierra. Su estrella, el Sol, contiene el 99,8 % de la materia. Además, incluye los siguientes tipos de cuerpos celestes: planetas, planetas enanos, satélites, asteroides, cometas y otros astros ubicados más allá de Neptuno que se distribuyen en el cinturón de Kuiper y la nube de Oort.
2 LOS COMPONENTES DE NUESTRO SISTEMA SOLAR
La misión Mars Pathfinder fue la primera en llevar un vehículo autónomo a Marte, el Sojourner, en 1997.
Es una estrella de 1,39 millones de kilómetros de diámetro que realiza un movimiento de traslación en torno al centro de la Vía Láctea y un movimiento de rotación en torno a sí misma. En el Sol se diferencian cuatro capas, de dentro afuera: núcleo, fotosfera, cromosfera y corona.
• Núcleo. Es la zona más densa, en la que se genera energía por fusión de los núcleos de hidrógeno.
• Fotosfera. Es la superficie visible del Sol, que emite la luz y el calor que recibimos en la Tierra.
• Cromosfera. En ella se observan protuberancias, que corresponden a emisiones de hidrógeno y helio.
• Corona. Es la capa más externa del Sol. Tiene una temperatura muy alta y su densidad es baja.
Sol
Son astros que giran alrededor del Sol, tienen forma esférica y no comparten su órbita con otros astros similares a ellos. En el sistema solar hay ocho planetas.
Planetas
Los planetas interiores son Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Se localizan entre el Sol y el cinturón de asteroides y se caracterizan porque son rocosos y de pequeño tamaño.
Los planetas exteriores son Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Están más alejados del Sol que los interiores. Son gaseosos y de gran tamaño, su superficie presenta bandas y poseen anillos de polvo y hielo que giran a su alrededor. Todos tienen una atmósfera compuesta de hidrógeno y helio.
La exploración del sistema solarNo solo se lleva a cabo por las observaciones desde la superficie o la órbita de la Tierra. Desde que en 1959 la sonda Luna 1 alcanzara las proximidades de la Luna, los vehículos espaciales no tripulados han ido profundizando en la exploración del sistema solar. El único astro extraterrestre que ha visitado el ser humano ha sido la Luna, adonde llegó en julio de 1969. La superficie de Marte ha sido recorrida mediante vehículos robot.
Satélites
Son astros que giran alrededor de un planeta, al que acompañan en su movimiento alrededor del Sol. Tienen un tamaño mucho menor que el del planeta al que están sujetos gravitacionalmente.
• La Tierra solo tiene un satélite de gran tamaño: la Luna.
• Marte presenta dos satélites de pequeño tamaño: Fobos y Deimos.
• Entre los satélites de Júpiter destacan Ío, Europa, Ganímedes y Calisto.
• Saturno tiene más de 60 satélites, el de mayor tamaño es Titán.
• Urano cuenta con más de 30 satélites, Titania es el más grande.
• Neptuno tiene al menos 13 satélites, Tritón es el de mayor tamaño.
03 | NUESTRO SISTEMA SOLAR | 47
La sonda espacial Luna 2 fue el primer vehículo espacial no tripulado que
alcanzó la superficie de la Luna, mediante un impacto intencionado sobre ella.
Los planetas enanos, como Ceres, Plutón y Eris, tienen forma esférica y comparten su órbita con otros astros de tamaño similar.
El cinturón de asteroides lo integran miles de cuerpos rocosos de diversos tamaños y formas que orbitan entre Marte y Júpiter.
En el cinturón de Kuiper orbitan los planetas enanos excepto Ceres, que lo hace en el cinturón de asteroides.
Además de los ocho planetas y sus satélites, existen otros astros de tamaños variados que orbitan alrededor del Sol.
Otros astros
La nube de Oort es una región esférica de objetos transneptunianos que envuelve al sistema solar y marca sus límites. De ella proceden los cometas que orbitan alrededor del Sol.
48 | AÚN TENGO SUEÑOS SOBRE AQUEL VIAJE AL ESPACIO
La Tierra es el único lugar del universo en el que se ha podido comprobar la presencia de seres vivos o pruebas de su existencia en el pasado.
3.1 EL ORIGEN DE LA VIDA EN LA TIERRALos primeros seres vivos surgieron hace al menos 3 700 millones de años, poco después de la formación de la Tierra, como demuestra el descubrimiento de estromatolitos con esa edad en rocas calizas de Groenlandia. Los seres vivos se caracterizan por tener su materia organizada en células. El proceso mediante el cual los elementos químicos se organizaron en células debió incluir al menos las siguientes etapas.
Formación de aminoácidos
Los elementos químicos presentes en la superficie de la Tierra se asociaron formando moléculas sencillas como los aminoácidos.
Síntesis de proteínas
Los aminoácidos se unieron formando moléculas como las proteínas, que a su vez favorecieron la formación de otras moléculas diferentes.
Aparición de las células
Las proteínas se agruparon con otras moléculas formando la membrana plasmática, que delimitó un espacio donde se acumularon los compuestos químicos: la célula.
AstrobiologíaLa astrobiología estudia el origen, la presencia y la influencia de la vida en el universo. Esta ciencia trata de responder algunas preguntas, entre las que destacan las siguientes.
• ¿Cuáles son las condiciones que favorecen el comienzo de la vida? ¿Qué mecanismos tienen lugar para que se produzca?
• ¿Qué condiciones permitirían la supervivencia de los seres vivos lejos de la Tierra? ¿En qué otros lugares puede existir vida?
• ¿Cuál es el futuro de la vida en la Tierra?
Aunque se continúan buscando indicios de existencia de vida en el sistema solar, el desarrollo de los instrumentos de observación espacial ha permitido localizar un gran número de exoplanetas, que orbitan en torno a estrellas no muy lejanas. Algunos de ellos reúnen las condiciones adecuadas para el desarrollo de la vida.
El exoplaneta K2-18b orbita alrededor de una enana roja, tiene una temperatura superficial que oscila entre 37 y 46 ºC y posee agua en su atmósfera.
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3 LA TIERRA Y LA VIDA
La vida en la TierraLas características de la Tierra que hacen posible la vida en ella son las siguientes.
• Temperatura superficial ligeramente superior a 0º Celsius.
• Existencia de agua en estado líquido en sus capas superficiales.
• Presencia de dióxido de carbono y oxígeno en su atmósfera.
• Existencia de una capa de ozono y de un campo magnético en torno a ella.
EstromatolitosSon estructuras formadas por la acumulación de capas de carbonato de calcio en cuyo depósito participan los microorganismos.
03 | NUESTRO SISTEMA SOLAR | 49
3.2 TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA EN LA TIERRADescubrir cómo y cuándo surgió la vida ha constituido desde siempre un desafío para el ser humano, que ha desarrollado distintas teorías científicas al respecto. Actualmente la hipótesis más aceptada sobre el origen de la vida es la de la síntesis abiótica de moléculas orgánicas propuesta por el bioquí-mico Alexander Oparin y el biólogo John Haldane y publicada en 1936.
La ausencia de oxígeno en la atmósfera de la Tierra hace 4 000 millones de años evitó la descomposición de las mo-léculas orgánicas sencillas y favoreció su acumulación en los mares, pero además fue necesario que se establecieran enlaces entre ellas para formar las macromoléculas que integran las estructuras biológicas.
Hay científicos que sostienen que las arcillas presentes en aguas poco profundas pudieron formar pequeñas cavida-des en las que la concentración de las moléculas simples fue lo bastante alta para facilitar la formación de las ma-cromoléculas.
Electrodos
Mezcla de gases
Agua fría
Materia orgánica
Agua hirviendo
Condensador
Las moléculas orgánicas se organizaron en estructuras denominadas coacervados, que son los antecesores de las células.
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Mediante evolución surgieron las células heterótrofas, que obtenían su alimento a partir de las moléculas orgánicas del medio.
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Más tarde aparecieron las células autótrofas, capaces de producir las moléculas orgánicas.
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Su evolución dio lugar a distintos tipos de células y, posteriormente, a los organismos pluricelulares.
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Aplicaron descargas eléctricas a un matraz que contenía una mezcla de gases similar a la de la atmósfera primitiva.
A continuación, recogieron en un tubo en forma U el condensado procedente del matraz anterior que contenía aminoácidos disueltos.
La síntesis abiótica de moléculas orgánicas fue posible en las condiciones ambientales de la Tierra primigenia.
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La hipótesis de la síntesis abiótica supone la existencia de moléculas orgánicas en el medio. La posibilidad de su existencia fue demostrada con el experimento que llevaron a cabo en 1953 Stanley Miller y Harold Urey.
50 | AÚN TENGO SUEÑOS SOBRE AQUEL VIAJE AL ESPACIO
La idea de la evolución de las especies y del parentesco entre ellas tuvo su origen a comienzos del siglo XIX, pues hasta entonces dominaban las hipótesis fijistas, que defendían la inmutabilidad de las especies.
4.1 TEORÍAS EVOLUTIVASEl evolucionismo explica cómo las especies biológicas cambian y que las ac-tuales proceden de otras anteriores, por acumulación de cambios a lo largo del tiempo y las generaciones. Las teorías evolutivas actuales se basan en el darwi-nismo. Charles Darwin propuso que la evolución de las especies se produce a partir de la variabilidad de las poblaciones y mediante selección natural.
• Variabilidad. No todos los individuos de una población son iguales, existen diferencias entre ellos.
• Selección natural. El número de nacimientos en cada generación es superior a lo que el medio puede soportar. La presión del entorno (depredadores, va-riaciones climáticas…) origina una competencia que culmina con la subsis-tencia de los individuos con rasgos más ventajosos, que transmiten a su descendencia. Así, estos prevalecen, y los perjudiciales tienden a desaparecer.
Neodarwinismo Hipótesis del equilibrio puntuado
Theodosius Dobzhansky integró la selección natural como mecanismo evolutivo con las mutaciones genéticas como causa de las variaciones. El neodarwinismo o teoría sintética de la evolución propone que las diferencias observadas entre los individuos de una población se deben a mutaciones.
Mientras que el darwinismo plantea que el proceso evolutivo ocurre de forma lenta y gradual, los paleontólogos Niles Eldredge y Stephen Jay Gould argumentan que, dentro de ese proceso, se producen «saltos», cambios evolutivos rápidos a escala geológica que dan lugar a nuevas especies.
4 LA EVOLUCIÓN DE LA VIDA
Pruebas anatómicas de la evoluciónLa estructura ósea de la extremidad anterior de los mamíferos es igual en todos ellos, lo que demuestra que tuvieron una especie ancestral común.
Murciélago
Delfín
Gato
Humano
Pruebas paleontológicas de la evoluciónLos cambios observados en la alzada y las extremidades en los fósiles de los antepasados del caballo ponen de manifiesto el proceso evolutivo.
Un ejemplo de evolución: los pinzones de DarwinEs probable que las distintas especies de pinzones de las islas Galápagos procedieran de una única especie. Cada una desarrolló un pico diferente en función de la alimentación de la que disponía.
Semillas
InsectosHerramientas
Frutos y cactus
03 | NUESTRO SISTEMA SOLAR | 51
4.2 LA EVOLUCIÓN DE LA ESPECIE HUMANALa hominización es el proceso evolutivo que conduce a la aparición del ser humano a partir de sus antecesores; incluye la incorporación por selección natural de las siguientes características.
Bipedalismo Capacidad craneana Dieta variada
Es la capacidad de caminar y mantener el equilibrio sobre las extremidades inferiores, lo que diferencia al ser humano y a sus ancestros de otros primates y deja las manos libres para portar objetos.
Se observa un progresivo aumento de la capacidad craneana que culmina con la aparición del género Homo, capaz de utilizar y fabricar herramientas. Este rasgo es el origen del desarrollo de la tecnología.
El arco dental parabólico y el esmalte dental grueso del ser humano se relacionan con la diversificación de la dieta de sus ancestros. Esto permitió una alimentación variada en la que se incluyó la carne como fuente de proteínas.
Homo antecessor Homo sapiens
Homo ergaster Homo sapiens
HISTORIA EVOLUTIVA DEL SER HUMANO
La especie humana moderna, Homo sapiens, surgió en el este de África hace 195 000 años y mediante sucesivas migraciones ocupó todas las regiones del pla-neta, sustituyendo a otras especies del género Homo previamente establecidas.
Los primeros homininos, caracterizados por su bipedalismo, surgieron en África hace al menos seis millones de años.
1
El ser humano moderno, Homo sapiens, apareció en África y migró a los demás continentes desplazando a otras especies de homininos.
4
El género Homo incluyó especies con una gran capacidad craneana y habilidad para usar herramientas.
3
El género Australopithecus incluía especies que diversificaron su dieta.
2
Homo sapiens
Australopithecus afarensis
52 | AÚN TENGO SUEÑOS SOBRE AQUEL VIAJE AL ESPACIO
EL ESTUDIO DE NUESTRO SISTEMA SOLAR EN LA HISTORIA
Siglo IIEl astrónomo y matemático Claudio Ptolomeo propone un modelo geocéntrico del sistema solar.
1596Los hermanos astrónomos Tycho y Sophia Brahe detallan la posición exacta de los planetas.
1859El naturalista Charles Darwin publica El origen de las especies.
1961Un ser humano viaja al espacio por primera vez, el astronauta soviético Yuri Gagarin.
Siglo IV a. C.El filósofo y astrónomo Eudoxo de Cnido plantea un modelo planetario de esferas concéntricas,
basado en las matemáticas.
1543El astrónomo Nicolás Copérnico desarrolla
el modelo heliocéntrico, propuesto ya en el
siglo III a. C. por Aristarco de Samos.
1609El astrónomo
Galileo Galilei mejora el
telescopio, observa los
cráteres lunares y descubre cuatro lunas de Júpiter.
1609El astrónomo Johannes Kepler describe el movimiento de los planetas del sistema solar en órbitas elípticas.
1969La misión Apolo 11 llega a la Luna y, por primera vez,
un ser humano camina sobre su superficie.
2017Se hallan en Canadá fósiles de bacterias de hace 3 770 millones
de años, la evidencia de vida terrestre más antigua.
1998Se pone en órbita el primer módulo de la
estación espacial internacional (ISS).
2012La misión Curiosity aterriza con éxito en Marte.
03 | NUESTRO SISTEMA SOLAR | 53
DESAFÍOS ACTUALES DE LA EXPLORACIÓN DEL SISTEMA SOLAR
Vida en MarteLas evidencias de que hay agua en nuestro planeta vecino se multiplican, y se rastrea de forma exhaustiva en busca de señales de vida presente o pasada. Los datos recibidos de las diferentes sondas son difíciles de interpretar, pues solo conocemos los rastros que deja la vida terrestre. Obtener pruebas sólidas de la existencia de vida en Marte es un reto que, según muchos especialistas, está cerca de lograrse.
Misión a la LunaLa NASA (National Aeronautics and Space Administration) planea volver a enviar una misión tripulada a la Luna en 2024, más de cincuenta años después de la célebre Apolo 11. Aunque son muchos los expertos que consideran poco probable que ese plazo pueda cumplirse, sí parece razonable afirmar que el ser humano volverá a pisar nuestro satélite a lo largo de la década de 2020.
Basura espacialRestos de satélites, fragmentos de cohetes y otros detritos permanecen orbitando la Tierra y, cuestiones éticas aparte, suponen un riesgo para el funcionamiento de los satélites y las misiones espaciales. Se están desarrollando diversos sistemas para retirar estos residuos, desde redes para recogerlos hasta rayos láser que los destruyan.
Asteroides amenazantesTanto la NASA como la ESA trabajan en el desarrollo de técnicas de cambio de dirección de asteroides mediante colisiones controladas. En el futuro podrían emplearse estos métodos para evitar impactos peligrosos con nuestro planeta. En 2021 está previsto realizar un ensayo con el doble asteroide Didymos.
Ricardo Amils
AstrobiólogoLa astrobiología estudia la presencia, el origen y la influencia de la vida en el universo, y abarca disciplinas diversas, como biología, astrofísica, química y geología, entre otras. Amils es experto en microbiología y ha dedicado gran parte de sus investigaciones a los microorganismos que habitan en ambientes extremos terrestres, por ejemplo, el río Tinto, en Huelva, que podrían ser similares a los del planeta Marte.
Jessica Meir
AstronautaMuchos astronautas son ingenieros o físicos, aunque también hay médicos u oceanógrafos. Todos ellos reciben un entrenamiento muy diverso y completo para poder desenvolverse durante las misiones. Meir es bióloga marina y experta en fisiología del buceo. En el año 2000 empezó a trabajar para la NASA, ha participado en una misión en la Estación Espacial Internacional y es una de las candidatas a formar parte de la próxima expedición a la Luna.
54 | AÚN TENGO SUEÑOS SOBRE AQUEL VIAJE AL ESPACIO
¿VIDA EN UNA LUNA DE SATURNO?
TEXTOS CON CIENCIA
Piezas básicas para construir seres vivos
Entre las moléculas detectadas en los granos de hielo de tipo 2 de Encélado, figuran compuestos orgánicos con nitrógeno y oxígeno, que pueden reaccionar químicamente para formar aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas. Los datos fueron obtenidos por la misión Cassini-Huygens, una colaboración internacional entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Italiana (ASI).
Pon en práctica
1 Busca información sobre la teoría que propone que la vida en la Tierra surgió en fuentes hidrotermales submarinas y resúmela brevemente.
2 Investiga y realiza un diagrama de los anillos de Saturno que refleje también la posición relativa de Encélado.
3 ¿Por qué motivo parte de la materia que expulsa Encélado va a parar precisamente al anillo principal más externo de Saturno?
Ciencia a debateEntre las doscientas moléculas que se han descubierto en el medio interestelar predominan las moléculas orgánicas. Investiga y establece un debate en clase sobre la cuestión: ¿Es posible que exista vida fuera de la Tierra?
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Título: Compuestos aromáticos, portadores de oxígeno e hidrógeno, de masa reducida, en granos de hielo de EncéladoAutores: N. Khawaja, F. Postberg, J. Hillier, F. Klenner, S. Kempf, L. Nölle, R. Reviol, Z. Zou y R. SramaFecha de publicación: 2 de octubre de 2019Formato: artículo publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical SocietyIdioma original: inglés
Uno de los descubrimientos más espectaculares que ha llevado a cabo la misión Cassini-Huygens ha sido que Encélado, la luna de Saturno, desprende un penacho de partículas de hielo y vapor, que proceden de un océano subterráneo. Este material de origen oceá-nico se expulsa en forma de gas y de granos, sobre todo de hielo acuoso, a través de grietas cálidas que se abren en la corteza de hielo en el polo sur de Encélado. La mayoría de los granos de hielo no poseen suficiente velocidad para abandonar la esfera de Hill* del satélite y caen de vuelta a la superficie.
Sin embargo, entre un 5 % y un 10 % aproximadamente escapan y entran a formar parte del difuso anillo E* de Saturno […].
Análisis previos han permitido deducir que en Encélado existen tres tipos espectrales diferentes de granos de hielo: un tipo 1, con granos formados por hielo de agua casi pura; un tipo 2, con rasgos compatibles con granos que contendrían cantidades significativas de materia orgánica; y un tipo 3, que presentan indicios de estar formados por granos de hielo de agua rica en sales. Nuestro tra-bajo se centra en el análisis detallado de los granos de tipo 2 […].
• esfera de Hill: esfera de influencia donde la gravedad de un cuerpo celeste se impone a la de otros astros vecinos.
• anillo E: anillo más externo de los principales de Saturno.
• espectrómetro de masas: dispositivo que mide la proporción de los isótopos de una muestra de materia.
Las semejanzas entre los ambientes hidrotermales de Encélado y de la Tierra, donde pudo surgir la vida en ausencia de luz solar, subrayan la importancia de seguir investi-gando la habitabilidad de Encélado. Una futura misión espacial, con una carga especí-fica de espectrómetros de masas* modernos y de alta resolución, será capaz de mejorar de forma espectacular la caracterización de la rica química orgánica de Encé-lado y, con ello, de nuestra comprensión de la habitabilidad de su océano subterráneo.
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¿CÓMO SE DESCUBREN NUEVOS EXOPLANETAS?
CIENCIA PASO A PASO
Desde los más remotos orígenes de la astronomía hasta la última década del siglo pasado, no se conocían más planetas que los que orbitan alrededor de nuestra estrella, formando parte del sistema solar. La situación ha cambiado drásticamente en los últimos años.
En enero de 1992 se produjo la primera detección de dos planetas extrasolares. Orbitan en torno al púlsar PSR B1257+12, que se encuentra en la constelación de Virgo. Gracias al desarrollo de técnicas de observación cada vez más sofisticadas, el censo actual de exoplanetas asciende a varios miles.
Método de la velocidad radialCuando ningún planeta orbita en torno a una estrella, esta permanece quieta. La presencia de planetas tira gravitatoriamente de ella y la pone en movimiento, haciendo que describa una órbita.
A lo largo de su recorrido, y vista desde la distancia, la estrella unas veces se aleja del observador y otras se acerca. Cuando se aleja, su luz se ve más roja y, cuando se acerca, se ve más azul.
De este modo, analizando la luz que nos llega de una estrella, se puede determinar si está quieta (sin planetas) o se mueve (con planetas que la fuerzan a describir una órbita).
Método del tránsitoEste método permite detectar planetas cuando, a lo largo de su trayectoria, se interponen periódicamente entre la estrella y el observador (momento del tránsito).
En esos cruces, al eclipsar parcialmente la luz de la estrella, se advierte un descenso en su brillo, un descenso que ocurre a intervalos regulares, que coinciden con el periodo de la órbita, es decir, con el tiempo que este tarda en recorrerla.
Pon en práctica
1 La imagen de la derecha ilustra el efecto Doppler: cuando una fuente de sonido se acerca, la oímos más aguda, y cuando se aleja, más grave. ¿Qué relación guarda este efecto con el método de la velocidad radial?
2 Busca información sobre otros dos métodos de detección de exoplanetas, el método de lente gravitacional y el de astrometría, y prepara con ellos una presentación oral.
56 | AÚN TENGO SUEÑOS SOBRE AQUEL VIAJE AL ESPACIO
ACTIVIDADES
1Origen y formación del sistema solar
1 En la Tierra existen un centenar de elementos químicos diferentes. Explica cuál es su origen, si el Sol solo tiene capacidad para for-mar elementos pequeños como el helio y el carbono.
2 ¿Qué son los planetesimales? ¿Cómo se forman? Describe sus características.
3 Explica por qué los planetas interiores son pequeños y rocosos y los exteriores son gigantes y gaseosos.
4 ¿Qué es una nebulosa planetaria? Describe sus características.
5 La Tierra está formada por capas de diferente densidad. Explica cómo se produjo esta diferenciación.
6 Las rocas de la Luna son similares a las rocas que existen en la Tierra. ¿Cuál puede ser la causa de esa coincidencia?
2Los componentes de nuestro sistema solar
7 Ordena los siguientes elementos del sistema solar de menor a mayor distancia al Sol: cinturón de asteroides, nube de Oort, planetas exteriores, cinturón de Kuiper y planetas interiores.
8 ¿A qué capa corresponde la superficie visible del Sol? ¿Cuál es su temperatura?
9 ¿Qué es una sonda espacial? ¿Cuál es su finalidad?
10 Relaciona los siguientes satélites con el planeta al que orbitan: Titania, Tritón, Ganímedes, Fobos, Titán, Calisto y Europa.
11 ¿Qué diferencia existe entre los planetas enanos y los planetas?
12 ¿Dónde se localizan los planetas enanos del sistema solar?
3La Tierra y la vida
13 Investiga qué es un fósil. ¿Cuál es el tipo de fósil más antiguo que se conoce?
14 ¿Sería posible la vida en la Tierra tal y como la conocemos si la temperatura media de su superficie fuese de −18 ºC en lugar de la que tiene actualmente? ¿Por qué?
15 ¿Qué características debe reunir un exoplaneta para que pueda albergar vida similar a la que existe en la Tierra?
03 NUESTRO SISTEMA SOLAR
03 | NUESTRO SISTEMA SOLAR | 57
Blog científico
Investiga sobre Nathalie Cabrol y escribe una entrada que aborde los siguientes aspectos.
• ¿Quién es? ¿Cuál es su campo de investigación?
• ¿Dónde trabaja? ¿A qué se dedica este centro?
• ¿En qué proyectos ha participado Nathalie?
• ¿Qué relación tiene su trabajo con los robots?
• ¿Cuántos artículos científicos ha publicado?
Proyecto de investigación
El lamarckismo
En equipos de trabajo, investigad sobre el tema propuesto y ela-borad una presentación para exponerla en clase a vuestros com-pañeros. Para estructurar vuestra presentación, os proponemos buscar información para responder a las siguientes cuestiones y elaborar una reflexión final para concluir, aunque podéis crear otro guion diferente si lo preferís.
• ¿El lamarckismo es una teoría fijista o evolucionista? ¿Por qué?
• ¿Quién la desarrolló? ¿En qué época?
• ¿Cuáles son sus principios fundamentales?
• ¿Qué importancia tuvo?
• ¿En qué se diferencia el lamarckismo del darwinismo?
• Recientemente, con el desarrollo de la epigenética, se ha vuelto a hablar de lamarckismo. ¿Por qué?
16 ¿Qué son los coacervados? ¿Qué relación guardan con las células?
17 Ordena cronológicamente la aparición de los siguientes tipos de seres vivos: células autótrofas, organismos pluricelulares y célu-las heterótrofas.
18 ¿Por qué la ausencia de oxígeno en la atmósfera fue determinante para que pudiesen surgir los seres vivos?
4La evolución de la vida
19 ¿Qué es la selección natural? Explica con un ejemplo su modo de actuación.
20 ¿Cuál fue la principal aportación del neodarwinismo a las teorías evolutivas?
21 ¿Qué diferencia existe entre la teoría evolutiva darwinista y el la del equilibrio puntuado?
22 Investiga la diferencia entre órganos homólogos y órganos aná-logos. Después, explica cuál de los dos tipos de órganos consti-tuyen una prueba de la evolución.
23 ¿Qué es una serie filogenética? ¿Por qué es una prueba de la evolución?
24 ¿Qué es la hominización? ¿Cuáles son las características que se incorporaron en este proceso?
25 ¿Qué ventaja evolutiva pudo tener el bipedalismo para las espe-cies antecesoras del ser humano?
26 La siguiente imagen muestra dos arcadas dentarias correspon-dientes a dos especies de homininos con diferente especializa-ción alimentaria: omnívora y vegetariana.
A B
a. ¿A qué tipo de dieta corresponde cada arcada?
b. ¿Cuáles son las características que te han permitido la identi-ficación?
27 ¿Qué relación existe entre el aumento de la capacidad craneana de los homininos y el desarrollo de su tecnología?
28 ¿Es correcto afirmar que Homo sapiens surgió por evolución de Homo neanderthalensis? Justifica tu respuesta.
