Retroalimentación Unidad 4 Objetivo: reforzar contenidos débiles de la unidad 4.
Unidad 4
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIARIO DE CAMPO TEORIA DEL BIG BANG Para llegar al modelo del Big Bang, muchos científicos, con diversos estudios, han ido construyendo el camino que lleva a la génesis de esta explicación. Los trabajos de Alexander Friedman, del año 1922, y de Georges Lemaître, de 1927, utilizaron la teoría de la relatividad para demostrar que el universo estaba en movimiento constante. Poco después, en 1929, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble (1889-1953) descubrió galaxias más allá de la Vía Láctea que se alejaban de nosotros, como si el Universo se expandiera constantemente. En 1948, el físico ucraniano nacionalizado estadounidense, George Gamow (1904-1968), planteó que el universo se creó a partir de una gran explosión (Big Bang). Recientemente, ingenios espaciales puestos en órbita (COBE) han conseguido "oír" los vestigios de esta gigantesca explosión primigenia. De acuerdo con la teoría, un universo homogéneo e isótropo lleno de materia ordinaria, podría expandirse indefinidamente o frenar su expansión lentamente, hasta producirse una contracción universal. El fin de esa contracción se conoce con un término contrario al Big Bang: el Big Crunch o 'Gran Colapso' o un Big Rip o Gran desgarro. Si el Universo se encuentra en un punto crítico, puede mantenerse estable ad eternum. Muy recientemente se ha comprobado que actualmente existe una expansión acelerada del universo hecho no previsto originalmente en la teoría y que ha llevado a la introducción de la hipótesis adicional de la energía oscura (este tipo de materia tendría propiedades especiales que permitirían comportar la aceleración de la expansión). La teoría del Big Bang se desarrolló a partir de observaciones y avances teóricos. Por medio de observaciones, en la década de 1910, el astrónomo estadounidense VestoSlipher y, después de él, Carl Wilhelm Wirtz, de Estrasburgo, determinaron que la mayor parte de las nebulosas espirales se alejan de la Tierra; pero no llegaron a darse cuenta de las implicaciones cosmológicas de esta observación, ni tampoco del hecho de que las supuestas nebulosas eran en realidad galaxias exteriores a nuestra Vía Láctea. Además, la teoría de Albert Einstein sobre la relatividad general (segunda década del siglo XX) no admite soluciones estáticas (es decir, el Universo debe estar en expansión o en contracción), resultado que él mismo consideró equivocado, y trató de corregirlo agregando la constante cosmológica. El
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIARIO DE CAMPO
TEORIA DEL BIG BANG Para llegar al modelo del Big Bang,
muchos científicos, con diversos
estudios, han ido construyendo el
camino que lleva a la génesis de esta
explicación. Los trabajos de
Alexander Friedman, del año 1922, y
de Georges Lemaître, de 1927,
utilizaron la teoría de la relatividad para demostrar que el universo estaba en
movimiento constante. Poco después, en 1929, el astrónomo estadounidense
Edwin Hubble (1889-1953) descubrió galaxias más allá de la Vía Láctea que se
alejaban de nosotros, como si el Universo se expandiera constantemente. En
1948, el físico ucraniano nacionalizado estadounidense, George Gamow
(1904-1968), planteó que el universo se creó a partir de una gran explosión
(Big Bang). Recientemente, ingenios espaciales puestos en órbita (COBE) han
conseguido "oír" los vestigios de esta gigantesca explosión primigenia.
De acuerdo con la teoría, un universo homogéneo e isótropo lleno de materia
ordinaria, podría expandirse indefinidamente o frenar su expansión
lentamente, hasta producirse una contracción universal. El fin de esa
contracción se conoce con un término contrario al Big Bang: el Big Crunch o
'Gran Colapso' o un Big Rip o Gran desgarro. Si el Universo se encuentra en un
punto crítico, puede mantenerse estable ad eternum. Muy recientemente se ha
comprobado que actualmente existe una expansión acelerada del universo
hecho no previsto originalmente en la teoría y que ha llevado a la introducción
de la hipótesis adicional de la energía oscura (este tipo de materia tendría
propiedades especiales que permitirían comportar la aceleración de la
expansión).
La teoría del Big Bang se desarrolló a partir de observaciones y avances
teóricos. Por medio de observaciones, en la década de 1910, el astrónomo
estadounidense VestoSlipher y, después de él, Carl Wilhelm Wirtz, de
Estrasburgo, determinaron que la mayor parte de las nebulosas espirales se
alejan de la Tierra; pero no llegaron a darse cuenta de las implicaciones
cosmológicas de esta observación, ni tampoco del hecho de que las supuestas
nebulosas eran en realidad galaxias exteriores a nuestra Vía Láctea.
Además, la teoría de Albert Einstein sobre la relatividad general (segunda
década del siglo XX) no admite soluciones estáticas (es decir, el Universo debe
estar en expansión o en contracción), resultado que él mismo consideró
equivocado, y trató de corregirlo agregando la constante cosmológica. El
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primero en aplicar formalmente la relatividad a la cosmología, sin
considerar la constante cosmológica, fue Alexander Friedman, cuyas
ecuaciones describen el Universo Friedman-Lemaître-Robertson-Walker, que
puede expandirse o contraerse.
Entre 1927 y 1930, el sacerdote belga Georges Lemaître2 obtuvo
independientemente las ecuaciones Friedman-Lemaître-Robertson-Walker y
propuso, sobre la base de la recesión de las nebulosas espirales, que el
Universo se inició con la explosión de un átomo primigenio, lo que más tarde
se denominó "Big Bang".
En 1929, Edwin Hubble realizó observaciones que sirvieron de fundamento
para comprobar la teoría de Lemaître. Hubble probó que las nebulosas
espirales son galaxias y midió sus distancias observando las estrellas variables
cefeidas en galaxias distantes. Descubrió que las galaxias se alejan unas de
otras a velocidades (relativas a la Tierra) directamente proporcionales a su
distancia. Este hecho se conoce ahora como la ley de Hubble (véase Edwin
Hubble: Marinero de las nebulosas, texto escrito por Edward Christianson).
Según el principio cosmológico, el alejamiento de las galaxias sugería que el
Universo está en expansión. Esta idea originó dos hipótesis opuestas. La
primera era la teoría Big Bang de Lemaître, apoyada y desarrollada por George
Gamow. La segunda posibilidad era el modelo de la teoría del estado
estacionario de Fred Hoyle, según la cual se genera nueva materia mientras las
galaxias se alejan entre sí. En este modelo, el Universo es básicamente el
mismo en un momento dado en el tiempo. Durante muchos años hubo un
número de adeptos similar para cada teoría.
Con el pasar de los años, las evidencias observacionales apoyaron la idea de
que el Universo evolucionó a partir de un estado denso y caliente. Desde el
descubrimiento de la radiación de fondo de microondas, en 1965, ésta ha sido
considerada la mejor teoría para explicar el origen y evolución del cosmos.
Antes de finales de los años sesenta, muchos cosmólogos pensaban que la
singularidad infinitamente densa del tiempo inicial en el modelo cosmológico
de Friedman era una sobreidealización, y que el Universo se contraería antes
de empezar a expandirse nuevamente. Ésta es la teoría de Richard Tolman de
un Universo oscilante. En los años 1960, Stephen Hawking y otros demostraron
que esta idea no era factible, y que la singularidad es un componente esencial
de la gravedad de Einstein. Esto llevó a la mayoría de los cosmólogos a aceptar
la teoría del Big Bang, según la cual el Universo que observamos se inició hace
un tiempo finito.
Prácticamente todos los trabajos teóricos actuales en cosmología tratan de
ampliar o concretar aspectos de la teoría del Big Bang. Gran parte del trabajo
actual en cosmología trata de entender cómo se formaron las galaxias en el
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contexto del Big Bang, comprender lo que allí ocurrió y cotejar nuevas
observaciones con la teoría fundamental.
A finales de los años 1990 y principios del siglo XXI, se lograron grandes
avances en la cosmología del Big Bang como resultado de importantes
adelantos en telescopía, en combinación con grandes cantidades de datos
satelitales de COBE, el telescopio espacial Hubble y WMAP. Estos datos han
permitido a los cosmólogos calcular muchos de los parámetros del Big Bang
hasta un nuevo nivel de precisión, y han conducido al descubrimiento
inesperado de que el Universo está en aceleración.
Visión general
El Universo ilustrado en tres dimensiones espaciales y una dimensión
temporal.
MichioKaku ha señalado cierta paradoja en la denominación bigbang (gran
explosión): en cierto modo no puede haber sido grande ya que se produjo
exactamente antes del surgimiento del espacio-tiempo, habría sido el mismo
bigbang lo que habría generado las dimensiones desde una singularidad;
tampoco es exactamente una explosión en el sentido propio del término ya
que no se propagó fuera de sí mismo.
Basándose en medidas de la expansión del Universo utilizando observaciones
de las supernovas tipo 1a, en función de la variación de la temperatura en
diferentes escalas en la radiación de fondo de microondas y en función de la
correlación de las galaxias, la edad del Universo es de aproximadamente 13,7
± 0,2 miles de millones de años. Es notable el hecho de que tres mediciones
independientes sean consistentes, por lo que se consideran una fuerte
evidencia del llamado modelo de concordancia que describe la naturaleza
detallada del Universo.
El universo en sus primeros momentos estaba lleno homogénea e
isótropamente de una energía muy densa y tenía una temperatura y presión
concomitantes. Se expandió y se enfrió, experimentando cambios de fase
análogos a la condensación del vapor o a la congelación del agua, pero
relacionados con las partículas elementales.
Aproximadamente 10-35 segundos después del tiempo de Planck un cambio
de fase causó que el Universo se expandiese de forma exponencial durante un
período llamado inflación cósmica. Al terminar la inflación, los componentes
materiales del Universo quedaron en la forma de un plasma de quarks-
gluones, en donde todas las partes que lo formaban estaban en movimiento en
forma relativista. Con el crecimiento
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en tamaño del Universo, la
temperatura descendió, y debido a
un cambio aún desconocido
denominado bariogénesis, los
quarks y los gluones se combinaron
en bariones tales como el protón y
el neutrón, produciendo de alguna
manera la asimetría observada
actualmente entre la materia y la
antimateria. Las temperaturas aún
más bajas condujeron a nuevos cambios de fase, que rompieron la simetría,
así que les dieron su forma actual a las fuerzas fundamentales de la física y a
las partículas elementales. Más tarde, protones y neutrones se combinaron
para formar los núcleos de deuterio y de helio, en un proceso llamado
nucleosíntesis primordial. Al enfriarse el Universo, la materia gradualmente
dejó de moverse de forma relativista y su densidad de energía comenzó a
dominar gravitacionalmente sobre la radiación. Pasados 300.000 años, los
electrones y los núcleos se combinaron para formar los átomos
(mayoritariamente de hidrógeno). Por eso, la radiación se desacopló de los
átomos y continuó por el espacio prácticamente sin obstáculos. Ésta es la
radiación de fondo de microondas.
Al pasar el tiempo, algunas regiones ligeramente más densas de la materia casi
uniformemente distribuida crecieron gravitacionalmente, haciéndose más
densas, formando nubes, estrellas, galaxias y el resto de las estructuras
astronómicas que actualmente se observan. Los detalles de este proceso
dependen de la cantidad y tipo de materia que hay en el Universo. Los tres
tipos posibles se denominan materia oscura fría, materia oscura caliente y
materia bariónica. Las mejores medidas disponibles (provenientes del WMAP)
muestran que la forma más común de materia en el universo es la materia
oscura fría. Los otros dos tipos de materia sólo representarían el 20 por ciento
de la materia del Universo.
Más misterios aparecen cuando se investiga más cerca del principio, cuando
las energías de las partículas eran más altas de lo que ahora se puede estudiar
mediante experimentos. No hay ningún modelo físico convincente para el
primer 10-33 segundo del universo, antes del cambio de fase que forma parte
de la teoría de la gran unificación. En el "primer instante", la teoría
gravitacional de Einstein predice una singularidad gravitacional en donde las
densidades son infinitas. Para resolver esta paradoja física, hace falta una
teoría de la gravedad cuántica. La comprensión de este período de la historia
del universo figura entre los mayores problemas no resueltos de la física.
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TEORIA DE LA EVOLUCION
La evolución es el proceso por el que una
especie cambia con el de lasgeneraciones.
Dado que se lleva a cabo de manera muy
lenta han de sucedersemuchas
generaciones antes de que empiece a
hacerse evidente alguna variaciónAntes del
siglo XIX existieron diversas hipótesis
queintentaban explicar el origen de la vida
sobre la Tierra. Lasteorías creacionistas hacían referencia a un hecho
puntualde la creación divina; por otra parte, las teorías de lageneración
espontánea defendían que la aparición de losvivos se producía de manera
natural, a partir de la materiainerte.Una primera aproximación científica sobre
tema es eltrabajo de (1924), El origen de la sobre la Tierra, donde el químico
ruso proponeuna explicación, vigente aún hoy de la manera natural en que de
la materiasurgieron las primeras formas prebiológicas y, posteriormente el
resto de los seresvivos. En segundo aspecto de la generación espontánea de la
vida tiene unarespuesta convincente desde mediados del siglo XIX. En primer
lugar; losexperimentos realizados por Pasteur, y, de manera fundamental, con
los bajos delnaturalista británico Charles Darwin (1859), que en su obra
El origen de lasespecies
aporta una explicación científica sobre la evolución o «descendencia
conmodificación», término utilizado por el científico para definir este
fenómenos. A pesar de que Charles Darwin ostenta el honor de haber
elaborado esta teoría demanera científica y rigurosa, existieron importantes
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antecedentes —puedemencionarse en este sentido la aportación del
propio abuelo de Darwin, ErasmoDarwin— que establecieron las primeras
pautas del interés científico por estostemas. Sin duda, hay que destacar los
estudios de Jean Baptista de Monet,caballero de Lamarck (1744-1829), que
inauguraron una corriente de pensamientoprecursora en el estudio de la
evolución de los seres vivos. La tesis fundamental del lamariquismo es la
transmisión de los caracteres adquiridoscomo origen de la evolución; la causa
de las modificaciones de dichos caracteres seencuentra en el uso o no de los
diversos órganos, tesis que se resume en lasiguiente frase: «La función crea el
órgano». Lamarck resume sus ideas en Filosofíazoológica (1809), el primer
trabajo científico donde se expone de manera clara yrazonada una teoría sobre
la evolución.
A lo largo de cinco años —entre 1831 y 1836—, Charles Darwin, viajando a
bordodel
Beagle
, recogió datos botánicos, zoológicos y geológicos que le
Permitieronestablecer un conjunto de hipótesis que cuestionaban las ideas
precedentes sobrela generación espontánea de la vida. Durante los veinte años
siguientes intentó aplicar estos datos a la formulación deuna explicación
coherente sobre la diversidad observada. En 1858, Darwin se vioobligado a
Presentar sus trabajos, cuando recibió el manuscrito de un jovennaturalista, A.
R. Wallace, que había llegado de manera independiente a ¡as
mismasconclusiones que él, es decir, a la idea de ¡a evolución por medio de ¡a
selecciónnatural. Tanto Darwin como Wallace habían tomado como base la
obra de Malthus sobre elcrecimiento de la población, en la que se establece
que, dicho factor tiende a sermuy elevado, se mantiene constante dado que la
disponibilidad de alimento yespacio son limitados; a partir de esta premisa la
idea de la competencia. Con estabase argumental se pueden establecer dos
aspectos fundamentales que
sustentan lateoría de Darwin y Wallace. Ambos
científicos dan por sentado que los seres
vivospueden presentar clones. Esta idea, junto
con la noción de competencia establecida
anterior por Malthus, leslleva a establecer que
estas variaciones pueden ser ventajas o no en
el marco dedicha competencia. Por otro lado,
como resultado de la lucha tiene lugar
unaselección natural que favorece a los
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individuos con variaciones ventajosas y tiendea eliminar a los menos
eficaces en la consecución de los recursos necesarios para lavida. Sin
embargo, existe un punto de discrepancia entre ambos. Wallace
nuncacompartió la idea de la selección expresada por Darwin en su obra
El origen del hombre (1871). Según Darwin algunos caracteres son preservados
sólo porquepermiten a los macho mayor eficacia en esta relación con las
hembras.
Desarrollo de la teoría de la evolución
A finales del siglo XIX, el llamado neodarwinismo primitivo, que se basa en
elprincipio de la selección natural como base de la evolución, encuentra en el
biólogoalemán A. Weismann uno de sus principales exponentes. Esta hipótesis
admite quelas variaciones sobre las que actúa la selección se transmiten según
las teorías dela herencia enunciadas por Mendel, elemento que no pudo ser
resuelto Darwin, pues en su época aún no se conocían las ideas del religioso
austriaco. Durante el siglo XX, desde 1930 a 1950, se desarrolla la teoría
neodarwinistamoderna o teoría sintética,: denominada así porque surge a
partir de la fusión detres disciplinas diferentes: la genética, la sistemática y la
paleontología. La creaciónde esta corriente viene marcada por la aparición de
tres obras. La primera, relativaa los aspectos genéticos de la herencia, es
Genetics and theorigin of species(1937).
Su autor, T. H. Dobzhansky, plantea que las variaciones genéticasimplicadas en
la evolución son esencialmente mínimas y heredables, de acuerdocon las
teorías de Mendel. El cambio que se introduce, y que coincide posteriormente
con las aportaciones deotras disciplinas científicas, es a consideración de los
seres vivos no como formasaisladas, sino como partícipes de una población.
Esto implica entender los cambioscomo frecuencia génica de los alelos que
determinan un carácter concreto. Si estafrecuencia es muy alta en lo que se
refiere a la población, esto puede suponer lacreación de una nueva especie.
Más adelante, E. Mayr desarrollará en sus obras Systematics and theorigin of
thespecies (1942) y Animal speciesevolution (1963) dos conceptos muy
importantes:por un lado, el concepto biológico de especie; por otra parte, Mayr
plantea que lavariación geográfica y las condiciones ambientales pueden llevar
a la formación denuevas especies. De este modo, se pueden originar dos
especies distintas comoconsecuencia del aislamiento geográfico, o lo que es lo
mismo, dando lugar, cuandointentamos el cruzamiento de dos individuos de
cada una de estas poblaciones, aun descendiente no fértil. Atendiendo a las
condiciones ambientales, enconsonancia con las ideas de Dobzhansky., la
selección actuaría conservando losalelos mejor adaptados a estas condiciones
y eliminando los menos adaptados. En 1944 el paleontólogo G. G. Simpson
publica la tercera obra clave para poder
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ORIGEN Y EVOLUCION DEL UNIVERSO
Está comúnmente aceptado que el Universo comenzó a formarse hace unos
15.000 millones de años de acuerdo con la teoría del "big bang".
La teoría nos dice que toda la materia, el tiempo y el espacio estuvieron
originalmente condensados en un punto de altísima densidad desde donde,
tras una tremenda explosión, inició su expansión como la superficie de un
globo que se hincha.
ArnoPencias y Robert Wilson, premios Nobel de física de 1978, por la detección
de "La microonda cósmica", midieron el eco residual originado por el "big
bang". También, por otros métodos, se ha confirmado la teoría de que las
partes constitutivas del Universo están en expansión. Racimos galácticos, cada
uno con miles de millones de estrellas como el Sol se van separando unas de
otras a grandes velocidades.
El "big bang" generó enormes temperaturas y sus consecuencias aún persisten
en el espacio: la radiación residual suministra una temperatura uniforme y
medible de 3º F. El Universo podría continuar su expansión hasta alcanzar la
nada absoluta; o tal vez, en algún punto, iniciar un nuevo proceso de
condensación en un largo recorrido hacia un nuevo "bigbang"
Agujeros Negros
La luz de las estrellas que explotan puede tardar millones de años en llegar a
la Tierra.
Se va aceptando la tesis de la existencia de agujeros negros en el centro de
algunas galaxias.
Estos están provocados por la existencia de núcleos de altísima densidad que
no sólo atraen y condensan la materia sino también la luz.
En su interior pueden producirse nuevas explosiones gigantescas.
Nebulosa Ojo de Gato; gigante roja NGC 6543. La materia de una estrella
moribunda es expulsada hacia el espacio para ser reciclada y dar lugar a
nuevas estrellas.Ojo de gato
La galaxia en explosión
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La galaxia M82 puede ser un ejemplo de actualidad de
la violencia espacial. Nubes de hidrógeno gaseoso,
equivalentes en masa a 5 millones de soles, fueron
arrojadas del núcleo a 160 kilómetros por segundo.
Nuestro grupo galáctico
En él coexisten unas treinta galaxias unidas débilmente por
la gravedad.
La Tierra se encuentra en la segunda galaxia en extensión,
la Vía Láctea, en la que conviven 100.000 millones de
estrellas, dispuestas en espiral alrededor de un núcleo y acompañadas de
grandes masas de nubes y polvo.
Nuestro sol está a 33.000 años luz de ese núcleo y completa una órbita a su
alrededor en 225 millones de años. Este largo espacio de tiempo toma el
nombre de "año cósmico".
Está a unos 2 millones de años luz de nosotros y tiene 130.000 años luz de
diámetro.
Cerca de nuestra galaxia pueden observarse otras más pequeñas como
Sculptor, Formax, Leo I y II, la LMC y SMC, siendo estas dos últimas las más
próximas. Las galaxias conocidas son de dos tipos: espirales y elípticas.
La materia original del universo y la formación de las estrellas
La materia original del Universo fue el más simple de los elementos conocidos,
el Hidrógeno.
Durante el bigbang las reacciones nucleares convirtieron el 20% del hidrógeno
en helio, y las primeras estrellas se formaron por mezcla de 80% de hidrógeno
con 20% de helio. El resto de la materia del Universo incluidos átomos más
pesados, carbono y oxígeno, fue consecuencia de reacciones nucleares
posteriores.
La Vía Láctea es una galaxia de tipo espiral y completa un giro en 2 millones de
años. Los brazos enroscados se comprimen por una onda de alta densidad
cada año cósmico. Desde su formación se estima que ha sufrido varias
compresiones que, a su vez, fuerzan la concentración de las nubes de gases y
la formación de estrellas.
Estas estrellas se rompen y dan lugar a nuevas nubes, de menor tamaño, que,
al contraerse de nuevo, se convierten en nuevas estrellas.
Nuestro sistema solar se pudo formar así, a partir de una nube contraída que
evolucionó hasta llegar a formar el actual sistema de planetas.
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En la actualidad los astrónomos están observando la gran actividad de
la gran nebulosa Orión, visible desde la Tierra.
La luz brillante que nos llega procede de un grupo de estrellas jóvenes muy
calientes, el Trapecio. Detrás de la gran nebulosa visible existe una densa nube
en la que se han identificado núcleos de alta densidad que atraen materia
dando lugar a nuevas estrellas en formación.
En nuestro sistema solar los materiales más pesados se concentraron junto al
joven Sol formando los planetas. Los más ligeros se acumularon dando lugar a
los planetas más alejados del Sol.
El sistema solar
El Sol, una estrella de tamaño medio (1.400.000 kilómetros de diámetro),
situada a dos tercios del centro de la galaxia, concentra el 99% de la materia
del sistema solar.
Suministra energía, luz y calor, procedente de las reacciones nucleares que
convierten el hidrógeno en helio.
Su temperatura, en el centro, se mantiene a unos 15 millones de grados
centígrados, lo cual impide su contracción.
Su masa central disminuye a razón de 4 millones de toneladas de hidrógeno
por segundo. Cada gramo de hidrógeno quemado produce el calor equivalente
a 100 billones de lámparas eléctricas.
Todavía le queda combustible para seguir radiando energía durante miles de
millones de años.
EL Sol
El Sol es una estrella solitaria que se formó aislada, acompañada: de los nueve
planetas y sus satélites, de planetas menores (asteroides) y de cometas y
meteoritos. Su condición solitaria facilita el desarrollo de vida, pues cuando en
un sistema hay dos o más estrellas los planetas que giran a su alrededor se
ven sometidos a bruscos cambios de temperatura debido a la inestabilidad de
sus órbitas.
PLANETAS
Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno son los planetas
exteriores, los "gigantes gaseosos", y están
compuestos, esencialmente de metano y
amoniaco. La masa de Júpiter es dos veces y
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media superior a la del resto de los planetas juntos. Plutón es
considerado como el noveno planeta, pero algunos astrónomos le
consideran un asteroide o una luna escapada de Neptuno con cuya órbita
coincide a veces.
Júpiter y Saturno tienen unos diecisiete satélites cada uno cuyos sus diámetros
varían enormemente. Ganímedes (satélite de Júpiter descubierto por Galileo)
tiene un diámetro de 5.000 kilómetros y Deimos, satélite de Marte, no supera
los 8 kilómetros.
LA LUNA
La Luna, a una distancia media de la Tierra de 384.000 kilómetros, tiene un
diámetro de 3.476 kilómetros y una masa 81 veces inferior a la de la Tierra. Su
órbita es de 27,3 días, el mismo tiempo que tarda en girar sobre su eje, por
eso siempre nos ofrece la misma cara.
LAS DISTANCIAS ESPACIALES
Estas magnitudes son tan enormes que se ha buscado un nuevo patrón para
medirlas. A la distancia media que existe entre el Sol y la Tierra se le ha
llamado "unidad astronómica" (ua).
Los planetas interiores: Mercurio, Venus, Tierra y Marte (nombrados según su
creciente distancia del Sol) se encuentran en una banda de distancia al Sol
entre 0,3 y 1,7 ua (unidades astronómicas).
Entre Marte y Júpiter (a 4,7 ua del Sol) se encuentran los asteroides.
Los planetas exteriores se encuentran entre distancias al sol de 4,7 y 30,3 ua.
Plutón desarrolla su órbita a una distancia media del Sol de 39,4 ua, cerca de
6.000 millones de kilómetros.
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EDAD Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA
La corteza del planeta Tierra está formada por placas que flotan sobre el manto, una capa de
materiales calientes y pastosos que, a veces, salen por una grieta formando volcanes.
La densidad y la presión aumentan hacia el centro de la Tierra. En el núcleo están los
materiales más pesados, los metales. El calor los mantiene en estado líquido, con fuertes
movimientos. El núcleo interno es sólido.
Las fuerzas internas de la Tierra se notan en el exterior. Los movimientos rápidos originan
terremotos. Los lentos forman plegamientos, como los que crearon las montañas.
El rápido movimiento rotatorio y el núcleo metálico generan un campo magnético que, junto a
la atmosfera, nos protege de las radiaciones nocivas del Sol y de las otras estrellas.
Capas de la Tierra
Desde el exterior hacia el interior podemos dividir la Tierra en cinco
partes:
Atmósfera: Es la cubierta gaseosa que rodea el cuerpo sólido del
planeta. Tiene un grosor de más de 1.100 km, aunque la mitad de su
masa se concentra en los 5,6 km más bajos.
Hidrosfera: Se compone principalmente de océanos, pero en sentido
estricto comprende todas las superficies acuáticas del mundo, como
mares interiores, lagos, ríos y aguas subterráneas. La profundidad
media de los océanos es de 3.794 m, más de cinco veces la altura
media de los continentes.
Litosfera: Compuesta sobre todo por la corteza terrestre, se extiende
hasta los 100 km de profundidad. Las rocas de la litosfera tienen una densidad media de 2,7
veces la del agua y se componen casi por completo de 11 elementos, que juntos forman el
99,5% de su masa. El más abundante es el oxígeno, seguido por el silicio, aluminio, hierro,
calcio, sodio, potasio, magnesio, titanio, hidrógeno y fósforo. Además, aparecen otros 11
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elementos en cantidades menores del 0,1: carbono, manganeso, azufre, bario, cloro,
cromo, flúor, circonio, níquel, estroncio y vanadio. Los elementos están presentes en
la litosfera casi por completo en forma de compuestos más que en su estado libre
La litosfera comprende dos capas, la corteza y el manto superior, que se dividen en unas doce
placas tectónicas rígidas. El manto superior está separado de la corteza por una discontinuidad
sísmica, la discontinuidad de Mohorovicic, y del manto inferior por una zona débil conocida
como astenosfera. Las rocas plásticas y parcialmente fundidas de la astenosfera, de 100 km de
grosor, permiten a los continentes trasladarse por la superficie terrestre y a los océanos abrirse
y cerrarse.
Manto: Se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de unos 2.900 km.
Excepto en la zona conocida como astenosfera, es sólido y su densidad, que aumenta con la
profundidad, oscila de 3,3 a 6. El manto superior se compone de hierro y silicatos de magnesio
como el olivino y el inferior de una mezcla de óxidos de magnesio, hierro y silicio.
Núcleo: Tiene una capa exterior de unos 2.225 km de grosor
con una densidad relativa media de 10 Kg por metro cúbico.
Esta capa es probablemente rígida, su superficie exterior tiene
depresiones y picos. Por el contrario, el núcleo interior, cuyo
radio es de unos 1.275 km, es sólido. Ambas capas del núcleo
se componen de hierro con un pequeño porcentaje de níquel y
de otros elementos. Las temperaturas del núcleo interior
pueden llegar a los 6.650 °C y su densidad media es de 13. Su
presión (medida en GigaPascal, GPa) es millones de veces la presión en la superficie.
El núcleo interno irradia continuamente un calor intenso hacia afuera, a través de las diversas
capas concéntricas que forman la porción sólida del planeta. La fuente de este calor es la
energía liberada por la desintegración del uranio y otros elementos radiactivos. Las corrientes
de convección dentro del manto trasladan la mayor parte de la energía térmica de la Tierra
hasta la superficie.
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MATERIA
Materia es todo aquello que tiene localización espacial, posee una cierta
cantidad de energía, y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con
aparatos de medida. En física y filosofía, materia es el término para referirse a
los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva
que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera
que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables
por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio,
se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.
PROPIEDADES GENERALES
Las presentan los cuerpos sin distinción y por tal motivo no permiten
diferenciar una sustancia de otra. Algunas de las propiedades generales se les
da el nombre de extensivas, pues su valor depende de la cantidad de materia,
tales el caso de la masa, peso, volumen, la inercia, la energía,
impenetrabilidad, porosidad, divisibilidad, elasticidad, maleabilidad, tenacidad
y dureza entre otras.
PROPIEDADES ESPECÍFICAS:
Son aquellos que no dependen de la cantidad de
materia, los más importantes son:
Dureza: Es la resistencia que presenta un sólido a
ser rayado. La dureza de un cuerpo se establece
mediante la escala de MOHS. El material más duro
es el "diamante" y el menos el "talco".
Tenacidad: Es la oposición que presenta un cuerpo sólido al fraccionamiento
(rotura).
Maleabilidad: Propiedad por la cual los metales se pueden transformar hasta
láminas.
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Ductibilidad: Propiedad por la cual los metales se pueden transformar
hasta alambres o hilo.
Brillo: Propiedad por la cual un cuerpo refleja la luz.
Elasticidad: Es la capacidad que presentan algunos sólidos para recuperar su
forma original una vez que deja de actuar la fuerza que los deformaba.(Los
cuerpos que no recuperan su forma se llaman "cuerpos plásticos").
Viscosidad: Es la resistencia que presenta los fluidos en su desplazamiento.
Esta dificultad disminuye al aumentar la temperatura.
Estados de la materia
La materia se presenta en tres estados o formas de
agregación: sólido, líquido y gaseoso.
Dadas las condiciones existentes en la superficie
terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de
modo natural en los tres estados, tal es el caso del
agua.
La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales
o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido
y el oxígeno o el CO2 en estado gaseoso:
Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez
y regularidad de sus estructuras.
Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y
el presentar unas propiedades muy específicas son características de los
líquidos.
Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la
gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de
temperatura y presión.
ENERGÍA
El término energía (del griego ἐ νέργεια/energeia, actividad, operación;
ἐ νεργóς/energos = fuerza de acción o fuerza trabajando) tiene diversas
acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para
obrar, transformar o poner en movimiento.
En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En
tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a
su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial
o económico.
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Conservación de la energía
Sistema mecánico en el cual se conserva la energía, para choque
perfectamente elástico y ausencia de rozamiento.
La ley de la conservación de la energía afirma que la cantidad total de energía
en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede
transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación
de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se
puede cambiar de una forma a otra,1 por ejemplo, cuando la energía eléctrica
se transforma en energía calorífica en un calefactor.
En termodinámica, constituye en el primer principio de la termodinámica (la
primera ley de la termodinámica).
En mecánica analítica, puede demostrarse que el principio de conservación de
la energía es una consecuencia de que la dinámica de evolución de los
sistemas está regida por las mismas características en cada instante del
tiempo. Eso conduce a que la "traslación" temporal sea una simetría que deja
invariante las ecuaciones de evolución del sistema, por lo que el teorema de
Noether lleva a que existe una magnitud conservada, la energía.
DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA
Unas formas de energía pueden transformarse en otras. En estas
transformaciones la energía se degrada, pierde calidad. En toda
transformación, parte de la energía se convierte en calor o energía calorífica.
Cualquier tipo de energía puede transformarse íntegramente en calor; pero,
éste no puede transformarse íntegramente en otro tipo de energía. Se dice,
entonces, que el calor es una forma degradada de energía. Son ejemplos:
La energía eléctrica, al pasar por una resistencia.
La energía química, en la combustión de algunas sustancias.
La energía mecánica, por choque o rozamiento. TEORÍA DE LA RELATIVIDAD
La teoría de la relatividad está compuesta a grandes rasgos por dos grandes
teorías (la de la relatividad especial y la de la relatividad general) formuladas
por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la
incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el
electromagnetismo.
La primera teoría, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de los
cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles
las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las
leyes del movimiento. La segunda, de 1915, es una teoría de la gravedad que
reemplaza a la gravedad newtoniana pero coincide numéricamente con ella en
campos gravitatorios débiles. La teoría general se reduce a la teoría especial en
ausencia de campos gravitatorios.
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CREACIONISMO
El creacionismo es un sistema de creencias que
postula que el universo, la tierra y la vida en la
tierra fueron deliberadamente creados por un ser
inteligente. Hay diferentes visiones del
creacionismo, pero dos escuelas principales
sobresalen: elcreacionismo religioso y el diseño
inteligente.
Tipos de creacionismo
El creacionismo religioso es la creencia que el universo y la vida en la
tierra fueron creados por una deidad todopoderosa. Esta posición tiene
un fundamento profundo en las escrituras, en la que se basan los
pensamientos acerca de la historia del mundo. Dentro del campo
creacionista se hallan los que creen en una tierra joven y los que creen
en una tierra antigua.
Creacionismo bíblico basado en la Biblia
Creacionismo Islámico basado en el Qu-ran
El Diseño Inteligente (DI) infiere que de las leyes naturales y mero azar
no son adecuados para explicar el origen de todo fenómeno natural. No
es dirigido por una doctrina religiosa, ni hace suposiciones de quién el
Creador es. El DI no usa textos religiosos al formar teorías acerca del
origen del mundo. El DI simplemente postula que el universo posee
evidencia de que fue inteligentemente diseñado.
El DI restringido busca evidencia de diseño al compararla con el
diseño humano.
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El DI general establece que todos los procesos naturales
son inteligentemente diseñados.
El Creacionismo extraterrestre cree que el mundo fue creado por
una raza extraterrestre que vinieron a ser adorados por los
hombres como dioses y descrito en antiguos textos religiosos.
LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA
La teoría de la generación espontánea,
también conocida como autogénesises una
antigua teoría biológica de abiogénesis que
sostenía que podía surgir vida compleja,
animal y vegetal, de forma espontánea a
partir de la materia inerte. Para referirse a la
"generación espontánea", también se utiliza
el términoabiogénesis, acuñado por Thomas Huxley en 1870, para ser usado
originalmente para referirse a esta teoría, en oposición al origen de la
generación por otros organismos vivos
La generación espontánea antiguamente era una creencia profundamente
arraigada descrita ya por Aristóteles. La observación superficial indicaba que
surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los
lugares húmedos, etc. Así, la idea de que la vida se estaba originando
continuamente a partir de esos restos de materia orgánica se estableció como
lugar común en la ciencia. Hoy en día la comunidad científica considera que
esta teoría está plenamente refutada.
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La autogénesis se sustentaba en procesos como la putrefacción. Es así
que de un trozo de carne podían generarse larvas de mosca. Precisamente,
esta premisa era como un fin de una observación superficial, ya que -según los
defensores de esta corriente- no era posible que, sin que ningún organismo
visible se acercara al trozo de carne aparecieran las larvas, a menos que sobre
ésta actuara unprincipio vital generador de vida. El italiano Redi fue el primero
en dudar de tal concepción y usó la experimentación para justificar su duda. El
experimento consistió en poner carne en un tarro abierto y en otro cerrado
también puso carne. Las cresas, que parecían nidos de huevos de moscas, se
formaron en el tarro abierto, cuya carne se había descompuesto. El italiano
dedujo que las cresas brotaban de los pequeñísimos huevos de las moscas.
En 1765, otro italiano – Spallanzani -, repitió el experimento de Redi, usando
pan, un recipiente abierto y otro herméticamente cerrado, con pan hervido.
Solo brotaron cresas en el pan que estuvo al aire libre. Entonces, como ha
ocurrido muchas veces al avanzar la ciencia, no faltaron incrédulos y alegaron
que al hervir el pan, se había destruido ¡un principio vital!
En 1952, Miller hizo circular agua, amoníaco, metano e hidrógeno a través de
una descarga eléctrica y obtuvo Glicina y Alamina, dos aminoácidos simples.
Años después, Abelsohn, hizo la misma experiencia, pero empleando
moléculas que contenían átomos de carbono, oxígeno y nitrógeno, y, en su
experimento, Weyschaff, aplicó rayos ultravioletas. Ambos obtuvieron los
aminoácidos que forman las estructuras de las proteínas.
El francés Pasteur fue quien acabó con la teoría de la generación espontánea.
Ideó un recipiente con cuello de cisne, es decir, doblado en forma de S. Puso
en el receptáculo pan y agua; hizo hervir el agua, y esperó. El líquido
permaneció estéril. (6)
EL ORIGEN CÓSMICO DE LA VIDA O
PANSPERMIA
Según esta hipótesis, la vida se ha
generado en el espacio exterior y viaja de
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unos planetas a otros, y de unos sistemas solares a otros.
El filósofo griego Anaxágoras (siglo VI a.C.) fue el primero que propuso un
origen cósmico para la vida, pero fue a partir del siglo XIX cuando esta
hipótesis cobró auge, debido a los análisis realizados a los meteoritos, que
demostraban la existencia de materia orgánica, como hidrocarburos, ácidos
grasos, aminoácidos y ácidos nucleicos.
La hipótesis de la panspermia postula que la vida es llevada al azar de planeta
a planeta y de un sistema planetario a otro. Su máximo defensor fue el químico
sueco Svante Arrhenius (1859-1927), que afirmaba que la vida provenía del
espacio exterior en forma de esporas bacterianas que viajan por todo el
espacio impulsadas por la radiación de las estrellas. (6)
Dicha teoría se apoya en el hecho de que las moléculas basadas en la química
del carbono, importantes en la composición de las formas de vida que
conocemos, se pueden encontrar en muchos lugares del universo. El
astrofísico Fred Hoyle también apoyó la idea de la panspermia por la
comprobación de que ciertos organismos terrestres, llamados extremófilos,
son tremendamente resistentes a condiciones adversas y que eventualmente
pueden viajar por el espacio y colonizar otros planetas. A la teoría de la
Panspermia también se la conoce con el nombre de ‘teoría de la Exogénesis’,
aunque para la comunidad científica ambas teorías no sean exactamente
iguales.
La panspermia puede ser de 2 tipos:
- Panspermia interestelar: Es el intercambio de formas de vida que se produce
entre sistemas planetarios.
- Panspermia interplanetaria: Es el intercambio de formas de vida que se
produce entre planetas pertenecientes al mismo sistema planetario.
La explicación más aceptada de esta teoría para explicar el origen de la vida es
que algún ser vivo primitivo (probablemente alguna bacteria) viniera del
planeta Marte (del cual se sospecha que tuvo seres vivos debido a los rastros
dejados por masas de agua en su superficie) y que tras impactar algún
meteorito en Marte, alguna de estas formas de vida quedó atrapada en algún
fragmento, y entonces se dirigió con él a la Tierra, lugar en el que impactó.
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Tras el impacto dicha bacteria sobrevivió y logró adaptarse a las
condiciones ambientales y químicas de la Tierra primitiva, logrando
reproducirse para de esta manera perpetuar su especie. Con el paso del tiempo
dichas formas de vida fueron evolucionando hasta generar la biodiversidad
existente en la actualidad.
TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN QUÍMICA Y CELULAR.
Mantiene que la vida apareció, a partir de materia
inerte, en un momento en el que las condiciones de
la tierra eran muy distintas a las actuales y se divide
en tres.
Evolución química.
Evolución prebiótica.
Evolución biológica.
La primera teoría coherente que explicaba el origen de la vida la propuso en
1924 el bioquímico ruso Alexander Oparin. Se basaba en el conocimiento de
las condiciones físico-químicas que reinaban en la Tierra hace 3.000 a 4.000
millones de años. Oparin postuló que, gracias a la energía aportada
primordialmente por la radiación ultravioleta procedente del Sol y a las
descargas eléctricas de las constantes tormentas, las pequeñas moléculas de
los gases atmosféricos (H2O, CH4, NH3) dieron lugar a unas moléculas
orgánicas llamadas prebióticas. Estas moléculas, cada vez más complejas, eran
aminoácidos (elementos constituyentes de las proteínas) y ácidos nucleicos.
Según Oparin, estas primeras moléculas quedarían atrapadas en las charcas de
aguas poco profundas formadas en el litoral del océano primitivo. Al
concentrarse, continuaron evolucionando y diversificándose.
Esta hipótesis inspiró las experiencias realizadas a principios de la década de
1950 por el estadounidense Stanley Miller, quien recreó en un balón de vidrio
la supuesta atmósfera terrestre de hace unos 4.000 millones de años (es decir,
una mezcla de CH4, NH3, H, H2S y vapor de agua). Sometió la mezcla a
descargas eléctricas de 60.000 V que simulaban tormentas. Después de
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apenas una semana, Miller identificó en el balón varios compuestos
orgánicos, en particular diversos aminoácidos, urea, ácido acético, formol,
ácido cianhídrico (véaseCianuro de hidrógeno) y hasta azúcares, lípidos y
alcoholes, moléculas complejas similares a aquellas cuya existencia había
postulado Oparin.
Estas experiencias fueron retomadas por investigadores franceses que
demostraron en 1980 que el medio más favorable para la formación de tales
moléculas es una mezcla de metano, nitrógeno y vapor de agua.
Con excepción del agua, este medio se acerca mucho al de Titán, un gran
satélite de Saturno en el que los especialistas de la NASA consideran que
podría haber (o en el que podrían aparecer) formas rudimentarias de vida.
BIOGÉNESIS
En el mismo siglo XVII, otro médico y biólogo llamado Francisco Redi, realizo
varios experimentos sobre la generación espontánea y planteó su desacuerdo
con esta teoría. Redi llevó a cabo un experimento para poder comprobar que la
hipótesis de la generación espontánea no es cierta. Su experimento consistió
en colocar cuatro frascos que contenían carne, algunas serpientes, peces y
anguilas y los selló completamente. También colocó cuatro frascos más que
contenían los mismo a elementos, pero esta vez los dejó abiertos. Después de
unos días los frascos abiertos presentaron gusanos y otros organismos
mientras que los frascos sellados permanecieron intactos y sin la presencia de
formas vivientes. Redi concluyó que la vida sólo puede surgir de una vida
preexistente y esta teoría se le conoce como "biogénesis". A pesar del
experimento de Redi, la teoría de la generación espontánea no fue derrotada,
ya que esta hipótesis se había creído cierta durante mucho tiempo y no era
fácil dejarla de lado tan rápidamente. El biólogo holandés, Antón van
Leeuwenhoek, perfecciona, pocos años después del experimento de Redi, un
microscopio simple y con él examina varias sustancias en la cuales encuentra
organismos vivientes muy pequeños y que no se conocía de su existencia
anteriormente. Este hecho dio nuevas esperanzas a la teoría de la generación
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espontánea. Leeuwenhoek no se dedicó a buscar soluciones ni a
apoyar uno u otra teoría, él sólo dio a conocer sus observaciones y dejó los
experimentos a otros. En 1745, John Needham, realiza un experimento, en el
cual calentó varias sustancias que contenían pequeñas partículas de alimentos,
los selló y volvió a calentar y luego de unos días observó formas vivientes. Este
experimento sirvió para reafirmar la teoría de la generación espontánea. Sin
embargo, años más tarde, LazzaroSpallanzani, llevó a cabo otro experimento
que consistió en llenar varios envases con jugos vegetales, los cuales selló y
calentó hasta que hirvieran por una hora. Luego de esto no se observaron
formas vivientes, resultado que cuestionó el experimento de Needham, pero
no lo derrotó, ya que éste expuso que Spallanzani había destruido el principio
activo de las sustancias, por lo que su experimento no tenía validez. Para el
año 1860, el francés, Luis Pasteur se interesó en este problema del origen de
la vida. Este importante biólogo demostró que en el aire se pueden encontrar
numerosos microorganismos y que cualquier materia no viviente puede
contaminarse a causa de estas bacterias presentes en el aire y pudo comprobar
que estos organismos no aparecían si las soluciones de los alimentos han sido
cuidadosamente esterilizadas. A pesar de los importantes experimentos de
Pasteur, la teoría de la generación espontánea todavía no era derrotada y el
argumento de Needham acerca de la destrucción del principio activo no se le
había podido encontrar respuesta alguna. Pero luego de una encontrada
controversia que duró algunos años, Pasteur pudo dar muchas respuestas
gracias a su experimento de los matraces con cuello de cisne. Pasteur llena de
varios líquidos, como levadura de cerveza, agua de levadura de cerveza con
azúcar, orine, jugo de remolacha y agua de pimienta, algunos matraces con el
cuello alargado y curveado en forma de cuello de cisne, los cuales fueron
hervidos pero permitiendo la entrada de aire a través de estos cuellos.
Mientras el líquido se enfriaba se podía observar como en la curvatura
humedecida del cuello del matraz podían encontrarse organismos vivos que
entraban con el aire y se depositaban en ese lugar sin entrar al líquido dentro
del recipiente, manteniéndolo intacto. En este experimento se demostró que se
mantenía la capacidad para mantener la vida, se le permite la entrada del
principio activo del aire a los recipientes y aún no se observa ningún
organismo vivo en las soluciones, las bacterias, que provienen del aire se
depositan en la curvatura del cuello y una vez que se rompe este cuello, la
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solución se contamina y es cuando aparecen los organismos. Gracias
al experimento de Pasteur la teoría de la biogénesis toma fuerza, pero esta
hipótesis todavía presenta interrogantes que se debían responder. Una de las
preguntas que nacen de la teoría de la biogénesis es si todos los seres vivos
tienen un antepasado común, y de ser así, cómo es posible que existan una
variedad tan grande de organismos. Aunque esta pregunta es respondida en
gran parte por la teoría de la evolución, pero de todas formas nos queda otra
importante interrogante que argumenta que si la vida es originada por otro
organismo vivo, de dónde se originó la primera forma viviente. Para responder
esta pregunta se han realizado también varias hipótesis. Una de ellas es que la
vida llegó a la tierra en forma de bacterias, partículas de polvo o meteoritos
provenientes del Universo, pero esta teoría no es tan válida ya que con ella
sólo se explica el origen de la vida en este planeta, más no el origen de donde
este organismo provino. El otro inconveniente de esta teoría es que estas
partículas tuvieron que soportar grandes cambios de temperatura y de
radiación, lo que hace que se cuestione que estos organismos hayan sido tan
resistentes. Otra teoría que se plantea es si los primeros seres vivos fueron
formas autótrofas, es decir, que eran capaces de sintetizar su propia sustancia
nutritiva. Algunos autótrofos usan la energía del sol para elaborar sus
sustancias nutritivas otros utilizan energía que proviene de las reacciones
químicas. De acuerdo a esta hipótesis la primera forma viva fue un ser que
pudo ser capaz de elaborar su propio alimento. Esta hipótesis también
presenta inconvenientes, ya que los autótrofos son organismos bastante
complejos, por lo que se entiende que los primeros seres vivos fueron desde
un primer momento sistemas complejos, lo que difiere de la teoría de la
evolución que asegura que todo organismo complejo proviene de uno más
simple. Puede aceptarse el hecho de que estos organismos simples fueran
evolucionando lentamente hasta ser más complejos, lo que hace que esta
teoría no sea totalmente falsa o incorrecta. La teoría de los autótrofos sostiene
dos posiciones; la de un organismo complejo que se origino en un ambiente
simple y la de un organismo simple que se origino en un ambiente complejo.
La otra teoría es la de si los seres vivos se originaron de formas heterótrofas,
es decir, aquellas que no pueden elaborar su propio alimento, aunque puede
ser capaz de elaborar algunos compuestos, pero depende de una fuente
externa para su alimentación. El hombre y casi todos los animales somos
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heterótrofos. Esta hipótesis sostiene entonces que organismos muy
simples evolucionó muy lentamente a partir de materia no viviente bajo
condiciones ambientales específicas. La teoría de la evolución de Darwin está
muy ligada a estos planteamientos. Darwin sostuvo que podía concebirse la
idea de que en una pequeña laguna tibia en donde se encontraran sales
fosfóricas y amoníacas, luz, calor y electricidad, se hubiera podido formar, a
través de procesos químicos, un compuesto proteínico donde se hubiesen
podido crear cambios complejos
TEORÍA DE OPARIN Y HALDANE.
La pregunta de cómo
había comenzado la vida en
nuestro planeta, hace millones
de años, capturó la atención de
los científicos. Muchos se
inclinaron por la idea de un
origen extraterrestre para la
vida, entre ellos, el químico
sueco Svante A. Arrhenius (1859-1927). Sin embargo, el primer conjunto de hipótesis
verificables acerca del origen de la vida en la Tierra fue propuesto por el bioquímico ruso
Alexandr I. Oparin (1894-1980) y por el inglés John B. S. Haldane (1892-1964), quienes
trabajaban en forma independiente. Oparin expuso sus ideas sobre el origen de la vida en
1922 y las publicó en 1924, pero la obra fue traducida al inglés recién en 1938. Haldane
desconocía el trabajo de Oparin y publicó ideas similares en 1929. En 1963, Haldane reconoció
cortésmente la prioridad de Oparin en la formulación de la teoría. Este científico inglés, luego
de publicar sus ideas acerca del origen de la vida, centró su atención en otras áreas de la
ciencia. Oparin, en cambio, persistió en el desarrollo de la teoría. La idea de Oparin y Haldane
se basaba en que la atmósfera primitiva era muy diferente de la actual; entre otras cosas, la
energía abundaba en el joven planeta. Propusieron entonces que la aparición de la vida fue
precedida por un largo período de lo que denominaron "evolución química". Oparin
experimentó sus hipótesis utilizando un modelo al que llamó "coacervados". Los coacervados
son sistemas
coloidales
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constituidos por macromoléculas diversas que se habrían formado en ciertas
condiciones en medio acuoso y habrían ido evolucionando hasta dar lugar a células
con verdaderas membranas y otras características de los organismos vivos. Según Oparin, los
seres vivos habrían modificado la atmósfera primitiva y esto es lo que habría impedido, a su
vez, la posterior formación de nueva vida a partir de sustancias inorgánicas. Como expresara
Oparin: "Así, por paradójico que ello pueda parecer, debemos admitir que la causa principal de
la imposibilidad de la aparición de la vida en las condiciones naturales actuales reside en el
hecho de que ya existe. En 1936, Oparin publicó una segunda teoría, en una versión mucho
más completa, se notaron diferencias significativas entre esta versión y la anterior. La
diferencia entre ambas obras radica fundamentalmente en la explicación que Oparin da al
paso excepcional de "sopa primitiva" a ser vivo. En su posición original, Oparin afirmaba que la
transición a la vida se produjo por procesos aleatorios. En su publicación de 1936 y en trabajos
posteriores postula un mecanismo diferente: la evolución química gradual e inevitable.
De acuerdo con esta teoría, en la Tierra primitiva existieron determinadas condiciones de
temperatura, así como radiaciones del Sol que afectaron las sustancias que existían entonces
en los mares primitivos. Dichas sustancias se combinaron dé tal manera que dieron origen a los
seres vivos. La atmósfera primitiva carecía de oxígeno libre, pero había sustancias como el
hidrógeno, metano y amoniaco. Estos reaccionaron entre sí debido a la energía de la radiación
solar, la actividad eléctrica de la atmósfera y la actividad volcánica dando origen a los primeros
seres vivos.
EVOLUCIONISMO Y PRUEBA DE LA EVOLUCIÓN
Desde mediados del siglo XIX, gracias a Charles Darwin, la teoría de la evolución representa el
más persistente intento de explicación de la pluralidad aparentemente heterogénea de los
organismos vivientes. Por evolución se entiende la descendencia y progresiva complejidad de
las especies a lo largo del tiempo. Esa descendencia ininterrumpida empieza con la bacteria
que surge misteriosamente hace casi 4.000 millones de años y da comienzo a la increíble
aventura de multiplicarse y diversificarse en miles de millones de especies. La evolución es
atestiguada por el registro fósil y el parentesco genético, pero se escapa el cómo de dicho
proceso, su mecanismo. Lejos de constituir un proceso sencillo, se trata de un complejísimo
fenómeno, del que se ignora y se supone mucho más de lo que se sabe.
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Prueba paleontológica
Demuestra la existencia de un proceso de cambio, mediante la presencia de restos fósiles de flora y fauna extinguida y su distribución en los estratos. Numerosas formas indican puentes entre dos grupos de seres, como es una forma intermedia entre reptil y ave presentada por el Archaeopteryx, verdadero ejemplo de la evolución desde los pequeños dinosaurios del Mesozoico y las aves actuales.Otro ejemplo es la evolución de los caballos para adaptarse a las grandes praderas abiertas por las que corrían.
Archaeopteryx
Evolución de los caballos
Prueba de anatomía comparada
Distintas especies presentan partes de su organismo constituidas bajo un mismo esquema estructural, apoyando una homología entre órganos o similitud de parentesco, y por tanto de un origen y desarrollo común durante un periodo de tiempo. Ejemplo: las extremidades anteriores de los humanos, murciélagos o ballenas, cuya estructura, tipo de desarrollo embrionario o relación con otros órganos, es básicamente la misma. Existen órganos homólogos llamados vestigiales, que se mantienen presentes en cada generación y que sin embargo no realizan función
El estudio de la anatomía de distintas especies nos enseña que existen muchas que se parecen mucho, ya que son especies evolutivamente próximas, separadas por una diferente adaptación a medios distintos, es decir, que poseen órganos y estructuras orgánicas muy parecidas anatómicamente ya que tienen el mismo origen evolutivo, son lo que denominamos ÓRGANOS HOMÓLOGOS, como por ejemplo, la aleta de un delfín y el ala de un murciélago, son órganos con la misma estructura interna, pero uno es para nadar y otro para volar.
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alguna; por ejemplo, en los seres humanos el coxis es un remanente de la cola; otros órganos vestigiales son el apéndice o las muelas del juicio.
Los órganos que desempeñan la misma función, pero tienen una constitución anatómica diferente se llaman ÓRGANOS ANÁLOGOS, como el ala de un insecto y el ala de un ave que ya hemos visto, y representan un fenómeno llamado CONVERGENCIA ADAPTATIVA, por el cual los seres vivos repiten fórmulas y diseños que han tenido éxito.
Si los órganos desempeñan funciones distintas pero tienen la misma anatomía interna se llaman ÓRGANOS HOMÓLOGOS, como son el ala de un ave o la aleta del delfín, y representan la DIVERGENCIA ADAPTATIVA, por la cual los seres vivos modelan sus órganos según su modo de vida, el ambiente en que están, etc.
Al mismo tiempo, existen también especies muy separadas evolutivamente que se tienen que adaptar al mismo medio, y por lo tanto desarrollan estructuras similares, los llamadosÓRGANOS ANÁLOGOS, que son patrones anatómicos que han tenido éxito en un medio concreto y por eso varias especies lo imitan.
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Prueba bioquímica comparada
Se han encontrado homologías de carácter
bioquímico que constituyen una de las características más destacables de la escala evolutiva. Ejemplo: la hemoglobina de los eritrocitos sólo se diferencia en 12 aminoácidos entre un humano y un chimpancé; básicamente presenta la misma estructura en todos los vertebrados.
Prueba embriológica
En todas las especies se encuentran características ancestrales similares en el desarrollo embrionario, y que desaparecen durante dicho proceso. Por este hecho, Ernst Haeckel enunció en 1866 la teoría de la recapitulación que se resume en: la ontogenia es una recapitulación de la filogenia, es decir, la ontogénesis o desarrollo individual, es un compendio de la filogénesis o desarrollo histórico de la especie.
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Prueba de Adaptación / Mimetismo
En 1848 se descubrió en Manchester una mariposa (Bistonbetularia) que mutó al color negro, después de que se hubiese adaptado al ennegrecimiento de los troncos de abedul producido por los humos de las fábricas. Estas mariposas (originalmente de color blanco) se posaban sobre los troncos con las alas extendidas, siendo fácilmente detectadas por las aves. El genetista H.B.D. Kettlewell pudo verificar este hecho en 1955; tras liberar mariposas marcadas con colores claros y oscuros, recuperó el doble de oscuras que de claras. Las aves actuaron aquí como agentes de la selección natural. El Mimetismo tiene un mecanismo similar al de la adaptación; mediante esta característica los animales pueden confundirse para no ser detectados, sea mediante la adopción de ciertas formas, o cambios momentáneos de color de la piel acordes con el entorno.
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Prueba de distribución geográfica
El hecho de que no exista una presencia uniforme de especies en todo el planeta, es una prueba de que las barreras geográficas o los mecanismos de locomoción o dispersión han impedido su distribución, a pesar de que existen hábitat apropiados para su desarrollo, como es el caso de Australia, donde los zorros y conejos han sido introducidos artificialmente. Los pinzones que Darwin observó en las Galápagos, por ejemplo, son una prueba más de las adaptaciones evolutivas independientes a partir de sus antecesores locales, dada la imposibilidad de migración de esas especies.
Prueba de la domesticación
Son un claro ejemplo de cambios evolutivos provocados en este caso por la mano del hombre. Las actividades agrícolas o ganaderas de los humanos, han proporcionado campo de experimentación en animales y vegetales; así, se ha logrado una gran variabilidad de formas muy diferentes de los especimenes ancestrales; ejemplo: los cruces entre razas de perros, caballos, vacas, ovejas, gallinas, o plantas comestibles, sobre todo cereales. Todo ello resultado de cambios evolutivos controlados.
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CONDICIONES QUE PERMITIERON LA VIDA
1. Temperatura adecuada. En general, existen bacterias que pueden sobrevivir a un tipo de ambiente distinto e incluso a ambientes extremos, pero para el desarrollo de vida (especies no microscópicas) generalmente se dice que puede haber vida en un planeta si las temperaturas son las que hay en cualquier parte de nuestra Tierra (por ejemplo, temperatura de -3 a 45 grados gradoscelsius hacen posible que pueda vivir una especie). Para que haya una temperatura adecuada se necesita o bien, estar cerca de una estrella o bien, que el planeta tenga energía interna mayor que la de la tierra o bien, teniendo en cuenta la composición atmosférica. 2. Atmósfera y oxígeno. La atmósfera protege a un planeta de las radiaciones (radiaciones tales como ultravioleta, x y gamna). En la atmósfera es donde están los gases tales como el ozono (que forma la "capa" con su nombre), Co2 que permite que haya efecto invernadero y que por lo tanto, haya una temperatura viable. 3. Campo magnético Existe un campo magnético en la Tierra debido a que el núcleo interno es sólido y el externo es líquido. El campo magnético hace que las radiaciones ionizantes (y el viento solar) se desvíen hacia los polos (no los geográficos), además permite que la brújula marque el norte o el sur. 4. Radiación Antes ya expliqué que es importante que las especies no sean afectadas por radiación. La radiación ultravioleta causa cataratas, miopía, problemas inmunitarios, cáncer... por ejemplo. 5. Agua en estado líquido El agua debido a sus propiedades es el elemento más importante para los seres vivos. El agua del mar al calentarse por acción del sol tarda tanto tiempo en cambiar su temperatura que cuando empieza a estar algo caliente ya es de noche y se empieza a enfriar y no varía apenas la temperatura del agua permitiendo que haya vida en ella. El agua debido a su capilaridad (el agua sube por microtubos en contra de la gravedad debido a esta propiedad) permite que la savia de los árboles llegue a la cima incluso si el árbol mide 19 metros. El agua en estado sólido tiene mayor volumen que el agua líquida, por lo que al congelarse, se congela la superficie del agua y permite que haya vida por debajo de esta capa helada (y por eso se desarrolló tanto la vida en nuestro planeta). La tensión superficial del agua además de permitir que Jesús andase sobre ella (*carcajada*) permite que haya seres que paseen a sus anchas sobre ella (los famosos "zapateros") 6. Satélite Parece una tontería, pero la Luna hace de escudo para la Tierra. Muchos cometas y otros cuerpos se dieron contra ella (por éso está "mazada").
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ORIGEN DEL OXIGENO EN LA TIERRA
El oxígeno molecular (O2) apareció en nuestra atmósfera hace unos 2500 millones de años. La
teoría más aceptada para la aparición del O2 en nuestro ambiente es la teoría de la evolución
química del oxígeno. Lazcano-Araujo (1989) defiende esta teoría y plantea la fusión de átomos
de hidrógeno (H) a elevada temperatura para formar nuevos átomos: dos átomos de H más 2
neutrones originarían un átomo de helio (He). Dos átomos de He darían lugar a un átomo de
berilio (Be). El carbono (uno de los elementos pilares de la vida) se originaría a partir de He
más Be. Posteriormente, el oxígeno se formaría a partir de He y C. Sin embargo el O2 tardaría
en aparecer, ya que la mayoría de átomos de oxígeno estaba asociado a otros elementos (H2O,
SO2, NO2, unido a metales, etc…).
La actividad interna de la tierra también contribuyó a liberar compuestos que contienen
oxígeno. Por ejemplo, la acción de los volcanes liberarían CO2, SO2, vapor de agua etc…
Posteriormente, la acción de la radiación ultravioleta produciría la foto-degradación de estas
moléculas enriqueciendo la atmósfera en O2.
Para explicar la contribución de las cianobacterias en la aparición del O2 es necesario partir de
una situación donde el agua ya estuviese presente, en la que habitarían microorganismos
primitivos, tanto anaeróbicos autótrofos y/o heterótrofos como fotosintéticos
Estos tres mecanismos cooperarían en la aportación de O2 a la atmósfera, la cual cambiaría su
condición de reductora a oxidante.
Una vez que la atmósfera se enriqueció en O2, se originó la capa de ozono (O3) por acción de
la radiación ultravioleta sobre el O2 presente en las capas más altas de la atmósfera. Este
hecho marcaría un hito en la evolución de las especies, ya que el ozono proporcionaría
protección frente a la radiación ultravioleta a los microorganismos existentes, lo que permitiría
una futura colonización de la tierra.
En este sentido, la aparición del O2 supuso la desaparición de organismos existentes, y la
aparición de nuevas formas de vida. Los primitivos organismos vivían en una atmósfera en
ausencia de oxígeno (reductora) o con muy poco oxígeno disponible. De este modo, conforme
aumentó en contenido de O2 en la atmósfera, muchos de estos primitivos microorganismos
morirían. Los actuales microorganismos anaerobios o anaerobios facultativos (puede vivir
tanto en presencia como en ausencia de oxígeno) son presumiblemente descendientes de
aquellos microorganismos primitivos que se han adaptado a vivir en ambientes libres de O2 o
con muy baja concentración de O2.
