(In)Habitabilidad Planetaria
Fundamentos de Astrogeobiología
Vv.aa
La existencia de hábitats extraterrestres potencialmente habitables, dentro y fuera del sistema solar, es hoy ampliamente aceptada entre la comunidad científica. Pero, ¿qué significa 'potencialmente habitable'? ¿Qué determina que un planeta lo sea? ¿Un planeta habitable lo será para siempre? ¿Qué organismos podrían colonizar y proliferar en estos hábitats? ¿Qué obstáculos deber...
La existencia de hábitats extraterrestres potencialmente habitables, dentro y fuera del sistema solar, es hoy ampliamente aceptada entre la comunidad científica. Pero, ¿qué significa 'potencialmente habitable'? ¿Qué determina que un planeta lo sea? ¿Un planeta habitable lo será para siempre? ¿Qué organismos podrían colonizar y proliferar en estos hábitats? ¿Qué obstáculos deberían sortear? ¿Qué recursos energéticos tendrían a su alcance? ¿Qué metabolismos podrían adoptar? Todas estas preguntas impulsan el viaje emprendido por este libro. Comienza con la descripción de las estrellas aptas para albergar planetas habitables; continúa con el análisis de las propiedades químicas, magnéticas y atmosféricas que deben tener los planetas habitables; y prosigue con el análisis de la materia y energía que utiliza la biosfera terrestre y el abanico de hábitats que es capaz de colonizar y transformar. El texto culmina con la descripción de algunos análogos extraterrestres presuntamente habitables en el sistema solar y fuera de él. Este periplo por la Vía Láctea apunta siempre de reojo a la Tierra. Sus inquietas geosfera, atmósfera, hidrosfera, magnetosfera y biosfera son los inexcusables puntos de partida para encontrar respuestas. Por tanto, la Tierra es también el objetivo final de este libro: las diferentes etapas del viaje científico propuesto obligan a indagar en su pasado más remoto y su futuro más distante. ¿Cuándo y cómo empezó a ser habitable la Tierra? ¿Cuándo y cómo dejará de serlo? Adéntrese en las páginas de este libro y descubra, con rigor y sentido crítico, los avances más recientes de la Astronomía, Geología y Biología en la búsqueda de vida en otros planetas y, en definitiva, del lugar que ocupa la Tierra en el Universo. Andrea Butturini. Ecólogo. Prof. agregado, dept. Biología evolutiva, ecología y ciencias ambientales, Facultad de Biología, Universidad de Barcelona. Especializado en biogeoquímica de ecosistemas acuáticos. Daniel García-Castellanos. Geofísico. Científico titular en el Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera del CSIC, Barcelona. Especializado en geodinámica y evolución del relieve terrestre. Carme Jordi. Astrofísica. Catedrática en el Instituto de Ciencias del Cosmos, Facultad de Física, Universidad de Barcelona y el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña. Especializada en la caracterización de estrellas y la Galaxia. Ignasi Ribas. Astrofísico. Investigador científico en el Instituto de Ciencias del Espacio del CSIC y el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña. Especializado en la búsqueda y la caracterización de exoplanetas. Jordi Urmeneta. Microbiólogo. Prof. agregado, dept. Genética, Microbiología y Estadística, Facultad de Biología, Universidad de Barcelona. Especializado en ecología microbiana y microorganismos de ambientes extremos.
Reseña del Editor
PRÓLOGO XIII
PREÁMBULO XV
1. (IN)HABITABILIDAD 1
1.1 Introducción al concepto de habitabilidad ......................................... 1
1.2 Agua líquida y temperatura confortable ............................................ 4
1.3 Estructura de los capítulos que vendrán ............................................ 7
1.4 Apéndices .......................................................................................... 8
A1.1 El agua ......................................................................................... 8
A1.2 El modelo de radiación de energía ............................................. 11
2. SOLES 13
2.1 Radiosas, pero no livianas ................................................................ 13
2.2 Ni eternas ni plácidas ....................................................................... 16
2.3 Contra resplandores, vientos y mareas ............................................. 21
2.4 Resumiendo ..................................................................................... 28
2.5 Apéndices ........................................................................................ 29
A2.1 Espectros radiantes .................................................................... 29
A2.2 Parámetros estelares ................................................................... 31
3. LA FÁBRICA DE PLANETAS 37
3.1 Colisiones rocosas ............................................................................ 37
3.2 Creando océanos ............................................................................. 44
3.3 Crónica de un trasvase ..................................................................... 47
3.4 Rocas y volátiles: juntos, pero no revueltos ...................................... 50
3.5 Resumiendo ..................................................................................... 54
3.6 Apéndices ........................................................................................ 54
A3.1 Cristalización-solidificación ...................................................... 54
A3.2 Siderófilos-calcófilos-litófilos .................................................... 56
A3.3 Diferenciación de núcleo-manto en la Tierra ............................ 57
A3.4 Presión de la atmósfera primitiva de la Tierra ........................... 58
4. PIELES PLANETARIAS 61
4.1 Entre la tierra y las estrellas ............................................................. 61
4.2 Franja de habitabilidad «activa» ....................................................... 66
4.3 Atmósferas mutantes ....................................................................... 71
4.4 Buscando el O2 .......................................................................................................................................... 77
4.5 Resumiendo ..................................................................................... 80
4.6 Apéndices ........................................................................................ 82
A4.1 Balance energético con albedo y efecto invernadero .................. 82
A4.2 Albedos ...................................................................................... 85
A4.3 Espectroscopia ........................................................................... 86
A4.4 Diagrama de fases del agua, dióxido de carbono y metano ........ 87
A4.5 Energía de escape ...................................................................... 88
A4.6 Procesos fotoquímicos que pueden liberar oxígeno molecular ... 89
5. ROCOSOS VISCOSOS 91
5.1 Escudos magnéticos ......................................................................... 91
5.2 Tectónica estancada y tectónica deslizante ..................................... 100
5.3 Pasado y futuro de la tectónica de placas ....................................... 108
5.4 Resumiendo ................................................................................... 111
5.5 Apéndices ...................................................................................... 112
A5.1 El escudo magnetosférico contra el viento solar ...................... 112
A5.2 Estimación del campo magnético de los exoplanetas ............... 112
A5.3 La convección del manto y el número de Rayleigh .................. 113
A5.4 Serpentinización ...................................................................... 114
6. EL TODO PLANETARIO 117
6.1 El rompecabezas climático terrestre .............................................. 117
6.2 El climatizador planetario ............................................................. 121
6.3 Materia en circulación ................................................................... 125
6.4 ¿Habitabilidad fortuita? ................................................................. 130
6.5 Resumiendo ................................................................................... 133
6.6 Apéndices ...................................................................................... 135
A6.1 El modelo del ciclo del silicato-carbonato ............................... 135
A6.2 ¿Una alternativa al ciclo del silicato-carbonato? ...................... 138
7. EXOMUNDOS 141
7.1 Puntos en el abismo ....................................................................... 141
7.2 Interioridades planetarias .............................................................. 147
7.3 Edenes escondidos ......................................................................... 152
7.4 ¿Hidrógeno y nada más? ................................................................ 154
7.5 Resumiendo ................................................................................... 159
7.6 Apéndices ...................................................................................... 159
A7.1 Exoplanetas. Bases de datos ..................................................... 159
A7.2 Relaciones masa-radio de los exoplanetas
y su momento de inercia .......................................................... 160
8. MATERIA VIVA 163
8.1 CHONPS ..................................................................................... 163
8.2 Materia y recursos ......................................................................... 166
8.3 ALH84001, Gusev, Gale y Yellowknife ......................................... 171
8.4 Resumiendo ................................................................................... 178
8.5 Apéndices ...................................................................................... 179
A8.1 Elementos esenciales para la biosfera terrestre ......................... 179
A8.2 Azufre volcánico ...................................................................... 180
A8.3 Abundancia de la materia en el sistema solar ........................... 181
A8.4 Composición elemental de la Tierra y Marte .......................... 182
A8.5 Erosión y disolución química ................................................... 184
9. VIDA BAJO EL SOL 187
9.1 Extremos confortables ................................................................... 187
9.2 Los metabolismos de la biosfera terrestre ...................................... 197
9.3 Las fotoautotrofias ......................................................................... 201
9.4 Las quimiolitoautotrofias ............................................................... 204
9.5 Las heterotrofias y los ciclos de la materia ..................................... 207
9.6 Resumiendo ................................................................................... 212
9.7 Apéndices ...................................................................................... 213
A9.1 Los tres dominios de la biosfera terrestre ................................ 213
A9.2 Energía. Potenciales redox ....................................................... 214
A9.3 Energía. Fotosíntesis, pigmentos y energía .............................. 216
10. RINCONES EXTRATERRESTRES CONFORTABLES 221
10.1 Marte actual: a) superficie y lagos subglaciales ............................. 221
10.2 Marte actual: b) ¿hay o no hay metano? ....................................... 231
10.3 Lunas heladas .............................................................................. 240
10.4 Exofotosíntesis ............................................................................ 248
10.5 La galaxia habitable ..................................................................... 252
10.6 Resumiendo: epílogo, primer intento ........................................... 256
10.7 Apéndices .................................................................................... 258
A10.1 La superficie de Marte y su historia geológica ....................... 258
A10.2 Metanogénesis y metanotrofias .............................................. 260
A10.3 Geofísicas de las lunas heladas de Júpiter y Saturno .............. 261
11. CREPÚSCULO 263
11.1 Fuera del confort. Equilibrio y retroalimentaciones ..................... 263
11.2 La biosfera inhabilitada: ¿cómo reaccionará la vida? .................... 270
11.3 Epílogo. El exceso de azul ........................................................... 273
11.4 Apéndices .................................................................................... 275
A11.1 La figura 11.1 ........................................................................ 275
12. BIBLIOGRAFÍA PARA PROFUNDIZAR 279
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