C. Desde el Big-Bang al hidrógeno y el helio.

267 Pages·2017·11.54 MB·Spanish

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Manuel Riveira Porta

VIDA EXTRATERRESTRE

Segunda edición

Curso de Astrobiología

Grupo de Astrobiología
Agrupación Astronómica de Madrid
Enero de 2017

Portada: Vía Láctea
Fotografía de Antonio Sánchez
Agrupación Astronómica de Madrid
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ÍNDICE
Prólogo 13
1. Introducción 15
2. Desde el Big Bang hasta los elementos químicos 19
Origen del universo 19
Formación de las galaxias 20
Formación de las estrellas 22
Evolución de una nube molecular 23
Evolución de las «pequeñas» nubes moleculares, Teoría de Kant y Laplace (año 1796) 23
Objeción de Maxwell 26
Estrellas: fábricas de los elementos químicos 26
Supernovas: formación de los elementos más pesados que el hierro 29
Nubes moleculares 29
Origen de los elementos químicos: resumen 30
3. Formación de los sistemas planetarios 33
Estructura de los discos protoplanetarios 34
Formación y evolución de los gigantes gaseosos 35
Formación de los planetas rocosos o terrestres 36
Metalicidad 38
Migraciones planetarias 38
Evidencias de las migraciones planetarias 40
Particularidades del Sistema Solar 40
Bombardeo Intenso Tardío (BIT) 41
¿Resonancias planetarias como causa del BIT? 42
Dataciones del Sistema Solar 42
Futuro del Sistema Solar 42
4. La Tierra: planeta “vivo” 47
¿Cómo transcurre el tiempo? 47
Edades de la Tierra 48
La Tierra: su lugar en el Sistema Solar 50
Tierra «sólida». Estructura dinámica 50
Temperatura interior de la Tierra 50
Capas composicionales 51
Campo magnético terrestre 53
Tectónica de placas 54
Ciclo del carbono 57
Ciclo carbonatos-silicatos 58
Efecto invernadero 59
Regulación de la temperatura del planeta 60
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Historia evolutiva de la Tierra 60
Tierra sólida 61
Formaciones de hierro bandeado (BIF) 63
Súpercontinentes 64
Formación y fragmentación de Pangea 64
Grandes glaciaciones 65
Atmósfera 67
Historia del oxígeno 68
Atmósfera actual, capas 69
Funciones biológicas de la atmósfera 71
Hidrosfera 71
Origen del agua en la Tierra 71
5. Origen de la vida en la Tierra 77
¿Qué es la vida?, ¿qué son los seres vivos? 77
¿Estamos solos en el Universo? 78
¿Origen de la vida: necesidad o azar? 78
¿Cómo identificar la vida? 79
Biología básica 79
Agua líquida (H O) 80
2
Carbono (C) 80
Energía 81
Tiempo 81
Átomos y moléculas de los seres vivos 81
Bioelementos 82
Biomoléculas 82
Ácidos nucleícos 83
Proteínas 85
Glúcidos o azúcares 86
Lípidos 86
Quiralidad de aminoácidos y nucleótidos 87
Célula 87
Organismos unicelulares y pluricelulares 91
Síntesis proteica 91
Funciones básicas de los seres vivos 93
La materia viva elude la degradación hacia el equilibrio 97
Origen de la vida 99
Creacionismo 100
Generación espontánea (Aristóteles-Pasteur) 101
Hipótesis modernas (científicas), sobre el origen de la vida en la Tierra 102
Teoría Oparin-Haldane 103
Experimento de Miller y Urey 108
Joan Oró y las bases nitrogenadas 110
Restricciones geológicas al modelo clásico del origen de la vida 110
Entonces, ¿qué pudo suceder? 111
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Origen de la vida en el fondo del mar, en las chimeneas hidrotermales 111
Panspermia: origen extraterrestre de la vida 112
Química prebiótica 116
Primer replicante: «El mundo del ARN» 117
Acoplamiento membrana-metabolismo-replicación 120
Mundo ADN-ARN-Proteínas 121
Primeros seres vivos: ¿autótrofos o heterótrofos? 122
LUCA, el primer antepasado 122
6. Evolución de la vida en la Tierra 127
Herencia de los caracteres adquiridos 127
Evolución de las especies: Charles Darwin y Alfred Wallace 128
Contribuciones de C. Darwin y A. Wallace 128
Importancia de la selección natural 129
Mendel y la genética 130
Mutaciones: visión moderna de la evolución 131
Reproducción 133
Reproducción asexual. Mitosis 133
Reproducción sexual. Meiosis 133
Especiación y tasa de evolución 134
Evolución divergente, convergente y paralela 134
Pruebas de la evolución 135
Argumentos a favor de un único antepasado común “LUCA” 136
Evolución de la vida en la Tierra 136
El Hádico (4.600 a 4.000 Ma AP) 138
Arcaico (4.000 a 2.500 Ma AP) 138
Evolución de los procariotas (o procariontes): bacterias y arqueas 138
Primeros organismos (imaginados) 140
Fósiles más antiguos 140
Proterozoico (2.500 a 542 Ma AP) 141
Organismos eucariotas (o eucariontes) 142
Teoría de la Endosimbiosis Seriada, de Lynn Margulis 143
Modelo de Eugene V. Koomin 144
Modelo de Moreira y López García 144
Resumen de los modelos anteriores 144
Primeros organismos pluricelulares 145
Fauna ediacarana 146
Explosión cámbrica 146
Yacimiento chino de Chengjiang 147
Fauna de Burgess Shale 147
Las plasntas conquistan la tierra firme 148
Hongos 149
Anfibios 150
Vida en la era Mesozoica. Los reptiles 150
Los humanos 152
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Proceso evolutivo de los homininos 155
Sahelanthropus tchadensis 155
Orrorin tugenensis 156
Ardipithecus kadabba 157
Ardipithecus ramidus 157
Australopithecus anamensis 158
Australopithecus afarensis 159
Australopithecus africanus 159
Resumen de los cinco primeros millones de años de nuestra genealogía 160
Paranthropus aethiopicus 161
Paranthropus boisei 161
Paranthropus robustus 162
Homo habilis 162
Homo erectus 163
¿Homo antecessor u Homo heidelbergensis? 164
Homo neanthertalensis 165
Homo sapiens 166
Extinciones masivas 168
Clasificación de los seres vivos. Árbol de la vida 170
Extremófilos. Nuevos hábitats 172
Vida en rocas profundas 175
7. Requisitos para la habitabilidad extraterrestre 181
Zona estelar habitable (ZH) 182
Estrella anfitriona adecuada 183
Luminosidad duradera 184
Luminosidad estable 186
Estrellas variables 186
Sistemas estelares unitarios, binarios y múltiples 186
Planeta telúrico y masivo 187
Órbita y rotación adecuadas 188
Excentricidad orbital 188
Inclinación del eje de rotación 189
Velocidad de rotación 189
Movimiento de precesión 189
Satélite grande 190
Planeta exterior grande 190
Zona Habitable galáctica 191
«Tierra rara» (RARE EARTH) 193
8. Exoplanetas: métodos de detección, resultados 195
Procesos y medios de detección de exoplanetas. Resultados 195
Método de la sincronización púlsar (SPU) 196
Método de la detección directa (DD) 197
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