Archivo por meses: marzo 2012

Conjunción Venus, Júpiter con la Luna

En algunas ocasiones, para algunas personas afortunadas, diríase que solo si los hados son propicios, se produce una alineación de intereses entre su trabajo y sus aficiones. Tal es el caso de muchos astrónomos profesionales que comenzaron su andadura en el mundo de la afición a la astronomía. También es el caso de astrónomos que con el paso del tiempo se aficionan a la fotografía. En mi caso la astronomía me llevo a la fotografía pero conozco a gente que ha experimentado el periplo contrario: Ser grandes aficionados a la astronomía y empezar a interesarse por la fotografía del cielo nocturno y la astronomía. No es de extrañar que ambas aficiones estén tan relacionadas pues ambas consisten en capturar la luz y plasmarla en ciencia o arte. Efectivamente el cielo nocturno nos ofrece espectáculos diversos a lo largo del año que excitan nuestra curiosidad científica y la creatividad artística. Estos días se ha producido una hermosa conjunción planetaria entre Júpiter y Venus. Ambos son planetas tan brillantes que cuando se encuentran cerca entre sí en el cielo nocturno resulta difícil no mirarlos detenidamente. Aunque esta conjunción se ha prolongado durante todo el mes de marzo estas última semana ha habido un detalle extra agradable pues la presencia cercana de la Luna ha dotado a ambos planetas de una espectacularidad única mostrando tres de los objetos más brillantes del cielo nocturno visibles en un solo golpe de vista.

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Conjunción solar y luz cenicienta de la Luna junto con la cúpula del telescopio docente de la Escuela de Ingeniería de la UPV/EHU en Bilbao.

Las imágenes superiores muestran la conjunción planetaria observada desde la terraza de la Escuela de Ingeniería de Bilbao que alberga un observatorio astronómico dedicado a la docencia de la astronomía. Durante la conjunción alumnos de la Facultad de Ciencias de la UPV/EHU observaban en detalle la Luna, Venus y Marte con uno de sus telescopios. En las fotografías mostradas arriba se observa también un fenómeno curioso asociado a la Luna. Cuando nuestro satélite está creciente o menguante, si se observa con detalle, se puede ver la zona nocturna de la Luna débilmente iluminada por el reflejo de la luz solar en nuestro propio planeta. Este tipo de luz lunar se conoce como luz cenicienta y puede ser capturada por cámaras convencionales. Las fotografías aquí mostradas fueron capturadas utilizando una reflex digital de bajo coste y un trípode.
 

Naturalmente al ser este un blog en el que normalmente hablo de ciencia no puedo resistirme a incluir un diagrama que muestra como la conjunción está causada por un efecto de perspectiva en el que Venus (muy cercano a nosotros estos días) se visualiza cerca de Júpiter (muy lejano, acercándose al otro lado del Sol en su órbita). El siguiente diagrama muestra la posición relativa de los planetas interiores y Júpiter el día 27 de marzo de 2012.

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El Sistema Solar visto en perspectiva. Las alineaciones planetarias corresponden a momentos en los que las posiciones de los diferentes planetas están cerca de una misma línea recta.

Hay que destacar las enormes posibilidades que estos fenómenos astronómicos dan a los aficionados a la fotografía. Diferentes fotógrafos de todo el mundo han plasmado esta alineación planetaria con el gusto y el mimo que tienen los artistas. De las numerosas galerías que se encuentran disponibles en internet me permitiré recomendar tan solo dos: la galería fotográfica sobre la conjunción de mi buen amigo Javier Alonso, que hace algunos años introdujo en mí el virus de la afición a la fotografía y muestra la conjunción en bellos paisajes de la costa vasca y una galería general más internacional en el foro Starship Asterisk. Para muestra una de las fantásticas fotografías de Javier.

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La conjunción fotografiada desde la costa vasca por Javier Alonso Torre.

 
Enlaces:
La naturaleza habla – Blog fotográfico de Javier Alonso Torre.
Starship Asterisk Gallery: Moon-Jupiter-Venus Conjunction

 
 

El cielo profundo

La observación del cielo nocturno desde un lugar alejado de la gran ciudad, con un cielo desprovisto de contaminación lumínica, en una noche tranquila de cielo despjado, en una noche sin Luna o donde está esté cerca de estar en su fase de luna nueva, muestra un par de miles de estrellas estrellas observables por el ojo entrenado del aficionado a la astronomía. Con un pequeño telescopio o incluso con unos binoculares el número de estrellas visible se dispara pero empiezan a surgir también objetos ténues, difusos casi fantasmagóricos visibles capaces de ser confundidos con nubes tenues y extremadamente fines. Se trata de nebulosas, objetos de muy diferente origen físico pero caracterizados como objetos tenues y extensos dificiles de ver por el ojo desentrenado. Entre estas nebulosas se encuentran los 100 objetos más hermosos del cielo nocturno. A estos objetos ténues los llamamos en su conjunto el cielo profundo, pues muchos de estos objetos astronómicos extensos están muy lejos de nosotros.

 

Tesoros del cielo nocturno

Algunos de estos objetos son galaxias como M31: la nebulosa de Andrómeda que aparece como una estrella tenue de luz difusa cuyo entorno brilla débilmente. Otros son regiones de formación estelar como M42: la nebulosa de Orión; lugar en el que inmensas masas de gas y de polvo se están contrayendo para dar lugar a la formación de centenares de estrellas algunas de las cuales ya están formadas e iluminan el espectáculo de su formación. Otros de estos objetos nebulosos son grupos de estrellas, centenares o centenares de miles de ellas juntas en un espacio muy pequeño formando un cúmulo globular, un auténtico satélite de nuestra propia galaxia.

El cielo profundo desde Bilbao

Objetos del cielo profundo capturados por los telescopios del Aula Espazio desde Bilbao. De izquierda a derecha y de arriba a abajo: M13, el gran cúmulo globular de la constelación de Hércules con más de 300.000 estrellas rojizas; M3, un cúmulo globular de los más impresionantes de nuestra galaxia situado en la constelación de Canes Venatici; M57, la nebulosa del anillo en la constelación de Lira mostrando los restos de las capas exteriores de una estrella central moribunda; M42, la gran nebulosa de Orión constituye la región de formación estelar activa más cercana al sistema solar y se encuentra a una distancia de tan solo 1350 años luz; M33 y M31 dos de las galaxias más cercanas a la Vía Láctea.


 

El catálogo Messier

El Catálogo Messier fue la primera lista de estos objetos “nebulares” constando de 110 objetos astronómicos recopilados por el astrónomo francés Charles Messier y publicado entre 1774 y 1781. Messier había llegado a la astronomía como un consumado dibujante capaz de dibujar los elaborados mapas celestes de la época. En efecto, era costumbre que se superpusieran en las cartas celestes y mapas de observación elaboradas recreaciones artísticas de las figuras mitológicas de las diferentes constelaciones. Poco a poco Messier fue convirtiéndose en un diestro observardor. Preparándose para la llegada del cometa Halley prevista para 1758 y cuya confirmación demostraría las leyes de gravitación de Newton Messier observaba el cielo con asiduidad. Observó para su sorpresa que había varias figuras nebulosas en puntos fijos de diferentes constelaciones que podían confundirse con cometas. En 1764 años después de la llegada del Halley al descubrir más y más de estos objetos nebulosos decidió hacer un catálogo de ellos inicialmente para evitar que otros astrónomos pudieran confundirlos con cometas. Más tarde fue incorporando también todo tipo de objetos difusos aunque no pudieran ser confundidos con cometas como las Pléyades dando un gran paso en el avance de la astronomía. El catálogo contiene físicamente muy diversos: desde restos de supernovas como M1 (la nebulosa del cangrejo), nebulosas planetarias, cúmulos de estrellas y galaxias cercanas. También contiene algunos grupos de estrellas más conocidos como M45: Las Pléyades.

En cualquier caso no es este el conjunto completo de objetos nebulosos que puede observarse. Se trata de una lista parcial de los objetos observables desde el hemisferio norte con los telescopios de finales del siglo XVIII y existen catálogos más modernos como el catálogo: NGC (New General Catalogue) con unos 7800 objetos. Las observaciones con telescopios modernos permiten explorar el origen de estos objetos tan diversos observándolos con tipos de luz a los que el ojo humano es insensible como el infrarrojo el ultravioleta mostrando la evolución de estos objetos y permitiéndonos aprender de la riqueza de la naturaleza.

Dos de los objetos más populares del catálogo: M1 (la nebulosa del cangrejo; los restos de la explosión de una supernova acaecida en 1054 y situada tan solo a 6500 años luz) y M31 (la nebulosa de Andrómeda, la galaxia gigante vecina de la Vía Láctea).

 

El cielo ultraprofundo

Observando con telescopios aun más potentes podemos recoger la luz de galaxias increíblemente distantes. La imagen inferior muestra una región del cielo casi desprovistas de estrellas. Fue elegida por ello para obtener una imagen de larguísima exposición utilizando el telescopio más preciso del mundo: El telescopio espacial Hubble. El resultado es lo que se conoce como el campo “ultraprofundo”, una pequeña muestra del “cielo ultrapofundo” que podríamos ver desde fuera de nuestra propia galaxia. Este campo visual está compuesto por miriadas de objetos brillantes cada uno de los cuales es una galaxia con literalmente decenas de miles de millones de estrellas.

Hubble Ultra deep field

El cielo ultraprofundo observado por el telescopio espacial Hubble. La ampliación de algunos detalles en la derecha muestra como cada uno de estos objetos es una galaxia lejana. La imagen izquierda es una pequeña subsección de lo que se ha llamado como El campo ultraprofundo del Hubble que pone de manifiesto la pequeñez de nuestra galaxia en el contexto del Universo observable.


Esta imagen muestra el universo juvenil con tan solo 800 millones de años y la luz de estas galaxias ha estado viajando 13.000 millones de años para alcanzarnos. La enorme cantidad de galaxias visible recuerda aquellas frases de Carl Sagan en su obra Cósmos al hablar del inmenso océano cósmico que representa el Universo y el pequeñísimo punto azul pálido que constituuye nuestro mundo.
 
Enlaces recomendados:
Lista de objetos Messier – Wikipedia
Fotografías de objetos Messier por aficionados
 
Bibilografía:
– Catálogo Messier, Jose Luis Comellas. Ed. Equipo Sirius, 1995.
 
 

Vida en el Universo

En el post anterior hablaba de los descubrimientos en los últimos años de planetas orbitando estrellas cercanas considerados como potencialmente habitables, es decir, planetas a la distancia adecuada de sus estrellas para que su superficie pueda tener en la actualidad agua líquida, el ingrediente fundamental para la vida. El estudio de la vida en el Universo se ha extendido en las últimas décadas en un campo científico interdisciplinar entre la astrofísica y la biología que ha acuñado el término de astrobiología y se ocupa de cuestiones muy diversas que van desde la definición de qué es la vida a el origen de la vida en la Tierra o las posibilidades de su desarrollo en otros mundos.

 

La química de la vida y la nucleosíntesis estelar

 
La química de la vida es la química del carbono, actuando el agua como disolvente capaz de transportar moléculas de un lugar a otro. Los elementos químicos más utilizados por los organismos biológicos son Carbono, Oxígeno, Nitrógeno e Hidrógeno que se combinan entre sí junto con algunos pocos elementos más para formar moléculas orgánicas básicas (como aminoácidos y azúcares que pueden encontrarse en algunos cometas y pueden formarse libremente en el frío espacio) y luego estructuras mucho más complejas como proteínas y enzimas capaces de desarrollar una química compleja capaz incluso de permitir que algunas moléculas se repliquen. Aunque la ciencia ficción ha tratado otras posibles formas de vida basadas en elementos químicos distintos, los biólogos y los químicos no parecen estar de acuerdo argumentando a favor de las propiedades únicas de los átomos de carbono y las moléculas de agua.

Quimica de la vida

Tabla periódica mostrando los elementos químicos necesarios para la vida. Entre ellos los más abundantes y esenciales son los átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (CHON).

 
Afortunadamente el carbono y el oxígeno se encuentran entre los elementos químicos más abundantes del Universo siendo producidos fácilmente en el interior de estrellas comunes de baja masa. Los átomos más pesados (como el hierro y todos los elementos de mayor número atómico) solo son procesados en las etapas finales de la vida de estrellas muy masivas que explotan como supernovas dispersando sus elementos químicos en su entorno y favoreciendo la formación de nuevas estrellas enriquecidas en polvo y elementos pesados capaces de transformarse en planetas y quizás en seres vivos.

Nucleosintesis estelar

Versión coloreada de la tabla periódica mostrando el origen de los diferentes elementos químicos en diferentes tipos de estrellas. La imagen derecha muestra una supergigante roja (la estrella V838 Monocerotis) en expansión al final de su vida nutriendo su entorno de átomos adecuados para la formación planetaria.

 

El origen de la vida en la Tierra

 
Entre las rocas más antiguas que podemos encontrar en nuestro planeta hay formaciones rocosas asociadas a la presencia de grandes colonias de bacterias denominadas estromatolitos cuya edad puede datarse y que muestran ser muy antiguas. Se sabe que la vida en nuestro planeta es muy antigua surgiendo hace 3500-3700 millones de años (nuestro planeta tiene 4560 millones de años de edad). Esta fecha es interesante ya que concuerda con el fin de los grandes impactos de meteoritos e incluso protoplanetas que sufrió nuestro planeta en las etapas finales de su formación. Se estima que estos impactos podían ser tan energéticos como para evaporar los océanos y eliminar la atmósfera de nuestro mundo hasta unos 200 millones antes del momento más antiguo en el que tenemos evidencias de formas de vida microscópicas en nuestro planeta. Testimonio de esos impactos y de las elevadas temperaturas de nuestro mundo en esa época son los mares de la Luna, auténticos lagos de lava formados en esa periodo de impactos cataclísmicos a los que se ha dado en llamar bombardeo tardío intenso y durante el cual no pudo surgir la vida. Sin embargo, esos impactos pudieron ser fundamentales a la hora de aportar el agua a nuestro mundo e incluso moléculas orgánicas complejas como aminoácidos. En un mundo prebiótico esos componentes orgánicos se acumularían y estarían disponibles para su utilización por las primeras formas de vida con un metabolismo mucho más sencillo que el moderno.

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Estromatolitos en Australia (izquierda), corte en sección de una de tales rocas mostrando su estructura sedimentaria (arriba), microfósil de cianobacteria en formaciones semejantes algo más modernas (abajo).

 

La cuna de la vida

 
Ahora bien, aunque conocemos bastante bien el contexto físico de nuestro planeta en aquella época: un mundo cálido con una atmósfera de CO2 y N2 con grandes océanos y elevada actividad volcánica, es muy difícil investigar el origen biológico de algo tan complejo como la vida. Por ejemplo, la herencia genética del ADN se transcribe en una molecula más sencilla, el ARN que forma proteínas y las enzimas necesarias para poder duplicarse; pero no ha sido posible explicar como se pudieron formar estos mecanismos tan complejos. Para algunos científicos es un problema irresoluble, para otros resulta tentador pensar que las leyes de la química y la física conducen al desarrollo de una complejidad química tan elevada que permite el desarrollo de la vida.

ADN y ARN

Estructura esquemática del ARN y el ADN con su estructura de doble hélice. A la derecha se ve una representación de la transcripción de ADN en ARN en la que el ADN se desdobla y uno de sus lados es utilizado por una enzima adecuada como un model a partir del cual se genera una molécula de ARN mensajero con las instrucciones necesarias para formar nuevas protéinas.

 

El arbol de la vida

 
Sabemos, eso sí, que todas las formas de vida terrestres contienen un antepasado común. Desde los seres humanos a las más humildes bacterias todos los organismos terrestres compartimos una misma molécula para almacenar nuestra información genética: el ADN, una misma herramienta para transformar esta información en proteínas: el ARN, una misma molécula para transportar energía dentro de la célula, el ATP y un mismo código de instrucciones en estas moléculas que transforma una determinada secuencia de ADN o ARN en una proteina determinada en cualquier organismo. Este libro de instrucciones de la vida, que la ciencia comenzó a leer con el descubrimiento de la estructura del ADN en 1953 permite de hecho que podamos intercambiar genes con otros organismos por ejemplo al ser infectados por virus. Pero estas moléculas biológicas son extremadamente complicadas y no sabemos como pudieron ensamblarse a partir de materiales orgánicos inertes como aminoácidos, fosfatos y otros elementos en una Tierra primitiva sin organismos vivientes. En cualquier caso, gracias a la secuenciación del ADN se conoce con bastante precisión la relación entre diferentes organismos y como estamos emparentados con otros géneros de organismos. La figura siguiente muestra una representación clásica en forma de árbol de la vida

El árbol de la vida

Estructura genética de las relaciones entre diferentes géneros de organismos en la Tierra. Los tres principales grupos son bacterias, arqueas y eucariotas (células con un núcleo en el que el material genético se encuentra separado del resto de la célula). La mayor variedad de organismos vivientes está entre las bacterias y no entre los organismos superiores. Los análisis genéticos muestran un amplio rango de transferencia de genes entre bacterias y eucariotas sencillas e hibridación entre especies alejadas genéticamente.

 

Ampliando las fronteras de la ciencia

 
Así pues resulta difícil evaluar si la vida como fenómeno natural surge de una manera sencilla en un planeta una vez se encuentran todos los ingredientes dispuestos o si por el contrario se trata de un proceso muy complicado. Si lo supiéramos podríamos determinar si somos una curiosidad cósmica o una más entre las posibles formas de vida del Universo. Ambas posibilidades aparecen totalmente opuestas para algunos de sus partidarios: La vida como algo muy difícil de surgir en una Tierra rara o la vida como un imperativo de la naturaleza (una visión desarrollada por científicos como el premio nobel de fisiología Christian de Duve) o la existencia de un determinismo biológico (las ideas de Robert Shapiro). Y sin embargo, podríamos estar cercanos a resolver esta pregunta fundamental: bastaría con encontrar otras formas de vida en el Universo o con los avances modernos en la investigación biológica sobre el origen del ADN y el ARN. Así pues nos encontramos en un momento clave de avance constante en un fascinante campo en el que astrofísicos, biólogos o químicos tienen muchas cosas que decir.

 
Referencias:
– ADN: El secreto de la vida, James D. Watson, 2003
– Vital Dust, The origin and evolution of life on Earch, Christian de Duve, 1994.