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2 Vida en la Tierra ¿Inevitable dadas las leyes de la naturaleza y la química en las condiciones apropiadas? Principio de Mediocridad: No hay nada terriblemente especial sobre las circunstancias astronómicas, geológicas, físicas, y químicas de la Tierra. ¿Milagro? Accidente?

3 Premisa importante EL Universo es homogéneo e isotrópico. Las leyes de la naturaleza son iguales en todas partes. Podemos aplicar lo aprendido en la Tierra a la via en el espacio. Dadas las mismas circunstancias, la vida se tendría que haber repetido en algún otro lugar.

4 # de civilizaciones avanzadas con las que podemos contactar Ecuación de Drake N = N *  f p  n e  f l  f i  f c  L Ritmo de formación de estrellas de tipo solar Fracción de estrellas con planetas # de planetas tipo Tierra por sistema Fracción en la que se origina la vida Fracción de evolución de la inteligencia Fracción que llega a comunicarse Vida de civilizaciones avanzadas Frank Drake

5 Tal vez no debiéramos buscar alienígenas Llevamos emitiendo nuestra presencia en la Tierra desde hace 65 años. Actualmente, la Tierra emite más ondas de radio que el Sol. Hay alguien viendo la TV ahí afuera? También han habido algunos mensajes intencionales.

6 SETI Comunicaciones usando ondas de radio –La Tierra ha estado emitiendo ondas de radio durante este siglo –Rango de longitud de onda para la comunicación interestelar: 18–21 cm La búsqueda de SETI continua –SETI –http://www.seti.org

7 Voyager– el mensaje se ha enviado

8 Uno de… Nosotros somos: 1 planeta de 9 en nuestro Sistema Solar 1 sistema estelar de unas 100 mil millones de estrellas en la Vía Láctea. 1 galaxia de las 100 mil millones que se observan en el Universo.

9 En el Universo, el número de estrellas es mayor que el de los granos de arena en todas las playas de la Tierra. Cada una de estas estrellas podría tener planetas. ¿Es razonable pensar que la vida sólo existe en la Tierra?

10 Para hacernos una idea de la escala de distancia en el espacio, tomemos como referencia a nuestro Sistema Solar.

11 Si el Sol fuera del tamaño de un pomelo, la Tierra sería del tamaño de la cabeza de un alfiler. La Tierra estaría a unos 25 metros del Sol. ¡ La Luna a unos 4 centímetros! Plutón estaría a unos 600 metros de distancia.

12 Viaje Interestelar Las naves espaciales Voyager son los vehículos más rápidos construidos por el ser humano. Sin embargo, una de estas naves tardaría unos 100000 años en llegar a algún sistema estelar cercano. http://nssdc.gsfc.nasa.gov/photo_gallery/photogallery- spacecraft.html

13 ¿Primer Contacto? Imaginemos que hay vida en el sistema Alfa Centauri. Tardaríamos 100000 años en llegar en una nave Voyager. Tardaríamos unos 8 años y medio en mandar una señal de radio y recibir una respuesta.

14 Elementos para la vida El Carbono es el elemento más importante de la vida en la Tierra, seguido por el oxígeno y el nitrógeno.

15 Definiendo la vida 1.Compuesta por moléculas orgánicas. 2.Intercambio de materia y energía 3.Reproducción 4.Capacidad para mutar– la descendencia no es idéntica a los progenitores. 5.Sensibilidad al medio ambiente. Definir lo que es vida es muy complicado. Las definiciones tradicionales de vida la describen como:

16 ¿El Universo temprano? En el Universo temprano, los primeros elementos en formarse fueron el hidrógeno (75%) y el helio (25%). Los cúmulos globulares contienen las estrellas más viejas de la Vía Láctea– entre 10 mil y 13000 millones de años. ¿Deberíamos buscar vida alrededor de estas estrellas? http://www.shef.ac.uk/physics/research/pa/DM- introduction-0397.html

17 ¿De qué está hecha la Tierra? Poco hidrógeno y helio. Son menos del 0.1% de la masa de la Tierra. La vida en la Tierra no requiere casi nada de Helio y sólo necesita pequeñas cantidades de hidrógeno, aparte del H del agua. Todos estos elementos se forman dentro de las estrellas. Esto quiere decir que, para que la vida se pueda desarrollar, necesitamos una segunda o tercera generación de estrellas. Estos elementos no se formaron en el Big Bang. “¡Somos polvo de estrellas!”

18 ¿Qué son las galaxias? Son plantas gigantes de reciclaje separadas por grandes distancias. La estrellas sólo nacen en galaxias de polvo y gas. Las estrellas convierten el hidrógeno en helio,y después en elementos más pesados a través de la fusoón durante millones o miles de millones de años. Las estrellas mueren y expulsan su material dentro de la galaxia. Se forman nuevas estrellas, Crucial para el desarrollo de la vida!

19 Base química de la vida El humano medio tiene: –6 x 10 27 átomos –A lo largo de nuestra vida, 10 12 átomos de Carbono 14 ( 14 C) se “mueren” –De los 90 elementos estables, unos 27 son esenciales para la vida. http://www.genesismission.org/science/mod2_aei/

20 Base Química de la Vida La vida en la Tierra es mayoritariamente: –60% hidrógeno –25% oxígeno –10% carbono –2% nitrógeno –Con algo de calcio, fósforo y azufre. –La corteza terrestre es: –47% oxígeno –28% silicio El Universo y el Sistema Solar son, sobre todo: – 93% hidrógeno – 6% helio – 0.06% oxígeno – 0.03% carbono – 0.01% nitrógeno Por número…

21 Formación del sistema Tierra-luna colisión de la Tierra con un cuerpo del tamaño de Marte El núcleo del planeta se hundió en la Tierra La velocidad de rotación de la Tierra incrementó Los restos formaron la Luna

22 ¿Es una buena hipótesis? La Tierra tiene un núcleo de hierro ; sin embargo la Luna no –Los restos de la colisión vinieron de las capas de roca reducidas. El núcleo de hierro del impactor se fundió en el impacto y se fusionó con el de la Tierra. La Luna carece de hierro.

23 ¿Qué implica? Caliente, Caliente.... Aunque la teoría de la Luna no fuese correcta, siguen habiendo impactos Durante un impacto, un cuerpo libera energía cinética y potencial gravitatorio. Además, los elementos radiactivos calentaron la Tierra.

24 Estructura No todo el hierro se hundió al centro El núcleo tiene dos partes La temperatura y la presión aumentan con la profundidad.

25 Núcleo Interno Se mantiene en forma sólida debido a la presión Alcanza temperaturas muy altas Compuesto mayoritariamente por hierro (Fe) Podría estar rotando más rápido que el resto del planeta.

26 Núcleo externo Capa líquida de la Tierra: la presión no es lo suficientemente grande como para mantenerlo sólido Mayoritariamente Hierro. Compuesto por líquido muy caliente alrededor del núcleo sólido– crea el campo magnético de la Tierra.

27 Manto Capa más grande de la Tierra: contiene la lava y el magma Diferenciado del núcleo La temperatura aumenta con la profundidad Calentado desde abajo

28 Corteza Capa exterior de la Tierra (incluye los océanos) que flota en el manto Mucho más fino y frío que las otras capas Rocosa y rota en unas 21 piezas Abundante agua y oxígeno

29 Reciclando Bioelementos El núcleo se mantiene caliente gracias a la gravedad y a la relatividad. Esto permite una circulación permanente de bioelementos a través del movimiento de las placas. Puede que planetas que estén en formación actualmente, que hay menos supernovas, no tengan la radioactividad suficiente para sostener movimientos de placas y volcanes

30 La Primera Atmósfera Terrestre El calor interno de la Tierra influenció en el desarrollo de la atmósfera de la Tierra primitiva. Los gases del disco interior se escaparon y la protoTierra no era lo suficientemente masiva para capturarlos. Cualquier impacto hubiese volado la atmósfera. Lo más `probable es que la protoTierra caliente derritió el hielo de los granos de polvo que componían la Tierra primitiva - (H 2 O), (CO 2 ), y (N 2 )– la primera atmósfera. El agua se condensó, formando los océanos, y gran parte del CO 2 se disolvió en los océanos en sedimentos– como el carbonato de calcio (CaCO 3 ).

31 Nuestra atmósfera Las rocas anteriores a los 2 millones de años muestran que el oxígeno en la atmósfera era escasa, o puede que fuera inexistente Composición actual: 78% nitrógeno, 21% oxígeno, y algo de agua, carbono, dióxido de carbono… ¿De dónde vino el oxígeno? Fue producido por las cianobacterias –La vida en la Tierra modifica su atmósfera

32 Este nuevo planeta Océanos y tierra firme Impactos de pequeños cuerpos: terminó hace 3800 millones de años Los impactos podrían haber esterilizado la joven Tierra– Extinciones masivas y vaporización de océanos. Los impactos y la actividad volcánica crearon los continentes Poco oxígeno significa falta de capa de ozono– luz ultravioleta en la superficie. Las descargas eléctricas, la radioactividad y el calor geotermal proporcionaron la energía para las reacciones químicas.

33 Agua El agua es la clave para la vida en la Tierra. Constituyente principal de la vida Es un buen disolvente –Disuelve moléculas –Debe estar en estado líquido, con lo cual tiene que estar a unas ciertas condiciones de presión y temperatura Si asumimos que toda la vida necesita agua, estamos limitando los planetas que podrían albergarla.

34 El agua como disolvente La molécula de agua es polar. Los átomos de oxígeno tienen más energía negativa que los de hidrógeno. De este modo, el agua atrae a otras moléculas, las rodea y las disuelve.

35 El Agua Amortiguador de la temperatura –Tiene que absorber una cantidad importante de calor para cambiar de temperatura –Cuando se evaporiza, se lleva el calor consigo, enfriando el lugar donde estaba Flota. – Buena propiedad para la vida en el agua. – Si fuese de otra forma, el agua se congelaría desde abajo, acabando con toda la vida del lugar. – Al flotar, actúa de aislante de temperatura..

36 Caliente, pero no demasiado ¿Qué controla la temperatura de un planeta? –La cantidad de luz recibida por su estrella. –La cantidad de energía reflejada por el planeta. –Cualquier efecto invernadero del planeta.. La distancia, teniendo en cuenta la luminosidad de la estrella es lo que se llama la zona de habitabilidad de la estrella, ya que la temperatura de los planetas que se encuentran en esta zona es adecuada para la vida.

37 Factores de habitabilidad y vida Distancia del Sol Luminosidad del sol Tamaño del planeta Procesos de pérdida atmosférica Efecto invernadero y gases en la atmósfera Fuente de energía(interna/externa) Presencia de agua Presencia de biomoléculas de carbono

38 Zonas de habitabilidad Estrella de larga vida Planetas con órbitas estables (temperaturas estables) Agua líquida Elementos pesados– C, N, O, etc. Protección de la radiación ultravioleta

39 Zona de habitabilidad galáctica Igualmente, la galaxia tiene zonas mejor condicionadas para la vida. En el interior de la galaxia hay demasiadas supernovas. En las regiones exteriores hay demasiados metales http://www.slideshare.net/bemagual i

40 La variación del Sol Según envejece, el Sol se vuelve más brillante. Una Tierra joven hubiese sido como una bola de hielo! Durante nuestras edades de hielo, el cambio de temperatura no supera el 1%. http://www.cherishclaire.com/iceball.htm

41 La variación del Sol Hay evidencia de que la Tierra casi se congela hace unos 2800 millones de años y hace 700 millones de años La causa seguramente fue un cambio en los gases invernaderos Esto implica que la zona habitable puede cambiar con el tiempo. http://www.soest.hawaii.edu/gerard/GG108/images/bylot.jpg

42 El papel de la vida La vida aumenta la erosión de las rocas. J.E. Lovelock propuso que la vida estabiliza la temperatura de un planeta

43 ¿Optimismo? Carl Sagan dice que: –Si Venus tuviese menos nubes, podría haber sido un poco más frío…apto para la vida. –Si Marte tuviese una atmósfera más densa, su temperatura sería mayor, permitiendo la existencia de vida.

44 ¿Pesimismo? Sólo consideramos la temperatura, pero: –La gravedad –La presión atmosférica –El tamaño del cuerpo celeste –¿La vida necesita una luna? ¿Necesita mareas? ¿La Luna protege a la Tierra? ¿Necesitamos un Júpiter?