Algunas consideraciones sobre el origen del universo

ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE EL ORIGEN DEL UNIVERSO
Antes de que hubiera vida…
Las modernas tecnologías de laboratorio y computación permiten reproducir los eventos que, según se
hipotetiza, debieron ocurrir en la Tierra primitiva y estudiar lo que se ha denominado, evolución prebiótica.
Los procesos que explican la formación de los distintos elementos se desarrollan en las teorías cosmológicas
como la de la “gran explosión” (Big – Bang), ocurrida hace aproximadamente 20 mil millones de años.
La explosión “primigenia” parece haber ocurrido de forma tal que provocó una dispersión de materia. Se
supone que en ese momento la temperatura llegaba a 1011 ºK; es decir, no podía existir nada que se pareciera
a la materia actual. Existían, en ese momento, energía de radiación, y partículas elementales (electrones,
positrones, fotones). De estos temas se ocupa la Física nuclear.
Un salto de 700 000 años: Hacia una nueva etapa evolutiva.
Después del Big – Bang, pasaron 700 000 años, hasta que la temperatura llegó hasta unos 3 000 ºK. Comenzó
entonces una nueva etapa evolutiva. Ya se habían formado núcleos de átomos que, a su vez, captaban
electrones libres formando átomos estables como Helio (He) e Hidrógeno (H).
La condensación de materia (átomos de Hidrógeno y Helio), en algunas zonas del espacio, dio lugar a la
formación de gigantescas nubes cósmicas que continuaron condensándose para formar las galaxias
compuestas por millones de soles.
En cada uno de los soles de la primera generación de estrellas ocurrió un proceso similar al que se produce en
el interior de nuestro Sol. En la fusión atómica, el hidrógeno se convierte en helio, liberando gran cantidad de
energía (luz, calor y otras radiaciones electromagnéticas).
Actúan 2 fuerzas nucleares opuestas.
-expansiva, hacia afuera,
-gravitatoria, hacia adentro.
A medida que las estrellas evolucionan, el H se va agotando, la temperatura no alcanza para que los núcleos
de He se fusionen entre sí, por lo tanto, comienzan a decaer las fusiones nucleares. Empiezan a predominar
las fuerzas gravitatorias. Esto lleva a la contracción de la materia con la consiguiente elevación de la
temperatura. (Hubo disminución de masa).
Ahora la temperatura es suficiente para que se fusionen los núcleos de He. Y así, por adición de núcleos de He
(2 protones) se fueron formando los elementos pares de la tabla (Carbono, Silicio, Hierro, etc.)
Cuando disminuye el He, decae la fusión y por lo tanto, otra vez baja la temperatura. La fuerza gravitatoria se
hace predominante. Esto lleva nuevamente a la contracción de la materia y a la elevación de la temperatura, la
que ahora es suficiente para permitir la fusión y expansión, comenzando el ciclo otra vez.
Las nuevas generaciones de estrellas
Las primeras generaciones de estrellas acabaron dispersando su materia por el espacio, y así, el Universo
quedó “contaminado” con elementos pesados. Las nuevas generaciones estelares, como nuestro Sol, que tiene
unos 5 000 millones de años, recogieron en sus campos gravitatorios estos elementos. A partir de ellos, y por
fusión de núcleos de hidrógeno, se fueron formando los elementos impares de la tabla.
En dos generaciones estelares, se formaron todos los elementos de la tabla.
Sus planetas se conformaron conteniendo una composición diferente a la del propio Sol, alrededor del cual
giraban. Así surgió la Tierra.
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La Tierra mantuvo una atmósfera primaria formada por gases estelares (hidrógeno y helio) que fueron barridos
rápidamente a causa del viento solar y las elevadas temperaturas terrestres.
Evolución físico - química
Luego de algún período en que la Tierra pudo carecer de atmósfera por pérdida de la primaria, se fue formando
otra a partir de gases provenientes del interior del planeta. A partir de gases desprendidos de las rocas y bajo
la acción del calor y la radiación solar, aparecieron compuestos de nitrógeno, carbono y oxígeno, elementos
que componen principalmente a los seres vivientes. Estos compuestos estaban en un estado reducido, bajo la
forma de amoníaco (NH3), metano (CH4), agua (H2O) y cianuro de hidrógeno (HCN).
La única fuente de oxígeno era la fotólisis del agua por radiación u.v. pero no se pudo acumular porque
inmediatamente reaccionaba formando óxidos.
En esta atmósfera sin O2 ni O3 varias habrán sido las fuentes de energía químicamente aprovechables,
además de las nombradas radiaciones ultravioletas y cósmicas.
La actividad volcánica pudo ser una de ellas, así como las tormentas eléctricas y el decaimiento de minerales
radiactivos que fueron liberando energía al convertirse en formas no radiactivas más estables.
Las precipitaciones (condensaciones de vapores de la atmósfera y enfriamiento), comenzaron a solubilizar las
sales minerales y a acumularse en las depresiones formando los primeros océanos, que debieron poseer una
temperatura cercana a los 100 ºC y un pH cercano a 8.
A partir de los primeros compuestos oxigenados y nitrogenados formados, se formaron moléculas más
complejas. Jugó un papel importante el HCN porque es un condensante muy poderoso, quita agua y es
precursor de: aminoácidos, nucleótidos, bases nitrogenadas, polipéptidos, pirroles (componentes de la
clorofila).
Los océanos primitivos se convirtieron en nichos catalíticos apropiados para la evolución de estas moléculas
hacia macromoléculas biológicas gracias al condensante HCN. Aparecieron así las principales moléculas del la
vida: ácidos nucleicos, proteínas, lípidos y polisacáridos.
Evolución biológica
Las macromoléculas así formadas comenzaron a sufrir presiones de selección. La autorreplicación y la
capacidad catalítica podrían haber sido propiedades selectivas.
Se formaron así proteinoides, asociaciones de aminoácidos al azar, por acción del condensante HCN, que no
responden a un código genético. Si se le agregan metales, aumenta su capacidad catalítica.
Para que esta estructura tenga la capacidad de autoduplicarse, necesita la incorporación de un ácido nucleico,
lo más simple es un triplete, un ARN primitivo. Este complejo propuesto se ha denominado protobionte.
El último paso para mantener una identidad distinta del entorno es la formación de una membrana limitante que
determina que las reacciones que se producen adentro sean distintas de las que se producen en el ambiente.
Estos agregados se proponen como los precursores de las primeras células y Oparin los denominó
coacervados.
Proteinoide + catalizador (metal) + ARN = coacervado.
Estos se constituyeron en “islas” en el Universo donde la entropía es negativa a costa de producir mayor
entropía en el entorno. Cuanto más evolucionada es la célula, mayor es su autoorganización a costa de
producir mayor desorden.
Estas primeras “células” eran heterótrofas anaerobias; su alimento estaba representado por las moléculas
complejas recién formadas de las que aprovechaban su energía química potencial.
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Para finalizar, podemos comentar una idea que quizá ronde tu mente y que tiene que ver con la teoría del Big
– Bang con la que comenzamos.
La teoría del Big – Bang nos habla acerca del origen, el pasado y el presente del Universo: éste comenzó en
una explosión y continúa expandiéndose, pero… ¿podemos deducir cómo terminará?
Dos caminos se abren al intentar una respuesta; ésta depende, al parecer, de la cantidad de materia que
contenga el Universo, dado que, al igual que en sus porciones menores (sistemas planetarios, galaxias) la
masa total del Universo interactúa produciendo una atracción constante entre todos sus componentes.
Si la masa total de materia del Universo no logra producir atracciones gravitatorias que en algún momento
superen las fuerzas producidas por el Big – Bang, el Universo continuará expandiéndose hasta el infinito. Este
es el modelo de Universo abierto o hiperbólico.
En cambio, si la cantidad de materia supera cierto valor, la atracción gravitatoria que produce puede llegar, en
cierto momento, a superar la tendencia a la expansión; ésta disminuirá paulatinamente hasta cesar y a partir de
cierto momento se revertirá el proceso y el Universo comenzará a comprimirse por las acciones gravitatorias
hasta que toda la materia confluya en un punto (modelo de Universo cerrado). A partir de aquel se puede
pensar en el inicio de otro ciclo (un Universo pulsante) a partir de un nuevo Big – Bang, o en un fin total.
Los cálculos actuales acerca de la masa total del Universo estiman que es del orden de los valores
correspondientes a la zona crítica que media entre ambas posibilidades. Por lo tanto, por ahora podemos
ofrecerte: ¿qué modelo de Universo preferís, uno abierto o uno cerrado?
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