Historia Universal

A simple vista

Es decir, distinguiendo a golpe de ojo entre los objetos luminosos (con luz propia), como las estrellas, y los que reflejan la luz que les llega de otros astros. Ésta fue la única técnica utilizada por el hombre durante miles de años, pero permitió importantes descubrimientos. Destacan por sus grandes aportaciones los astrónomos egipcios, griegos, etc.

Con instrumentos ópticos

Principalmente con el telescopio, cuyo uso se generalizó a partir del siglo XVI. Básicas fueron para entender el Sistema Solar las aportaciones realizadas por Galileo Galilei. De extraordinario valor fue la introducción del espectroscopio, que descompone y analiza la luz procedente de los astros permitiendo conocer aspectos de su composición química y de sus carcterísticas físicas.

Representación de la sonda espacial Odyssey, cuya principal misión en comprobar si alguna vez hubo vida en Marte, planeta que se encuentra a 191 millones de kilómetros de la Tierra.

Con radiotelescopios

Estos aparatos detectan y analizan las ondas radioeléctricas emitidas por los astros.

Con detectores

Los hay de todo tipo y son instalados en los satélites artificiales y las estaciones orbitales, para ser puestos en órbita a diferentes distancias de la Tierra.

Con sondas y vehículos

Son lanzadas por el hombre y actualmente sirven para estudiar diferentes zonas del Sistema Solar. Son buenos ejemplos los vehículos de la serie Voyager, Viking, Pathfinder, etc.

El telescopio espacial Hubble es una compleja estación de observación astrofísica que gira alrededor de la Tierra, a unos 600 km de la superfície, desde el año 1990. En esta situación los complejos aparatos de que dispone evitan los problemas que la atmósfera terrestre provoca en las observaciones astronómicas y astrofísicas. Aunque estaba previsto su funcionamiento hasta el 2005, científicos de la NASA intentarán alargar su vida hasta el 2011.

Además del telescopio principal de 13 metros de largo y unos 11500 kg de peso, el Hubble incluye un espectrógrafo bidimensional, una cámara digital de imagen de amplio campo, un espectrómetro centrado en la banda infrarroja, una cámara especializada en la detección de objetos que emiten radiaciones muy débiles, etc. Todo este instrumental le permite al Hubble conseguir imágenes con una resolución diez veces superior a las mejores imágenes obtenidas desde los telescopios instalados en la superfície terrestre.

El telescopio espacial Hubble nación en la colaboración entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA norteamericana (National Aeronautics and Space Administration), y su nombre rinde homenaje al astrónomo Edwin P. Hubble que, entre otros descubrimientos referentes al Cosmos, confirmó la teoría del Universo en expansión.

El correcto funcionamiento del Hubble pasó por momentos muy difíciles cuando poco después de su puesta en órbita se comprobó la existencia de un defecto óptico en sus lentes y las primeras imágenes transmitidas a la Tierra estaban muy distorsionadas. En 1993, el brazo mecánico del transbordador Endeavour alcanzó la estación Hubble y los astronautas añadieron las lentes correctoras, con lo cual las imágenes fueron excelentes.

Para más información: http://www.elmundo.es/noticias/2000/graficos/abril/semana4/hubble.html

El próximo fin de semana: Mars Pathfinder y la exploración de Marte y Los métodos de datación de las rocas.

El 4 de julio de 1997, después de siete  meses de viaje y de recorrer más de 191 millones de kilómetros, la nave Mars Pathfinder aterrizó en el hemisferio norte del planeta Marte, sobre una superficie pedregosa y polvorienta.

El día 5 de julio, un pequeño vehículo, el llamado Sojourner, de seis ruedas y de unos 60 centímetros de longitud, salió de la nave y recorrió unos cien metros de la superficie del planeta rojo, realizando numerosas maniobras y explorando una superficie de unos 200 metros cuadrados.

La nave Mars Pathfinder fue diseñada, construida y lanzada en un tiempo récord de 3 años con un costo de 265 millones de dólares, cantidad muy inferior a la gastada en las misiones Viking 1 y 2 de 1976. La parte más difícil de la misión consistía en los cinco minutos durante los cuales la nave pasó de la relativa calma del viaje interplanetario a las tensiones de su entrada en la atmósfera de Marte, el descenso y el aterrizaje.

La sonda Mars Pathfinde y el vehículo robot móvil Sojourner.

Unos treinta minutos antes de la entrada de la atmósfera, una de las piezas de la nave se separó del resto, y cuando se encontraba a unos 130 kilómetros de la superficie del planeta entró en la atmósfera protegida por una coraza térmica. Un paracaídas se abrió 134 segundos antes del aterrizaje, momento en el que se desprendió la coraza térmica y se dispararon tres pequeños cohetes para reducir la velocidad de caída. Grandes airbags se inflaron y desplegaron en el momento del impacto para proteger la nave, que rebotó varias veces sobre la superficie del planeta rojo. Cuando la nave se detuvo, los airbags se desinflaron y la nave desplegó unos escudos semejantes a pétalos, dejando al descubierto su carga útil: la cámara para la Mars Pathfinder, una cámara estereoscópica, material meteorológico diverso y el vehículo todo terreno con cámaras y un espectrómetro para analizar las rocas y el suelo de la superficie marciana. La misión completa envió a la Tierra más de 2´3 miles de millones de bytes de información, incluidas 16500 imágenes tomadas por la sonda y 550 por el vehículo, así como gran cantidad de mediciones de temperatura, presión y vientos. El vehículo móvil realizó 16 análisis de roca y de tierra, estudió diferentes aspectos de la mecánica de suelos y completó numerosos experimentos técnicos.

Las primeras conclusiones obtenidas de la gran cantidad de datos aportados por el Pathfinder fueron la constatación de que en el pasado las condiciones de la superficie marciana eran mucho más parecidas a las de la Tierra que en la actualidad, y que había precipitaciones, ríos, lagos e incluso un océano.

Para más información: http://www.paralibros.com/passim/drspc2.htm

Debido a que los procesos y materiales geológicos cambian con el tiempo, la datación de los mismos es uno de los objetivos más importantes de la geología. En la actualidad los métodos utilizados para datar las rocas y los procesos geológicos son muy diversos, cada uno de ellos con una determinada fiabilidad y adecuados a determinadas situaciones.

Los métodos estratigráficos se basan en el estudio de la ordenación y sucesión de los estratos de rocas sedimentarias. Según el principio de la superposición, en una serie de estratos sin deformar, los inferiores son más antiguos que los superiores. El método de las varvas (pares de estratos muy finos depositados en lagos glaciares debido a los cambios climáticos estacionales) se utiliza para dataciones recientes. 

Los métodos biológicos se basan en el estudio del contenido en fósiles de las rocas y de algunas de las características de los organismos. El contenido en fósiles de los estratos permite establecer su edad relativa y correlacionarlos con otros estratos que pueden estar muy separados en el espacio.

El estudio de los anillos de crecimiento de los árboles, la dendrocronología, permite establecer calendarios que pueden llegar de forma fiable a unos pocos miles de años. Asimismo, el estudio de los anillos de crecimiento de los esqueletos de corales permite establecer calendarios geológicos.

Los denominados relojes biológicos se basan en la comparación de ciertas moléculas biológicas homólogas, como el ADN o algunas proteínas. Permiten conocer la proximidad evolutiva entre especies o el momento de divergencia de dos especies a partir de una predecesora.

Entre los métodos estructurales se incluyen la datación de estructuras, como pliegues, fallas, intrusiones magmáticas, discordancias, etc., que sirvan como sistemas de referencia para datar otros fenómenos o materiales geológicos.

Sin duda los métodos radiométricos son los más usados y los que más permiten retroceder en el tiempo. Se basan en la medición de la radiactividad natural que presentan ciertos elementos químicos, denominados elementos radioactivos. Dichos elementos, al emitir partículas, se van transformando en otros a una velocidad constante y conocida (vida media o período de semidesintegración). Entre los diferentes elementos radiactivos que se utilizan en la datación destacan el carbono 14, el uranio 235, el torio 230, etc. Finalmente un método de datación cada vez más empleado es el del paleomagnetismo, que consiste en la medición del magnetismo remanente o fósil que adquieren las rocas en el momento de su formación. Debido a que el campo magnético varía con el tiempo, llegando incluso a la inversión de la polaridad, se ha podido establecer una escala magnetoestratigráfica muy útil para los últimos cinco millones de años.

Para más información: http://www.mundofree.com/origenes/yacimientos/metodosdatacion.html

El fin de semana que viene: Los fósiles de Ediacara y La teoría de la panspermia.

En 1947, el geólogo australiano R. C. Sprigg descubrió en las areniscas de Ediacara (sur de Australia), con una antiguedad superior a los 600 millones de años, una extraordinaria fauna de metazoos. Los animales de Ediacara se conservan en forma de improntas o moldes en una arenisca cuarzosa depositada en una zona marina poco profunda, posiblemente una plataforma intermareal muy próxima a la costa.

Los fósiles de Ediacara, y los equivalentes de otros yacimientos encontrados posteriormente en diversas zonas del mundo, han sido objeto de intensos debates entre los paleontólogos. Para ciertos especialistas la mayoría de formas fósiles de Ediacara son semejantes a medusas, octocoralarios, anélidos, artrópodos, posteriores, lo que indicaría una clara relación entre la fauna de Ediacara y las faunas fósiles posteriores de inicios del paleozoico. Otros paleontólogos sostienen, al contrario, que los animales de Ediacara no tienen equivalentes posteriores, o que pertenecen a grupos conocidos, pero con características muy particulares.

Entre los singulares animales fosilizados en Ediacara destacan formas coloniales parecidas a calentéreos, como Charnia, Pteridinium y Rangea. "Dickinsonia" es un extraño animal de cuerpo aplanado, de hasta un metro de longitud, recorrido por nervaciones parecidas a las de las hojas. Ha sido relacionado con diversos grupos posteriores, como los celentéreos, anélidos y platelmintos, pero su verdadera posición sistemática aún no se conoce con precisión. "Parvancorina" muestra un escudo cefálico algo mineralizado, cinco pares de apéndices anteriores y unos veinte pares de apéndices posteriores. Se le considera relacionado con los trilobites que abundaron durante el paleozoico y afín a las formas que dieron origen a los crustaceos. Muy característico de Ediacara es "Spriggina", que, debido a la segmentación de su cuerpo, se le considera afín a los anélidos.

En diversos yacimientos de Namibia, Gran Bretaña, Ucrania, Rusia, etc., se han descrito faunas semejantes a la de Ediacara y se han establecido más de 100 especies de animales. Todas estas faunas tienen una edad comprendida entre 800 y 570 millones de años, es decir, cerca del límite entre los tiempos criptozoicos y los fanerozoicos.

Para más información:  http://www.educared.net/concurso2001/580/ediacara.htm

La panspermia (que en griego significa "mezcla de todas las semillas") es una antigua teoría según la cual la vida que existe en la Tierra es de origen extraterrestre; llegó al planeta en alguno de los innumerables cuerpos que chocaron en la superficie terrestre en sus primeras etapas de formación. Se atribuye al pensador griego Anaxágoras (siglo V a. de J. C.) la introducción del término panspermia en el sentido de "germen universal".

La formulación moderna de la teoría de la panspermia se debe al químico sueco S. A. Arrhenius (1859-1927) y posteriormente a destacados científicos, como Francis Crick (descubridor junto a James Watson de la estructura tridimensional de la molécula de ADN) y el eminente astrónomo F. Hoyle, que también ha aportado importantes argumentos a favor de la panspermia.

Según los defensores actuales de la teoría de la panspermia, la vida es el resultado de unas circunstancias y condiciones ambientales que deben ser frecuentes en el Cosmos y, estadísticamente, cabe aceptar la existencia de vida en otros cuerpos del Universo. Está probada la existencia de abundantes y variadas moléculas orgánicas en el Universo; ya que en los últimos años se han detectado alrededor de algunas estrellas cuerpos que se interpretan como sistemas planetarios. Los meteoritos de tipo condritos carbonosos contienen microesferas de composición orgánica, que algunos expertos interpretan como microfósiles extraterretres. Asimismo, la posibilidad de existencia de estructuras orgánicas semejantes a ciertos tipos de bacterias en un meteorito procedente de Marte ha despertado una gran controversia científica.

Desde finales de la década de 1950, los partidarios de la panspermia disponen de la célebre ecuación de Frank Drake para el cálculo de N o número de civilizaciones actuales en una galaxia:

N = R · fp · nt · fv · fi · fc ·D

Los términos de dicha fórmula representan, de izquierda a derecha: N, número de civilizaciones actuales en una galaxia; R, la velocidad de formación de las estrellas de nuestra galaxia; fp, el porcentaje de estellas con sistemas planetarios; nt, el número de planetas con condiciones apropiadas para la vida; fv, la fracción, de entre estos últimos, en los que la vida se habría originado realmente; fi, la fracción, entre estos últimos, en los que evolucionó hacia formas de vida inteligente; fc, la fracción de estos últimos en los que la vida derivó hacia una civilización tecnologicamente avanzada; y, finalmente, D o duración media de tales civilizaciones.

Muchos científicos -probablemente la mayoría- son al respecto "cosmoescépticos", es decir, son más bien dados a pensar que, en cualquier caso, el problema de conocimiento seguiría siendo el mismo, puesto que, en último extremo, aceptar que la vida se ha podido originar fuera de la Tierra no supone sino trasladar el problema un poco más lejos. No obstante, en los últimos años -y a medida que avanzaba la exploración espacial-, ha ido consolidándose una nueva disciplina científica, la de la exobiología o astrobiología, que, abarcando métodos y conocimientos procedentes de la biología, la química y la física, estudia la posibilidad de existencia de formas de vida fuera de la Tierra.

  James Watson y Francis Crick con el esquema de la molécula de ADN.

Fundamentados en la labor de exploración que permiten las sondas planetarias, los exobiólogos llevan a cabo programas específicos de radioastronomía destinados a detectar las señales emitidas por las hipotéticas civilizaciones extraterrestres y a la transmisión de las nuestras hacia estrellas dotadas de sistemas planetarios especialmente muy propicios.

Algunos de los programas pioneros en este sentido, hasta ahora acompañados de resultados negativos, han sido el proyecto Ozma de F. Drake, y el programa SETI (Search for Extraterrestial Intelligence) que la NASA reemprendió en 1992 después de un período de limitaciones presupuestarias y que habría de permitir, mediante el radiotelescopio instalado en Arecibo (Puerto Rico), el estudio, de modo específico, a través de 10 millones de canales, de las hipotéticas señales procedentes de más de un millar de estrellas de la Vía Láctea y, de forma mucho más genérica, otras emisiones procedentes de más allá de los límites de nuestra galaxia.

Para más información: http://www.biologia-en-internet.com/default.asp?Id=18&Fd=2 

El próximo fin de semana: Frecuencias génicas y ley de Hardy-Weinberg y Un experimento sobre el origen de la vida.

El análisis teórico-matemático de los mecanismos evolutivos es el objeto de estudio de la genética de poblaciones, una rama de la ciencia de la herencia biológica que estudia los fenómenos genéticos, no desde una perspectiva individual, sino desde el punto de vista de su significado con respecto a la población.

Se denomina frecuencia génica a la frecuencia o proporción de un gen, en relación con su(s) alelo(s) en una población. Dado un gen A₁, y su alelo  A₂, se denominan p y q, respectivamente, sus frecuencias (p + q = 1). La genética de poblaciones basa precisamente su estudio en el análisis de dichas frecuencias puesto que considera la evolución como el cambio, en el tiempo, de tales frecuencias.

La denominación ley de Hardy-Weinberg (introducida en 1943 en la literatura científica por el alemán C. Stern simultáneamente con el matemático británico G. H. Hardy) demuestra que las frecuencias relativas de los diversos alelos de un gen existentes en una población mendeliana tienden a permanecer constantes indefinidamente. Dicho teorema establece que, si el apareamiento entre dos individuos es aleatorio, en ausencia de factores evolutivos (selección, mutación, etc.) las frecuencias génicas se mantienen estables de generación engeneración. De este modo, dado un gen A₁ y su alelo A₂, las frecuencias génicas, p y q, pueden expresarse en función de las de los genotipos (frecuencias genotípicas), en un equilibrio que se alcanza después de una sola generación de apareamiento aleatorio.

Efectivamente si denominamos respectivamente, P, H y Q, a las frecuencias de los tres genotipos A₁A₁, A₁A₂ y A₂A₂, es fácilmente demostrable que: p = P + 1/2H, y q = Q + 1/2H. La ley de Hardy-Weinberg es la piedra angular sobre la que se asienta el edificio de la genética de poblaciones que estudia cómo los distintos fenómenos evolutivos alteran las frecuencias genéticas.

Para más información: http://uvigen.fcien.edu.uy/utem/Popgen/popeq.html

A principios de la década de los cincuenta S. L. Miller era aún estudiante de doctorado del laboratorio de H. Urey (1893-1981), premio Nobel de Química en 1934 por su descubrimiento del agua pesada. El paso de la posteridad de Miller se debió a que realizó lo que se considera la primera sintesis de compuestos orgánicos obtenida en un laboratorio que le permitió reproducir las condiciones de la atmósfera terrestre en el momento de la formación de las primeras moléculas biológicas. En un circuito cerrado introdujo una mezcla de agua, amoníaco, metano e hidrógeno (compuesto que se cree debió abundar en la atmósfera de la Tierra primitiva), calentó esa mezcla y la sometió a descargas eléctricas. Como consecuencia de las reacciones que se produjeron en el circuito se formó una mezcla de ácidos orgánicos, de aminoácidos (algunos de ellos como la glicina, la alanina, etc., componentes de las proteínas de los organismos) y de urea. En las décadas siguientes se consiguió sintetizar de forma abiótica diversas moléculas biológicas. Una aportación importante la llevó a término el científico español Joan Oró, que logró sintetizar bases púricas y pirimidimínicas, las cuales forman parte de la estructura de los ácidos nucleicos.

Para más información: http://fai.unne.edu.ar/biologia/basicos/notas/origen_vida.htm

El próximo fin de semana: Especial Proyecto Genoma Humano (PGH).