Hipótesis del origen de la vida: Fuentes hidrotermales

Las fuentes hidrotermales son lugares excepcionales donde prolifera una fauna exuberante y especial. Ahí se han descubierto unas 300 especies de animales (gusanos, crustaceos, esponjas, estrellas, bacterias). La particularidad de estos ecosistemas se mantienen independientes de la luz solar debido a la profundidad marina y los organismos son quimiosinteticos. Las bacterias metabolizan los gases reducidos especialmente el sulfuro de hidrógeno para fijar el CO2 al igual como lo hace una planta. Esta hipótesis tiene su evidencia en que los organismo más antiguos son termofilos, en consecuencia en estos sistemas dinámicos se favorece la síntesis de monómeros, polimeros y protocelulas en diversos entornos químicos por medio de la temperatura, pH y concentraciones.

Hipótesis del origen de la vida: Arcillas

Según Goldschmit y Bernal, el origen de la vida está en los minerales, especialmente la arcilla. Estos minerales asumirían como catalizadores como membrana formando los contenedores donde ocurriría el primer metabolismo y como material genético. A la arcilla se le atribuye un papel en la adsorción de sustancias orgánicas disueltas. La pirita es un mineral en el que las moléculas se adhieren y se seleccionan y reaccionan en forma ordenada favorecidas por las altas temperaturas. El metabolismo que se produce en ellas es bidimensional al unirse sobre la superficie y dan origen a las cadenas alifaticas, es decir hidrocarburos, las primeras moléculas orgánicas.

Hipótesis del origen de la vida: Meteoritos

La vida se originó segun esta hipótesis, por el impacto en nuestro planeta de los meteoritos, asteroides y polvo cósmico provenientes del espacio interestelar. En los meteoritos se han detectados por lo menos 10 moléculas, tales como hidrógeno, agua, amoniaco, monoxido de carbono, acetaldehido y otros, siendo estos elementos precursores de las biomoléculas. Además en los meteoritos se han detectado aminoácidos, bases nitrogenadas o lipidos.

Hipótesis del Origen de la vida: Caldo Primitivo

El Bioquímico Ruso Alexander Oparín formuló la hipótesis que la vida se originó en océanos primitivos ricos en compuestos orgánicos, la sopa primitiva. Según Oparín la atmosfera primitiva estaba compuesta por vapor de agua, amoniaco, hidrógeno, dióxido de carbono, ácido sulfídrico, metano y otros compuestos. Estos entraban en contacto con fuentes de energía produciendo la síntesis de los compuestos orgánicos, los cuales se irían acumulando en los mares primitivos formando una disolución en el cual se originarían una serie de procesos de organización cada vez más complejo, partiendo de las moléculas orgánicas hasta la formación de protocelulas (coacervados) y finalizando con la evolución biológica.

Stanley Miller (USA, en la foto) diseñó un experimento que consistía en exponer una mezcla de los gases anteriormente dichos a descargas eléctricas, luego condensó los gases y el resultado fue la producción de aminoácidos. Esta hipótesis es la que cuenta con más adeptos. La desventaja es que es muy caótica y sus componentes muy diluidos.

Evidencia clásica del Big-Bang 4: Paradoja de Olbers

Si el Universo hubiese existido siempre, la luz hubiera llegado ya a todas partes, por lo tanto el cielo nocturno sería blanco, pues la luz alcanzó a todos los rincones del vasto universo. Sin embargo, el cielo que vemos es negro, lo que indica que nuestro Universo es reciente, no existió eternamente pues ya que a pesar que la luz viaja a 300.000 Km/s, esta todavía no llega desde muchos rincones apartados del universo.

Evidencia clásica del Big-Bang 3: Espectroscopia

Las 3/4 partes de la masa total del universo esta constituida por Hidrógeno, una cuarta parte es Helio, un porcentaje muy pequeño es Litio y fracciones muy pequeñas son otros elementos más pesados (del oxígeno hasta el Uranio). Estos elementos más pesados fueron producidos por reacciones nucleares que tuvieron lugar en el interior de las estrellas. Esto ha podido comprobarse por el análisis espectral de galaxias y supernovas para conocer su composición (Recuerde que cada elemento al ser calentado posee su propio espectro de emisión). Solo una gran explosión puede explicar las grandes masas existentes de hidrógeno, helio y litio en el Universo.

Evidencia Clasica del Big-Bang 2: Ruido de Fondo

Hoy el Universo parece bañado por una emisión uniforme de microondas. El Universo comprimido y muy caliente, debió haber emitido su energía como rayos gamma, que son los de longitud de onda más corta conocida. En 1960, fisicos de Princeton calcularon que esta radiación primera todavía debería ser detectable y debería provenir de todas partes ya que debió haber sido emitida desde el comienzo del universo. Estas microondas serían como las brazas que aún quedarían despues de la enorme temperatura de una gran explosión. Esto fue corroborado en laboratorios y no tenía ninguna otra explicación

Evidencia clásica del Big-Bang 1: Corrimiento al Rojo

En 1920, Edwin Hubble descubrió que el universo se esta expandiendo en todas direcciones y de que mientras más lejanas estaban las galaxias, más rápidamente se estaban distanciando de nosotros. Si todo se estaba expandiendo, era lógico pensar que en algún momento, en el pasado, toda la materia y la energía del Universo habían estado juntas y comprimidas en un solo punto. Antes de Hubble, Alexander Friedman, usando las ecuaciones de Einstein, ya había propuesto que el universo se estaba expandiendo. El descubrimiento de Hubble fue una confirmación de esta hipótesis. Lo que descubrió Hubble fue que el espectro de luz que emitían las Galaxias a medida que se iban alejando cambiaba hacia el rojo debido al efecto Doppler. Si aceptamos que todos los cumulos de estrellas son igualmente brillantes, el grado de desvanecimiento que observamos en una determinada galaxia nos indica la distancia que ella a alcanzado. Habble concluyó que la desviación del espectro de la galaxia hacia el rojo es directamente proporcional a la distancia a la que nosotros la observamos. Una galaxia que esté dos veces más lejana de nosotros que otra galaxia tiene dos veces el cambio al rojo.

Origen del Universo

En la cosmología moderna, el origen del universo es el instante en que apareció toda la materia y la energía que tenemos actualmente en el universo como consecuencia de una gran explosión. Esta postulación es abiertamente aceptada por la ciencia en nuestros días y conlleva que el universo podría haberse originado hace entre 13.500 y 15.000 millones de años, en un instante definido. En la década de 1960, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble confirmó que el universo se estaba expandiendo, fenómeno que Albert Einstein con la teoría de la relatividad general había predicho anteriormente.

Existen diversas teorías científicas acerca del origen del universo. Las más aceptadas son la del Big Bang y la teoría Inflacionaria, que se complementan.

En la comunidad científica tiene una gran aceptación la teoría inflacionaria, propuesta por Alan Guth en los años setenta, que intenta explicar los primeros instantes del universo. Se basa en estudios sobre campos gravitatorios fortísimos, como los que hay cerca de un agujero negro. Supuestamente nada existía antes del instante en que nuestro universo era de la dimensión de un punto con densidad infinita, conocida como una singularidad. En este punto se concentraban toda la materia, la energía, el espacio y el tiempo. Según esta teoría, lo que desencadenó el primer impulso del Big Bang es una "fuerza inflacionaria" ejercida en una cantidad de tiempo prácticamente inapreciable. Se supone que de esta fuerza inflacionaria se dividieron las actuales fuerzas fundamentales.

Este impulso, en un tiempo tan inimaginablemente pequeño, fue tan violento que el universo continúa expandiéndose en la actualidad. Hecho que fue corroborado por Edwin Hubble. Se estima que en solo 15 x 10^-33 segundos ese universo primigenio multiplicó sus medidas por 100.

El universo después del Big Bang comenzó a enfriarse y a expandirse, este enfriamiento produjo que tanta energía comenzara a estabilizarse. Los protones y los neutrones se “crearon'” y se estabilizaron cuando el universo tenía una temperatura de 100.000 millones de grados, aproximadamente una centésima de segundo después del inicio. Los electrones tenían una gran energía e interactuaban con los neutrones, que inicialmente tenían la misma proporción que los protones, pero debido a esos choques los neutrones se convirtieron mas en protones que viceversa. La proporción continuó bajando mientras el universo se seguía enfriando, así cuando se tenía 30.000 millones de grados (una décima de segundo) habían 38 neutrones por cada 62 protones y 24 a 76 cuando tenía 10.000 millones de grados (un segundo).

Lo primero en aparecer fue el núcleo del deuterio, casi a 14 segundos después, cuando la temperatura de 3.000 millones de grados permitía a los neutrones y protones permanecer juntos. Para cuando estos núcleos podían ser estables, el universo necesitó de algo más de tres minutos, cuando esa bola incandescente se había enfriado a 1.000 millones de grados.

Algo más de cuatro minutos bastaron para que los núcleos de hidrógeno (protones) y los núcleos de deuterio pudieran fusionarse en un núcleo de helio. Las altas temperaturas no permitían que éstos núcleos pudieran capturar aún electrones. Cuando el universo tenía algo más de 30 minutos (a una temperatura de 300 millones de grados), la materia estaba en estado de plasma, o sea, ambos núcleos podían coexistir con electrones libres. Éste estado podemos encontrarlo en el interior del Sol.

A pesar que tantos hechos ocurrieron en un tiempo relativamente corto, éstos continuaron así hasta que la temperatura bajó lo suficiente para que núcleos atómicos puedan capturar electrones, casi 300 mil años después a una temperatura de unos 6 mil grados parecida a la superficie actual del Sol. Junto con esto los primeros fotones pudieron atravesar átomos de materia sin tener perturbaciones, hecho que produjo que el universo sea transparente. La materia y esta radiación necesitaban dejar de ser uno solo para poder formar lo que hoy conocemos como estrellas y galaxias, para esto se necesitaron no menos de un millón de años a partir de ese gran inicio.

Algo más de cuatro minutos bastaron para que los núcleos de hidrógeno (protones) y los núcleos de deuterio pudieran fusionarse en un núcleo de helio. Las altas temperaturas no permitían que éstos núcleos pudieran capturar aún electrones. Cuando el universo tenía algo más de 30 minutos (a una temperatura de 300 millones de grados), la materia estaba en estado de plasma, o sea, ambos núcleos podían coexistir con electrones libres. Éste estado podemos encontrarlo en el interior del Sol.

Formalmente para que todo lo expuesto aquí pueda ser válido, los científicos necesitan de una materia adicional a la conocida (o más propiamente vista) por el hombre. Varios cálculos han demostrado que toda la materia y la energía que conocemos es muy poca en relación a la que debería existir para que el Big Bang sea correcto. Por lo que se postuló la existencia de una materia hipotética para llenar ese vacío, a la cual se la llamo materia oscura ya que no interactúa con ninguna de las fuerzas nucleares (fuerza débil y fuerte) y ni el electromagnetismo, solo con la fuerza gravitacional. En el gráfico de la derecha se puede ver las proporciones calculadas.