¿está cambiando el tamaño de la tierra?

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Page 1: ¿Está cambiando el tamaño de la Tierra?

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Page 2: ¿Está cambiando el tamaño de la Tierra?

PresentaciónEste libro pretende poner al alcance de todos los alumnos de 1º de Bachillerato una cultura científica básica, necesaria para la toma de decisiones reflexiva y crítica en temas actuales con cimientos científico-tecnológicos.

Los contenidos curriculares de la asignatura de C abarcan asuntos tan dispares como el origen y evolución del universo y de la vida, la salud y la enfermedad, el medioambiente y la sostenibilidad, los nuevos materiales o la revolución tecnológica. En este libro han sido estructura-dos en ocho unidades prestando atención tanto a su vertiente social como a la interrelación existente entre ellos.

Además el libro incluye, a modo de prólogo, una unidad introductoria escrita por Carlos Elías, cuyo propósito es doble. Por un lado, explicar qué es la ciencia y qué método utiliza para la generación de conocimiento –estableciendo las diferencias con respecto a los empleados en otras ramas de conocimiento–. Por otro lado, invitar al análisis y a la reflexión para discernir los asuntos con base científica de aquellos desprovistos de fundamento científico.

Cada unidad del libro se compone de varias partes:

• En la sección Ciencia en los medios se proponen artículos extraídos de diver-sos medios de comunicación para invitar al alumnado al estudio de la temática.

• El desarrollo de contenidos se realiza conjugando el lenguaje divulgativo conel rigor científico de forma que resulte atractivo, provechoso y asequible paralos estudiantes de letras y complementario –es decir, no reiterativo– para losde ciencias.

• Enmarcada en la sección Lee, analiza y reflexiona, se presenta una selecciónde textos de fuentes diversas (periódicos, revistas, libros y blogs), acompaña-dos de cuestiones que invitan a una lectura crítica.

• A continuación, se proponen Actividades finales de tipología variada.

• Para concluir, y en exclusiva, se incluye una Entrevista a un científico o pro-fesional relacionado con la ciencia.

Deseamos que esta obra contribuya a avivar el interés y a mejorar la comprensión y el análisis de las cuestiones científico-tecnológicas que afectan al alumno en su vida diaria.www.m

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4 ÍNDICE

................................................................................................................ 71. ¿Qué es ciencia? ................................................................................................................................... 9

2. La ciencia moderna ............................................................................................................................... 11

3. La ciencia como conocimiento público ..................................................................................................... 12

4. Experimentación y predicción ................................................................................................................. 13

5. Pseudociencia: no todo es ciencia ........................................................................................................... 15

6. ¿Por qué es importante saber ciencia? ..................................................................................................... 16

Unidad 1. Nuestro lugar en el universo ................................................................................................. 251. El universo ........................................................................................................................................... 27

2. Polvo de estrellas ................................................................................................................................. 31

3. El sistema solar .................................................................................................................................... 32

4. La Tierra .............................................................................................................................................. 33

5. La Tierra en movimiento ........................................................................................................................ 35

6. Un planeta para la vida ......................................................................................................................... 38

Unidad 2. El origen y la evolución de la vida ......................................................................................... 471. ¿Qué es la vida?.................................................................................................................................... 49

2. La evolución biológica .......................................................................................................................... 52

3. La evolución humana ............................................................................................................................ 56

Unidad 3. La salud y la enfermedad ...................................................................................................... 671. La salud .............................................................................................................................................. 70

2. La enfermedad ..................................................................................................................................... 74

3. Defensas frente a la enfermedad ............................................................................................................. 79

4. Patentes y ensayos clínicos .................................................................................................................... 81

Unidad 4. La revolución genética .......................................................................................................... 891. Historia de la Genética .......................................................................................................................... 91

2. Genoma: el libro de la vida..................................................................................................................... 95

3. Ingeniería genética............................................................................................................................... 96

4. Reproducción asistida ........................................................................................................................... 100

5. Clonación y células madre ...................................................................................................................... 103

6. Bioética .............................................................................................................................................. 105

Unidad 5. Impacto ambiental. El planeta herido .................................................................................... 1131. La sobreexplotación de los recursos ........................................................................................................ 115

2. Las consecuencias de la acción humana ................................................................................................... 125

3. El cambio climático ............................................................................................................................... 129

4. Los riesgos naturales............................................................................................................................. 131

Prólogo. Ciencia y sociedad

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5ÍNDICE

Unidad 6. Hacia una gestión sostenible del planeta ............................................................................... 1411. El problema del crecimiento ilimitado ...................................................................................................... 144

2. Responsabilidad ciudadana ..................................................................................................................... 146

3. El desarrollo sostenible ......................................................................................................................... 147

4. Los residuos ......................................................................................................................................... 152

5. Reinventar las ciudades ......................................................................................................................... 154

6. Los compromisos internacionales ............................................................................................................ 155

Unidad 7. Nuevos materiales para nuevas necesidades ........................................................................... 1631. Definición y clasificación de materiales ................................................................................................... 166

2. Materiales con historia .......................................................................................................................... 168

3. Los materiales del siglo XXI ..................................................................................................................... 171

4. El ciclo de los materiales ....................................................................................................................... 174

5. Los materiales que vienen ...................................................................................................................... 178

Unidad 8. Conectados en la aldea global ............................................................................................... 1871. La sociedad desconectada (off) .............................................................................................................. 189

2. Nos conectamos (on) ............................................................................................................................. 190

3. Tecnologías de la información y la comunicación ...................................................................................... 195

4. Redes e Internet................................................................................................................................... 198

5. La aldea global ..................................................................................................................................... 202

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6 ÍNDICE DE ENTREVISTAS

Margarita Salas Falgueras, bioquímica del Centro de Biología Molecular «Severo Ochoa» (CSIC-UAM) y miembro de la RAE ........................................................................... 24

«La curiosidad nos convirtió en científicos»

Noemí Pinilla-Alonso, astrofísica e investigadora en la NASA .................................... 46

«Desde que sabemos que las estrellas que vemos en el cielo son otros soles, nos preguntamos si alguno podría estar acompañado de un planeta con vida»

José María Bermúdez de Castro, paleontólogo y codirector del proyecto Atapuerca ...... 66

«Cada especie tiene las habilidades que necesita para sobrevivir»

Mariano Esteban, investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CSIC) ................. 88

«Erradicar el virus del sida es un objetivo prioritario, pero hasta que no consigamos una vacuna no podremos lograrlo»

Elena Ibáñez de Sans, investigadora y profesora de Biología Celular en la UAB ............. 112

«Aún me sorprende cómo de una sola célula inicial puede surgir un nuevo individuo, formado por centenares de células diferentes»

Pierre-Yves Cousteau, biólogo dedicado a la conservación marina .............................. 140

«La mitad del oxígeno que respiras se produce en los océanos»

Enrique Yeves, responsable de la Oficina de Información de la FAO en España .............. 162

«La Tierra no es una herencia de nuestros padres, sino un préstamo de nuestros hijos»

Pablo Jarillo-Herrero, profesor del Departamento de Física del MIT ............................ 186

«La nanotecnología causará una revolución tan grande como los ordenadores o Internet»

Nuria Oliver, ingeniera superior de telecomunicaciones ............................................ 214

«Me gustaría llevar puesto un dispositivo inteligente que me ayudase a mejorar tanto mi calidad de vida como la sostenibilidad del planeta»

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1NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO

El universo

Polvo de estrellas

El sistema solar

La Tierra

La Tierra en movimiento

Un planeta para la vida

¿De dónde venimos? ¿De qué estamos hechos? ¿Estamos solos en el universo? Son preguntas trascendentes que po-demos plantearnos cuando miramos al firmamento en una noche estrellada. En esta unidad veremos cómo la explo-ración del cielo y el método científico nos han permitido conocer el origen del espacio y del tiempo, situar nuestro lugar en el universo y concluir que la materia que nos for-ma se originó en las violentas explosiones que ponen fin a la vida de las estrellas. En definitiva, que somos polvo de estrellas que habita sobre un planeta dinámico que ruge.

«Lo más incomprensible del universo es que sea comprensible.»

ALBERT EINSTEIN

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26 NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO1

El origen de todo

Vamos a irnos muy atrás para contar la historia de todo lo que existe. Pero, antes, nos pa-

ramos en 1929, cuando el astrónomo y exboxeador Edwin Hubble demuestra, tras muchas observaciones, que las ga-laxias se alejan unas de otras y que ade-más este desplazamiento aumenta con la distancia: cuanto más distantes, a mayor velocidad se alejan. ¿Cómo explicarlo? Coge un globo y pinta unas galaxias (con unos puntitos vale). Al hincharlo, las galaxias de ese pequeño universo en dos dimensiones se alejarán con el mismo pa-trón que observó Hubble hace ochenta años y que se conoce como la expansión del universo.Y, si el fenómeno de la expansión ya resulta sorprendente, proceda-mos ahora a deshinchar el universo: las galaxias se irán acercando las unas a las otras hasta converger en un punto diminuto de gran densidad. Pues se cree que así empezó todo: hace 13 700 millones de años, toda la materia y la energía estaban contenidas en un punto in�-nitamente denso y pequeño que experimentó una violenta expansión, origen del tiempo, el espacio y todas las agrupaciones de materia. Es lo que conocemos como Big Bang y constituye, hasta la fecha, el esqueleto teórico que mejor explica el origen del universo en el que vivimos. […]A medida que el universo se expandía, la temperatura iba disminu-yendo. Llegó un momento en que los electrones comenzaron a ser atrapados por los núcleos, formando los primeros átomos de hidró- geno y helio, objetos sin carga eléctrica. Así, los fotones dejaron de tener obstáculos con los que interaccionar y comenzaron a viajar por su cuenta: la materia y la radiación se desacoplaron. Esto ocurrió cuando el universo contaba con unos 300 000 años.Desde entonces, aquellos fotones han proseguido su camino sin in-terrupción e impregnan todo el universo en forma de radiación fósil uniforme. Eso sí, su temperatura ha disminuido hasta los 270 ºC bajo cero y se sitúa en la zona de microondas del espectro electromagnéti-co, imposible de observar a simple vista. Pero, para nuestro asombro, podemos detectar esta radiación encendiendo el televisor sin sintoni-zar. Aproximadamente un 1 % de la multitud de puntos que brillan desordenados en la pantalla son el remanente de la gran explosión, emitidos directamente desde el Big Bang a nuestro salón. Esta ra-diación primordial se denominó fondo cósmico de microondas y su uniformidad constituye una de las pruebas de la teoría del Big Bang: sería, y de hecho se ha intentado, muy difícil imaginar una fuente de radiación local que fuera tan uniforme. Cualquiera un poco suspicaz tendrá sus sospechas: ¿cómo se con-vierte ese puré tan bien batido en lo que vemos hoy, grandes vacíos

salpicados por agrupaciones de galaxias en forma de �lamentos? La teoría más aceptada de�ende que pequeñísimas �uctuaciones en la densidad de la ma-terial original fueron el germen de estas estructuras. Es decir, dentro de esa sopa cósmica habría grumos de densidad algo mayor. […]Los astrónomos compararon esas irregu-

laridades con la imagen actual y resultó que los 13 700 millones de años que se le atribuyen al universo son insu�cientes para el desarro-llo de estructuras tan grandes. Hacía falta un aglutinante y se retomó el concepto de materia oscura, que dos astrónomos desarrollaron de forma independiente en los años treinta: Fritz Zwicky y Jan Oort. […]La materia oscura resulta bastante difícil de imaginar: todo lo que vemos, desde nuestro vecino hasta una galaxia, está formado por pro-tones, neutrones y electrones, y constituye lo que se conoce como materia ordinaria (o bariónica, para los cientí�cos). La materia oscu-ra, por el contrario, se compone de partículas exóticas, no brilla –ni emite ni re�eja luz– y tiene una interacción muy débil con la materia ordinaria. Vamos, que no la podemos ver. Por suerte, sí que responde a la gravedad, y así es como puede estudiarse.He aquí cómo la materia oscura soluciona el problema de la falta de tiempo del universo: supongamos que, al principio, hay materia oscu-ra y bariónica en equilibrio. Los cientí�cos creen que la primera tiene unas propiedades de interacción diferentes a la segunda, y empieza a agruparse mucho antes; de ese modo, la materia bariónica tiene el camino preparado y cae sobre los grumos ya formados. Por lo tanto, la materia oscura constituye, además de un misterio (aún no se han identi�cado las partículas que la componen), una de las piezas para que el modelo de universo hoy día aceptado funcione.Si con un elemento extraño no era su�ciente, agárrate porque vienen curvas: a �nales del siglo pasado, los astrónomos descubrieron que el universo vive en la actualidad una etapa de expansión acelerada, y no constante o decelerada como se creía. Esto sería efecto de algo contrario a la gravedad que provoca una repulsión a gran escala y acelera la expansión. Esta antigravedad, conocida como energía os-cura, constituiría el 72 % de la densidad total del universo, aunque se desconoce su naturaleza. El resto del contenido del universo se distribuiría en un 23 % de materia oscura y un 5 % de materia or-dinaria. Así que no solo estamos compuestos de un tipo de materia poco común en el universo, sino que además apenas conocemos qué es lo que lo forma.

Silvia López de Lacalle, «El origen de todo», en Popular Science, 2008

CUESTIONES1. Los conceptos de materia oscura y de energía oscura constituyen, además de un misterio, las piezas para que el modelo de universo

hoy día aceptado funcione. ¿Cómo valoras el hecho de basar un modelo de universo en conceptos aún no identificados?2. En el texto se habla de Jan Oort como uno de los astrónomos que impulsaron el concepto de materia oscura, pero es más conocido por

dar nombre a la nube de Oort. Busca información sobre la nube de Oort y los llamados cometas de ciclo largo, como el cometa Halley.3. ¿Cuántas estrellas se pueden observar en el cielo a simple vista? ¿Y con prismáticos? ¿Todo lo que vemos son estrellas?4. Busca la imagen de la medición de la anisotropía de la radiación cósmica de fondo en Internet. Frente a un universo estable, preciso y

ordenado, se ha confirmado la existencia de pequeñas variaciones de densidad en el universo primitivo como el germen de lo que vemos en la actualidad. ¿Crees que el universo puede ser explicado en todos y cada uno de sus detalles y generalidades?

LA CIENCIA EN LOS MEDIOS

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27NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO 1

1 El universoEl ser humano siempre ha dirigido su vista hacia el firmamento y se ha maravillado ante el espectáculo desplegado ante sus ojos. Pero también ha intentado desentrañar y aprovechar la regularidad de los ciclos de la bóveda celeste. De hecho, cuando en el 4000 a. C. la civilización sumeria observó por primera vez el firmamento de manera sistemática lo hizo para crear un calendario agrícola basado en los movimientos ce-lestes. Así mismo, el comienzo del año solar de los antiguos egipcios venía marcado por la salida de la estrella Sothis –nuestra Sirio– por el horizonte antes del amanecer, momento que coincidía con la crecida anual del Nilo y, por lo tanto, con el principio del periodo de abundancia.

A esto se añade que las edificaciones más emblemáticas de las antiguas civilizaciones (dólmenes, pirámides, círculos de piedra, etc.) se alineaban con estrellas y constelacio-nes y que los astrónomos eran personas respetadas e influyentes. Aunque si algo tenían en común todas estas primitivas culturas es que otorgaban al cielo un carácter sobre-natural, considerándolo morada de dioses cuyos fenómenos obedecían a leyes divinas.

Fueron los griegos los primeros en romper con esta tendencia reconociendo un universo regido por leyes naturales. Con ellos comenzó un camino de búsqueda que concluyó cuando, en el siglo II, Claudio Ptolomeo publicó una obra de trece volúmenes titulada Almagesto, en la que describía un complejo sistema geocéntrico, con la Tierra como centro del universo, que se mantuvo vigente en occidente casi 1 500 años.

Durante el Renacimiento se produjo un cambio sustancial en el modo de entender el cosmos. En primer lugar, a principios del siglo XVI, Nicolás Copérnico demostró que los movimientos celestes son más coherentes si atribuimos una posición central al Sol en vez de a la Tierra (sistema heliocéntrico). Aparentemente, este pensamiento contrade-cía la experiencia cotidiana y fue perseguido hasta que, aprovechando el recién descu-bierto telescopio, Galileo Galilei demostró sin lugar a dudas que la Tierra gira alrededor del Sol, a la vez que construía los cimientos de una ciencia basada en la observación y la experimentación. Su obra influyó en el científico alemán Johannes Kepler, que elaboró tres leyes sobre el movimiento planetario aún vigentes hoy, la primera de las cuales revela que la órbita de los cuerpos celestes es elíptica y no circular. Y poco después, Isaac Newton formuló su teoría de la gravitación universal, que completaba una noción del universo basada en sencillas leyes mecánicas.

Fig. 1.1. Imagen del cielo nocturno en la que se observa la constelación de Orión, fácilmente identificable gracias al cinturón de Orión –las tres estre-llas centrales– y Sirio –la estrella más brillante.

Fig. 1.2. Stonehenge (Reino Unido) es uno de los monumentos milenarios más fascinantes. Sus constructores reunieron cientos de bloques de hasta 26 toneladas para construir dos círcu-los concéntricos en cuyo centro se sitúa la «piedra altar», que se alinea con la «piedra talón», para señalar el punto exacto de la salida del Sol en el solsticio de verano.

Una de las características más evidentes de las estrellas es su luminosidad, que mide la can-tidad de radiación emitida. Se puede relacionar con la masa, el tamaño y la temperatura de la estrella para realizar la clasifica-ción espectral de Harvard, la más utilizada en Astronomía. Dicha clasificación fue creada en 1901 por Annie Jump Cannon, a quien le corresponde también el honor de ser la persona que más estre-llas ha catalogado en la historia. ¡Más de 250 000!

Ten en cuenta

Sirio

Cinturón de Orión

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28 NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO1

1.1 Espacio y tiempo

A principios del siglo XX los científicos habían conseguido elaborar un sólido cuerpo de conocimientos con leyes sobre mecánica, óptica, ter-modinámica, electricidad, magnetismo, cinética, etc. Tanto es así que se pensaba que prácticamente todo había sido descubierto y que tan solo quedaba pendiente rellenar pequeñas lagunas. Pero nadie contaba con las revolucionarias ideas de un inspector técnico de la Oficina Nacional de Patentes de Berna llamado Albert Einstein, que en el año 1905 envió tres breves artículos a la revista Annalen der Physik y cambió para siempre nuestra forma de ver el mundo.

El tercer artículo de Einstein, titulado «Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento», sirvió de base a la teoría especial de la relati-vidad, que aportó dos grandes ideas. En primer lugar, demostró que nada podía superar la velocidad de la luz (300 000 km/s). En segundo lugar, estableció la famosa ecuación E = mc2, que sugiere que masa y energía son dos formas de la misma cosa: la energía es materia liberada y la materia es energía almacenada.

La ecuación E = mc2 es, sin duda, la más famosa y la menos comprendida de la ciencia. Indica una relación de equivalencia entre masa y energía y sugiere que, teóricamente, cualquier cuerpo sería capaz de liberar una ingente cantidad de energía. El problema es que a los humanos no se nos da muy bien convertir materia en energía, que es lo mismo que decir que realizamos esta operación con una eficiencia muy baja. No somos capaces de transformar toda la materia en energía. Por ejemplo, si un hombre de 70 kg de masa pudiera transformar toda su materia en energía, liberararía una cantidad de energía equivalente a 30 000 bombas de hidrógeno, el objeto más energético que hemos fabricado artificialmente.

Sin embargo, tanto los materiales radiactivos como las estrellas consiguen realizar esta conversión con gran eficiencia. Eso implica que son capaces de liberar grandes cantidades de energía en forma de radiación durante mucho tiempo sin que exista una pérdida apreciable de masa, es decir, sin consumirse. Este hecho proporcionó a los astrónomos un universo de miles de millones de años.

Por otra parte, en 1924, un astrónomo llamado Edwin Hubble demostró que lo que se consideraba una lejana nube de gas llamada M31 en la cons-telación de Andrómeda era, en realidad, una galaxia de 100 000 años luz dediámetro y situada a 900 000 años luz de la Tierra. Posteriormente, demostróque no solo existían miles de galaxias, sino que estas se alejaban en todas direcciones. Esto equivale a decir que el universo se está expandiendo.

Fig. 1.3. Imágenes obtenidas por el telescopio espa-cial Hubble (a) de Saturno y sus anillos (b) la nebu-losa Helix (c) y la galaxia del Sombrero (d). (Cortesía: NASA.)

Act iv idades

1> En las páginas de cualquier periódico o revista encon-tramos información sobre astrología, mientras que resulta difícil localizar alguna publicación de conte-nidos astronómicos. a) Define claramente los térmi-nos astrología y astronomía, y delimita los campos de acción de cada una. b) ¿Qué motivos encuentras para explicar semejante disparidad en el acceso a la información? c) ¿Por qué no debemos considerar la astrología como ciencia?

2> Dividid la clase en cinco grupos. Cada grupo debe realizar un mural sobre cada uno de los tipos de teles-copios que existen: ondas de radio, espectro visible, infrarrojos, rayos ultravioleta y rayos X. a) Buscad los más modernos. b) ¿Dónde están situados? ¿En la superficie terrestre u orbitando alrededor? ¿Por qué? c) ¿Qué objetos detecta cada uno? d) Escoged y pre-sentad las imágenes que más os hayan impactado.

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29NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO 1

1.2 Origen y futuro del universo

Si, tal y como descubrió Hubble, el universo se expande, parece lógico pensar que al principio todas las galaxias debían estar concentradas en un punto. La idea fue propues-ta por primera vez en 1927 por un sacerdote y matemático llamado Georges Lemaître. Pero, como tantas otras veces, el mundo necesitó decenios y un par de descubrimientos esenciales para que la hipótesis del Big Bang fuera definitivamente reconocida como teoría en 1965.

A. El Big Bang La teoría del Big Bang nos habla de lo que ocurrió inmediatamente después de la Gran Explosión, que ni fue grande ni fue realmente una explosión. Al principio, el universo estaba lleno de energía con una densidad y temperatura inimaginables. Aproximadamen-te, 10-35 segundos más tarde se produjo una expansión acelerada (inflación cósmica) y, a continuación, la temperatura descendió permitiendo la aparición de las partículas elementales. Transcurridos 300 000 años, dichas partículas se unieron formando los pri-meros átomos. Con el paso del tiempo, algunas regiones ligeramente más densas de la materia, debido a la atracción gravitatoria, fueron compactándose formando estrellas, galaxias y el resto de las estructuras astronómicas que existen actualmente.

La primera prueba que confirma la teoría del Big Bang la aportó el astrónomo VestoSlipher al analizar el espectro luminoso de las galaxias más lejanas. En virtud del efecto Doppler, si una galaxia se acercara hacia nosotros, la veríamos de color azul, mientras que, si la galaxia se alejara de nosotros, la observaríamos de color rojo. Pues bien, invariablemente, miremos donde miremos, las galaxias siempre se observan de color rojo, de lo que deducimos que se alejan de nosotros en todas las direcciones.

La segunda y definitiva prueba a favor del Big Bang se obtuvo por azar en 1965, en los laboratorios Bell de Holmdel (Nueva Jersey, EE. UU.). Allí, dos jóvenes radioastrónomos llamados Arno Penzias y Robert Wilson trataban de utilizar una antena de comunica-ciones, pero siempre obtenían un ruido de fondo persistente que parecía provenir de todas direcciones y que les impedía trabajar. Intentaron eliminar el ruido de todas las maneras posibles, pero seguía allí. Dicho ruido venía a confirmar la idea propuesta por el astrofísico George Gamow, que predijo que la radiación generada en el Big Bang, después de recorrer todo el cosmos, llegaría hasta nosotros en forma de microondas. Y ese era el origen del ruido captado por Penzias y Wilson.

Gracias a Einstein y a su teo-ría general de la relatividad no debemos concebir el Big Bang como una explosión de mate-ria que se aleja para llenar un universo vacío. Tanto el espacio como el tiempo se crearon en ese instante primigenio, pero no como dos magnitudes diferentes, sino como una misma entidad denominada espacio-tiempo. Así pues, es el espacio-tiempo el que se extiende desde hace 15 000 millones de años. Por ello, no tiene sentido preguntarse qué ha-bía antes del Big Bang o qué hay más allá del universo.

Ten en cuenta

Fig. 1.4. Expansión del universo. La sonda WMAP de la NASA, lanzada en 2001, ha ayu-dado a entender cómo evolucionó el universo tras el Big Bang. (Cortesía: NASA.)

WMAP

Expansión aceleradapor la energía oscuraFormación de galaxias,

planetas…EdadoscuraRadiación cósmica

de fondo

Fluctuacionescuánticas

Inflación

Primeras estrellas-400 000 años

Expansión del universo

13 700 millones de años

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30 NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO1

B. El final del universo

Si el Big Bang fue el principio del universo, cabe preguntarse cuál será su final. Para responder a esta cuestión debemos tener en cuenta la densidad de la materia del uni-verso y compararla con un valor denominado densidad crítica.

Por otra parte, los astrónomos se han dado cuenta de que las galaxias se alejan entre sí a una velocidad mucho mayor de la que cabría esperar. La única explicación que han encontrado es que las galaxias deben contener más materia de la que podemos observar. Es la denominada materia oscura, y sus características aún no han sido desveladas. Además, se ha comprobado que el universo, lejos de tener un ritmo constante, sufrió una aceleración en su ritmo de expansión hace 3 000 millones de años. Todo apunta a que la causa de dicha aceleración es la energía oscura, cuya naturaleza y origen tam-bién se desconocen.

Teniendo en cuenta estos dos nuevos elementos, la composición del universo quedaría de la siguiente manera: el 70 % correspondería a energía oscura, el 25 % sería materia oscura y la materia visible (estrellas, planetas, etc.) representaría solo el 5 %.

En la actualidad, los científicos siguen investigando el cosmos tanto a nivel experimentalcomo teórico. La teoría de cuerdas, los multiversos y los espacios multidimensionales son algunos ejemplos de las últimas líneas de investigación.

Fig. 1.5. El futuro del universo.

El universo frenará la expansión y se invertirá el proceso. Dentro de 20 000 millones de años

Big Bang Big Bang Big Bang

Big Crunch

Si la densidad de la materia es igual a la densidad crítica, el universo se expandirá eternamente

La gravedad no será capaz de frenar la expansión. La materia será incapaz de «sujetar»

El futuro del universoDensidad del cosmos superior a la densidad crítica

Densidad del cosmos igual a la densidad crítica

Densidad del cosmos inferior a la densidad crítica

a b c

PAS

AD

OP

RE

SE

NT

EF

UT

UR

O

Big Rip

comenzará un proceso de contracción hasta llegar al Big Crunch o gran aplastamiento

a sus componen-tes, llegando así al Big Rip o gran desgarramiento

Act iv idades

3> El Big Bang se conoce como una «singularidad» a partir de la cual se ori-ginaron el tiempo y el espacio. ¿Podría la ciencia investigar las causas que originaron el Big Bang? Razona y discute los ámbitos sobre los que puede actuar la ciencia.

4> Visionad en clase la charla de la física Patricia Burchat sobre la composi-ción del universo disponible en la web www.ted.com.

3>

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31NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO 1

2 Polvo de estrellasLa teoría del Big Bang predice que los primeros átomos en formarse fueron los más simples, el hidrógeno y el helio, que son también los elementos químicos más abun-dantes del universo, aunque no de la Tierra. Ahora bien, ¿de dónde procede el resto de elementos? De las estrellas, en cuyo interior se producen todos los componentes de la tabla periódica, incluidos los que forman parte de ti en este momento, gracias a unos procesos químicos denominados reacciones termonucleares de fusión.

El proceso comienza cuando frías nubes de gas y polvo comienzan a rotar sobre sí mismas por efecto de la gravedad. Esto provoca que la mayor parte de la materia se concentre en un punto central conocido como protoestrella. El aumento de choques entre las partículas hace que, en unos cuantos millones de años, la temperatura en el núcleo de la protoestrella se eleve tanto que comience a brillar. Decimos entonces que ha nacido una estrella.

A partir de este momento, la estrella comienza a «quemar» su combustible, que no es otro que el hidrógeno. Dos átomos de hidrógeno se fusionan para dar un átomo de helio, generando luz y calor, en un proceso que puede durar miles de millones de años. Una vez consumido el hidrógeno, la estrella se comprime y sintetiza elementos cada vez más pesados: carbono, oxígeno, azufre, hierro, etc. Cuando el núcleo de la estrella no puede contraerse más, tiene lugar una violenta explosión conocida como supernova.

Denominamos nebulosas a las nubes de gas y polvo que, por fenómenos de condensación y agregación de materia, origina-rán las galaxias.En cuanto a las galaxias, son sistemas de miles de millones de estrellas mantenidas juntas por efecto de la gravedad. Nuestra galaxia es la Vía Láctea. Tiene forma de espiral barrada con cuatro brazos, su diámetro ronda los 100 000 millones de años luzy la forman más de 200 000 mi-llones de estrellas.

Importante

Así es la vida de una estrella

GIGANTE ROJA NEBULOSA PLANETARIA ENANA BLANCA

SUPERNOVA

AGUJERO NEGRO

ESTRELLA DE NEUTRONES

Masa menor de 1.4 veces la solar

Masa superior a 1.4 veces la solar

Todo empieza cuando dos átomos de hidrógeno se fusionan en un átomo de helio.

Cuando el hidrógeno de su núcleo se fusiona en helio, se expande.

Expulsa sus capas externas y forma una nebulosa de gas.

La estrella se contrae, se enfría y palidece.

Consumido el hidrógeno, la gravedad comprime el núcleo. Los núcleos de helio se fusionan para producir carbono. Se originan elementos más pesados.

Acabada la fusión, expulsa sus capas externas y forma una nebulosa de gas.

La materia no expulsada por la supernova puede formar un agujero negro.

También puede transformarse en una estrella muy densa compuesta de neutrones.

ESTRELLA MASIVA

PROTOESTRELLA

Fig. 1.6. Evolución de las estrellas.

Act iv idades

5> En el interior de las grandes estrellas se generan, debido a procesos de fusión termonuclear, todos los elementos de la tabla periódica más ligeros que el hierro. ¿Cómo explicas la formación de los elementos más pesados que el hierro?

6> Cuanta mayor cantidad de combustible inicial (hidró-geno) tiene una estrella, menos tiempo tarda en con-sumirlo. Explica esta aparente paradoja.

5>

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32 NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO1

3 El sistema solarEl proceso de formación de las estrellas también es aplicable a nuestro Sol. Ahora bien, ¿de dónde proceden los planetas que giran a su alrededor, incluida la propia Tierra? ¿Y cuál es el origen de satélites, asteroides y cometas?

Para responder a estas cuestiones, a lo largo de la historia se han propuesto diversas teorías que podemos clasificar en dos grupos: las catastrofistas, que planteaban la hipótesis de un pasado violento como causa inicial, y las evolutivas, que postulaban un proceso continuo y ordenado. Actualmente se identifica el origen del sistema solar con el de la Vía Láctea. Gigantescas nubes de gas y polvo comenzaron una turbulenta contracción, formando en su seno grandes remolinos que condensaron la materia para dar lugar a estrellas. A su vez, dentro de estos remolinos surgieron otros más peque-ños capaces de condensarse formando planetas. Si tomamos en cuenta el impacto magnético y gravitatorio del Sol, tenemos la teoría de Hoyle, la más aceptada en la actualidad.

Los astrónomos definen los planetas como cuerpos celestes que orbitan en torno a una estrella, que cuentan con suficiente masa para tener gravedad propia y adquirir forma redonda, y que han despejado las inmediaciones de su órbita. En el sistema solar hay ocho planetas. Y orbitando a su alrededor se encuentran los satélites. Solo Júpiter tiene más de 60 satélites.

Además, alrededor del Sol giran los asteroides, objetos rocosos o metálicos que ocu-pan un cinturón entre Marte y Júpiter. Son fragmentos de planetas que no llegaron a formarse. También existen cometas, pequeños núcleos de hielo y roca rodeados de una atmósfera nebulosa llamada cabellera.

¿Qué futuro le espera al sistema solar? Dentro de 5 000 millones de años, al agotarse el hidrógeno, el Sol crecerá hasta convertirse en lo que se conoce como estrella gigante roja, engullendo a la Tierra en el proceso. Durante los siguientes cien millones de años la gigante roja se expandirá y contraerá varias veces, expulsando capas de gas. Mientras el gas expulsado brilla en forma de nebulosa, el núcleo, convertido en enana blanca, se desvanecerá lentamente a lo largo de millones de años.

Fig. 1.7. En la actualidad se admite que la Luna se formó tras la colisión contra la Tierra de un cuerpo de aproxi-madamente un séptimo del tamaño de nuestro planeta. (Cortesía: NASA.)

Act iv idades

7> Atendiendo al origen del sistema solar:

a) ¿Cabría esperar la existencia de planetas alrededor de estrellas simila-res al Sol?

b) ¿Y alrededor de estrellas mucho mayores que él?

c) Busca información sobre los denominados planetas errantes.

8> Explica y diferencia los términos meteoroide, meteoro y meteorito. ¿Qué es una lluvia de estrellas?

9> Responde a las cuestiones siguientes:

a) Averigua cómo y cuándo se formó la Luna.

b) ¿Cuál es su papel sobre la inclinación del eje terrestre? ¿Qué otros efec-tos tiene sobre la Tierra?

c) ¿Es cierto que la Luna y la Tierra se están alejando? Busca información al respecto.

7>

Teorías catastrofistasEn 1745, Georges Louis de Leclercde Buffon sugirió que el sistemasolar es la consecuencia del cho-que del Sol con un cometa, enten-diendo por cometa un cuerpo de masa similar al Sol. En 1905 surgió la hipótesis pla-netesimal, o de la «cuasicoli-sión», según la cual el paso de una estrella cerca del Sol arrancó parte de su material, que quedó girando alrededor, formando con el tiempo masas sólidas (pla-netesimales) y, posteriormente, planetas.Teorías evolutivasEn 1796, Pierre Simon de Laplace propuso la hipótesis nebular, según la cual, al concentrar-se la nube de gas y polvo, la mayoría de la materia se agru-pó en el centro para formar el protosol mientras una pequeña parte, localizada en la periferia del futuro astro, fue expulsada en forma de anillo de gas, que siguió girando de forma inde-pendiente y se concentró para formar planetas.

Ten en cuenta

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33NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO 1

4 La TierraAceptando la hipótesis de Hoyle, los astrónomos asumen un origen común para el Sol y los planetas hace 4 500 millones de años. En el proceso de formación, la gravedad hizo que los materiales más densos se acumularan en el centro de la nube, mientras que los más ligeros quedaron en el exterior. Este sencillo principio, denominado diferenciación gravitatoria, explica por qué los planetas exteriores del sistema solar son gaseosos y ricos en elementos ligeros, mientras que los planetas interiores como la Tierra son ro-cosos (también denominados telúricos).

4.1 Las capas terrestres

Si aplicamos este mismo principio a la joven Tierra en formación, cabría esperar que el interior terrestre fuera rico en elementos pesados, mientras que en las capas externas deberían abundar los materiales ligeros. Esta es, de hecho, la distribución encontrada de los materiales terrestres. Los elementos más pesados se concentran en el núcleo, rico en hierro y níquel. Los más ligeros se localizan en la capa más externa, la atmósfera.

Pero conocer la estructura y composición de la Tierra no implica entender su funciona-miento. Lejos de ser una masa rocosa fija e inerte que ofrece el mismo aspecto desde hace miles de millones de años, algo ruge en su interior, como bien saben millones de damnificados por catástrofes geológicas en todo el mundo. Es la dinámica terrestre.

Capas terrestresCortezaoceánicaMás densa,estrecha y joven.

LitosferaIncluye la corteza y laparte superior del manto.

CortezacontinentalMás ligera,

gruesa y antigua.

Según su estructura

Composición de la Tierra

Litosfera Capa sólida y

rocosa queconstituye el

exterior terrestre.

CortezaFormada por oxígeno, silicio,carbono, calcio, magnesio…Distinguimos entre corteza continental y corteza oceánica.

MantoOcupa un 82 % del volumen de la Tierra y un 65 % de su masa. Formado en su parte más externa por una roca llamada peridotita.

NúcleoCompuesto sobre todo por hierro y níquel, su parte externa es fluida, mientras que el núcleo interno se considera sólido.

EndosferaEquivalente al núcleo.

Astenosfera Capa fluida sobre la

que se asienta la litosfera, permitiendo su

movimiento. Algunos científicos ponen en duda su existencia.

MesosferaEquivalente al manto

inferior. Pese a ser una capa rígida, permite

cierta fluidez a las rocas.

Otros (níquel, sulfuro, calcio y aluminio).

Según su composición 0 km

6 100 km

2 900 km

6 378 km

Oxígeno

Hierro

Magnesio

Silicio

6 100 km6 100 km6 100 km6 100 km

2 900 km

6 378 km6 378 km6 378 km6 378 km

Fig. 1.8. Distribución de las capas de la Tierra.

http://visibleearth.nasa.gov Excelente página donde puedes encontrar miles de imágenes y animaciones sobre nuestro pla-neta.

En Internet

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34 NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO1

4.2 Dinámica terrestre

Mientras se resolvían algunos misterios de los lugares más lejanos del universo, nues-tro conocimiento de lo que ocurría bajo nuestros pies se encontraba estancado bajo la perspectiva de un planeta estático que no permitía explicar la distribución de las grandes cordilleras y era incapaz de predecir fenómenos como erupciones volcánicas y terremotos. Tampoco se comprendía la coexistencia de rocas de 3 000 millones de años de antigüedad junto a otras de apenas dos millones de años. O cómo habían llegado los fósiles de animales marinos a las cumbres de las grandes cimas calizas del planeta. Incluso por qué los perfiles de los continentes que rodean el océano Atlántico encajan a la perfección como las piezas de un puzle. Hacía falta una nueva perspectiva para entender nuestro planeta.

A finales del siglo XIX, los científicos apostaron por la teoría del enfriamiento-contrac-ción del planeta. Dicha teoría postulaba que la Tierra, al enfriarse, se contrae, y que esta contracción origina en la superficie grietas (fracturas) y pliegues (montañas), al igual que ocurre con una uva que se convierte en pasa. Pese a las carencias evidentes de esta teoría, se mantuvo vigente hasta mediados del siglo XX, sin ofrecer solución a los grandes enigmas planteados.

En 1912, el meteorólogo alemán Alfred Wegener propuso la teoría de la deriva con-tinental, en la que sugería que todos los continentes del mundo habían estado unidos al principio en una única masa terrestre, que denominó Pangea, antes de dispersarse y acabar ocupando sus emplazamientos actuales. De esta manera se explicaba la distribu-ción de rocas idénticas a ambos lados del Atlántico, así como la presencia de los mismos fósiles en Sudamérica, África y Australia.

Act iv idades

10> ¿Por qué crees que resulta tan difícil el estudio di-recto de la corteza terrestre, aparentemente tan acce-sible? Busca información sobre el proyecto Mohole.

11> ¿Cómo explicarías el hecho de que la mayor parte de la información sobre el núcleo terrestre la obtenga-mos de los meteoritos?

10>

Fig. 1.9. Deriva continental.

Durante mucho tiempo se aludió erróneamente a la existencia de «puentes de tierra» para explicar la distribución de los fósiles. En poco tiempo, los mapas de los ma-res antiguos se encontraban ta-pizados de puentes de tierra que iban de Norteamérica a Europa, de Brasil a África, de Australia alSureste Asiático, de Australia a laAntártida… Dichos puentes de tierra, además, se habrían «esfu-mado» posteriormente sin dejar ningún rastro de su existencia.

Ten en cuenta

Fósil: los fósiles son restos de seres vivos o rastros de su acti-vidad conservados en roca.

Vocabulario

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35NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO 1

5 La Tierra en movimientoA principios del siglo XIX, la comunidad científica aún no estaba preparada para la llegadade una teoría nueva como la deriva continental, y menos si lo hacía de la mano de… ¡un hombre del tiempo! Si a eso le añadimos las carencias evidentes de la teoría, como la ausencia de un mecanismo que explicara el desplazamiento de continentes enteros sobre lo que se creía que era un lecho rocoso, no resulta difícil entender la poca acepta-ción que obtuvo la propuesta de Wegener. No obstante, había sembrado una semilla que no tardaría en germinar, y sus ideas terminarían formando parte de una teoría llamada tectónica de placas, aún hoy vigente.

5.1 La expansión del fondo oceánico

En 1944, el geólogo inglés Arthur Holmes comprendió que el calor generado por los pro-cesos radiactivos que ocurren en el interior de la Tierra podía producir corrientes con-vectivas lo bastante fuertes como para desplazar continentes enteros en su superficie.

Otro problema flotaba en el ambiente geológico y requería una urgente solución. Se sabía que los ríos depositaban en los océanos miles de millones de toneladas de materiales erosionados en la superficie. Multiplicando la tasa de deposición anual de estos materiales por el número de años que llevaba produciéndose debería haber 20 kmde sedimentos sobre el fondo marino. Es decir, el fondo marino debería estar varios kilómetros por encima de su superficie actual. ¿Adónde habían ido a parar los sedi-mentos?

La investigación oceanográfica permitió realizar algunos descubrimientos desconcer-tantes, como que la mayor cordillera del planeta se extiende de manera continua a lo largo de 75 000 km y se encuentra sumergida (salvo escasos afloramientos comoIslandia) bajo miles de metros de agua salada. Además, justo en el centro de la cordi-llera se abre una fisura continua de 10 km de anchura, que recibe el nombre de dorsal oceánica.

Posteriormente, estudios de la edad de los sedimentos del lecho marino indicaron que eran tremendamente jóvenes cerca de las cordilleras submarinas, aumentando su edad según nos alejamos hacia la costa, y que en ningún caso superan los 180 millones de años, una cifra muy baja si la comparamos con los miles de millones de años de algunas rocas continentales.

En 1960, Harry Hess, de la Universidad de Princeton, propuso la hipótesis de la expansión del fondo oceánico para explicar todas estas observaciones. En ella asume que continuamente se crea nueva corte-za oceánica a ambos lados de la dorsal oceánica y que se desplaza a medida que se forma nueva corteza. Cuando la corteza llega al límite de los continentes, se hunde en las profundidades en un proceso de-nominado subducción, generando unas estructuras denominadas fosas oceánicas. Posteriores estudios,incluyendo trabajos de paleomagnetismo, han confir-mado esta hipótesis.

Una de las pruebas concluyentes de la tectónica de placas procede del fenómeno de la inversión magnética. El núcleo líquido dela Tierra genera un campo mag-nético que nos protege de los peligrosos rayos cósmicos, pero, por motivos que desconocemos, dicho campo se invierte siguien-do una secuencia que no es regu-lar. Aprovechando que los peque-ños granos de mineral de hierro que contienen las rocas apuntan hacia los polos magnéticos en el momento de su formación, los científicos han averiguado que el campo magnético terrestre se ha reducido para luego invertir su polaridad veinte veces en losúltimos cinco millones de años. En los últimos cien años la in-tensidad del campo magnético terrestre ha disminuido un 5 %.¿Crees que implica esto una pró-xima inversión?

Futuro

Fig. 1.10. Las auroras boreales son fenómenos natura-les causados por la interacción de las partículas cargadas procedentes de las tormentas solares con las partículas de la magnetosfera.

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5.2 Las placas litosféricasEn 1964, bajo los auspicios de la Real Sociedad Geológica, se celebró un simposio en Londres en el que la mayoría de los científicos asumió los principios que implicaba una Tierra con una superficie móvil. Solo faltaba asignarle un nombre. En el año 1968, tres sismólogos norteamericanos (entre otros John T. Wilson, en honor del cual se dio el nombre al ciclo de las rocas –ciclo de Wilson–) publicaron un artículo en el Journal of Geophysical Research en el que proponían llamar a los fragmentos móviles individuales placas litosféricas. Y bautizaron a la nueva teoría como tectónica de placas, una de-nominación que se mantiene desde entonces.Pese a que la tectónica de placas o teoría de la tectónica global no establece princi-pios, sino que otorga un mecanismo explicativo a los movimientos superficiales, pode-mos establecer cuatro grandes consecuencias que conviene recordar:1. La Tierra está dividida en placas que encajan entre sí como las piezas de un puzle.2. Las placas se mueven arrastrando a los continentes consigo.3. La corteza se crea en las dorsales y se destruye en las fosas.4. La mayoría de los fenómenos geológicos (volcanes y terremotos) ocurre en los lími-

tes de placas.

Act iv idades

12> Una isla volcánica se crea en el océano por la activi-dad volcánica asociada a una dorsal. Poco a poco, por la expansión de la corteza oceánica, la isla es «empu-jada» lejos de las corrientes ascendentes de magma, de tal forma que cesan las erupciones. En su lenta deriva por el océano, ¿qué tipo de transformaciones sufrirá nuestra isla?

13> La corteza oceánica se crea en las dorsales y se des-truye en las fosas oceánicas, a través de un proceso

denominado subducción. La placa que subduce y se hunde desciende con un ángulo medio de 45º, pero mientras que en algunos lugares, como la fosa de Perú-Chile, el ángulo de descenso es de pocos grados, en otras zonas, como la fosa de las Marianas, dicho ángulo se aproxima a los 90º. ¿Cómo explicas estas diferencias en el ángulo de descenso? ¿Cuál de las dos zonas experimentará mayores terremotos?

12>

Placa Pacífica Placa

PacíficaPlaca

de Cocos

Placa del Caribe

Placa Arábiga

Placa Iránica

Placa Africana

Placa Indoaustraliana

Placa Filipina

Placa de

Nazca

Placa Sudamericana

Placa Antártica

Placa Norteamericana

Placa Euroasiática

Límite de placa tectónica

Fosa oceánica

Límites divergentesde placas

Límites convergentesde placas

Puntos calientes activos hace más de 10 millones de años

Fig. 1.11. Distribución superficial de las placas litosféricas.

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37NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO 1

5.3 Los fenómenos geológicos a la luzde la tectónica de placas

La tectónica de placas sostiene que el calor generado por los fenómenos radiactivos en el interior terrestre (otra vez E = mc2) produce corrientes de convección capaces de movilizar las grandes placas litosféricas situadas en superficie. Dichas placas, al chocar entre ellas, liberan inmensas cantidades de energía, bien de forma súbita (seísmos), bien de forma continua produciendo la deformación de la corteza (orogenias) o bien fundiendo las capas de roca suprayacentes (vulcanismo).

El poder de la tectónica de placas emana de su inmensa fuerza explicativa para todos los fenómenos geológicos. Pero, para entender en profundidad cómo suceden, debemos tener en cuenta los tipos de límites entre las placas.

Distinguimos diferentes tipos de límites entre placas en función de la dirección en la que se mueven dos placas en sus zonas de contacto.

• Límites divergentes: las placas se separan unas de otras. Es el caso de las dorsales oceánicas. Los bordes divergentes, al ir asociados a corrientes ascendentes de magma caliente, presentan una elevada actividad volcánica, como se puede comprobar en islasoceánicas situadas sobre dorsales (Islandia) o en volcanes continentales asociados a valles de Rift (Kilimanjaro). El proceso de ruptura continental ocurre en cuatro fases:

– Fase 1. Corrientes ascendentes de material caliente abultan y rompen la corteza terrestre. El material que aflora empuja la corteza antigua hacia ambos lados de la grieta, originando la divergencia.

– Fase 2 o de Rift africano. La divergencia genera un valle de Rift rodeado de eleva-ciones que discurren paralelas a cada lado de la grieta. El valle se ensancha hasta romper la antigua corteza continental y se forma nueva corteza oceánica.

– Fase 3 o de mar Rojo. Con el tiempo, el agua inunda el valle, creándose un estre-cho mar que separa el continente en el punto donde antes había estado unido.

– Fase 4 o de océano Atlántico. El estrecho mar se ensancha hasta convertirse en un vasto oceáno.

• Límites transformantes: se produce un deslizamiento lateral entre placas que se mueven en la misma dirección pero en sentidos opuestos. En este tipo de límites, llamados fallas transformantes, ni se crea ni se destruye corteza. Son muy abundan-tes en las dorsales oceánicas, pero también aparecen en zonas emergidas, como la célebre falla de San Andrés. La fricción de las placas va generando tensiones que se liberan de forma súbita, originando grandes seísmos, como el que asoló la ciudad de San Francisco en 1906.

• Límites convergentes: las dos placas chocan la una contra la otra. También se co-nocen como bordes destructivos, pues en ellos se destruye corteza al subducir una placa bajo la otra fundiéndose en la astenosfera. Este tipo de contacto entre placas puede ser de tres tipos, en función de las placas que chocan entre sí.

Act iv idades

14> Tanto el Himalaya como la cordillera de los Urales, que separa Europa de Asia, fueron creados mediante un proceso semejante (obducción). Razona el hecho de que, mientras el Himalaya aún sigue creciendo, los Urales pier-den altura paulatinamente.

15> ¿Qué procesos geológicos locales asociados a la acción de la placa ibérica puedes explicar?

14>

Fig. 1.12. El mar Rojo (arriba) y el valle de Rift africano (centro) son distintas fases del proceso de ruptura continental en una dorsal oceánica. La falla de San Andrés (abajo) es un ejem-plo de límite transformante.

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6 Un planeta para la vidaEs posible que cada vez que pensemos en la dinámica interna de la Tierra nos vengan a la cabeza imágenes de grandes volcanes y devastadores terremotos. Da la impresión de que habitamos un planeta peligroso. Pero nada más lejos de la realidad. De hecho, la dinámica terrestre es precisamente uno de los principales factores que han permitido que la vida pueda desarrollarse y prosperar, junto al excelente emplazamiento de nues-tra órbita alrededor del Sol.

En cuanto a la dinámica interna, ya hemos visto la ventaja de poseer un interior terres-tre tan activo en cuanto a su capacidad de renovar la litosfera. Sin las fuerzas telúricas, capaces de formar nueva litosfera y de destruirla en las fosas submarinas, la superficie de nuestro planeta se encontraría sumergida bajo cuatro kilómetros de agua. Además, el núcleo líquido es el encargado de generar el campo magnético protector que protege a la Tierra de los peligrosos rayos cósmicos, que impedirían la vida.

Por otra parte, orbitamos a la distancia adecuada alrededor de una estrella de tamaño óptimo para permitir la vida. Si orbitáramos un poco más lejos del Sol, todo estaría congelado. Y si girásemos un poco más cerca del astro rey, el agua se habría evaporado y todo estaría calcinado. Además, si el Sol hubiera sido más grande, habría dejado ya de brillar hace varios miles de millones de años, mientras que, si fuera más pequeño, no irradiaría la energía necesaria.

Parece ser, por tanto, que nuestra posición en el sistema solar resulta especialmente afortunada, y que el desarrollo de la vida tal y como la conocemos y, dicho sea de paso, del Homo sapiens, es el resultado de una concatenación de acontecimientos impre-decibles ocurridos en momentos inesperados. Si cualquiera de estos hechos no hubiera tenido lugar, o si hubiera sucedido de otra manera o en otro momento, el resultado sería totalmente diferente. Por ejemplo, si el meteorito que acabó con los dinosaurios no hubiera caído exactamente como, cuando y donde lo hizo, el mundo seguiría domi-nado por los reptiles y los mamíferos corretearían a su sombra como hicieron durante millones de años.

De todo esto se deduce que la Tierra resulta el mejor lugar posible (y, de momento, el único) para el desarrollo de la vida.

Fig. 1.13. El cráter de Chicxulub se formó cuando un asteroide golpeó la costa de la península de Yucatán. La mayoría de los científicos está de acuerdo en que desempeñó un papel clave en la extinción del final del periodo Cretácico, que incluyó a los dinosaurios.

¿Qué consecuencias tendría hoy la caída de un meteorito de 10 kmde diámetro? En primer lugar,entraría en la atmósfera a unavelocidad tal que el aire situado bajo él se comprimiría y aumentaría su temperatura hasta 60 000 K, esdecir, diez veces la temperatu-ra de la superficie del Sol. Unsegundo después chocaría con lasuperficie terrestre causando una onda que arrastraría todo lo que encontrara en 1 500 km a la re-donda. Finalmente, erupciona-rían volcanes, grandes terremo-tos sacudirían la Tierra y un velo de oscuridad debido a las ce-nizas y el polvo cubriría el pla-neta durante 10 000 años. Y no lo veríamos venir porque solo po-demos observar directamente ob-jetos que reflejen la luz del Sol. Localizar un meteorito de 10 km de diámetro con un telescopio desde el espacio es como inten-tar encontrar una moneda en el océano desde un avión.

Futuro

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No obstante, también existen planetas fuera del sistema solar que pueden deparar sor-presas. Además, si el número de exoplanetas localizados en 2009 era de 519, en 2011 la cifra se había elevado hasta 1 235. ¿El motivo? El funcionamiento a pleno rendimiento de la misión Kepler, lanzada en 2009 y dedicada a localizar objetos celestes capaces de poseer agua líquida y, por lo tanto, de albergar vida. Para facilitar dicha tarea, los científicos han propuesto dos índices que permiten medir la habitabilidad de un cuer-po celeste: el ESI (Índice de Semejanza a la Tierra, por sus siglas en inglés), y el PHI (Índice Planetario de Habitabilidad). En el sistema solar, Titán, una luna de Saturno, tiene el PHI más alto (0,64, en comparación con la Tierra que obtendría 1), seguida de Marte (0,59).

Act iv idades

16> Un exoplaneta es un planeta que orbita alrededor de una estrella diferente al Sol.

a) Teniendo en cuenta que emiten menos de una millonésima parte del brillo de su estrella madre, ¿cómo crees que pueden ser detectados por los científicos? Para responder, puedes buscar infor-mación sobre la misión COROT en la web de la Agencia Espacial Europea (ESA), en www.esa.int. También puedes ayudarte de la charla de Lucianne Walkowicz sobre exoplanetas que encontrarás en la web www.ted.com.

b) La presencia de exoplanetas no confirma la exis-tencia de vida en ellos. Recopila información acerca de los indicios que buscan los científicos para detectar vida en otros planetas y sobre el futuro programa Darwin de la ESA.

c) Titán, el mayor de los satélites de Saturno, es un mundo gobernado por las bajas temperaturas

(-179 ºC), con una densa atmósfera de nitrógeno y metano. Sin embargo, es el lugar preferido por los científicos para buscar vida. Investiga acerca de los motivos que tienen los científicos para con-siderar un buen candidato a Titán y recopila otros lugares del sistema solar con buenas condiciones para albergar vida.

d) Algunos científicos han estimado que podemos detectar diez civilizaciones al año, mientras otros refutan que podremos localizar una civilización en la Vía Láctea cada 70 millones de años. En lo que sí están de acuerdo es en que deben de exis-tir unas 5 000 civilizaciones emitiendo señales de radio actualmente en todo el universo observable. Busca información sobre la ecuación de Drake y sus sorprendentes conclusiones.

16>

Ranking de los satélites y planetas más habitables

El Índice Planetario de Habitabilidad (PHI) cuanti�ca cómo de habitable es un planeta o satélite teniendo en cuenta factores tales como si tiene una super�cie rocosa o congelada, si posee atmósfera, si recibe energía –por ejemplo luz de una estrella–, si se ha detectado líquido y si contiene moléculas orgánicas. El valor máximo (1) es para la Tierra.

Titán 0,64

Tierra1

Marte 0,59

Europa 0,49

Gliese 581g0,45

Gliese 581d0,43

Gliese 581c0,41

Júpiter0,37

Fig. 1.14. Planetas y satélites más habitables según baremos de la NASA.

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El acelerador estrecha el cerco al ¡Eureka!

Alicia Rivera |El País | 04/09/2011

El gran acelerador de partícu-las (LHC) de Ginebra está fun-cionando al pleno rendimiento previsto (para su primera fase) y sus mayores detectores han acu-mulado ya los datos de más de70 billones de choques de pro-tones. El complejo científico, diseñado para averiguar cómo se hace la materia a la escala más pequeña jamás alcanzada, está operando sin parar desde marzo de 2010 y miles de físicos llevan meses analizando los datos de los experimentos con total dedi-cación e intensidad. ¿Han descu-bierto ya algo realmente impor-tante? «La física de partículas exige paciencia porque los pro-cesos nuevos son poco corrientes y, para encontrarlos, hace falta tomar muchos datos», responde Rolf Heuer, director del Labora-torio Europeo de Física de Par-tículas (CERN), junto a Ginebra.Indicios, rumores de buenos re-sultados y expectativas, además de mucho entusiasmo y algún jarro de agua fría, se suceden es-tos meses en torno al LHC, en el CERN y en todo el mundo, dado el alcance internacional del pro-yecto. Pero de la nueva partícula elemental, el llamado bosón de Higgs, que sería clave en las teo-rías del universo subatómico y que tanto se aireó en la inaugu-ración del acelerador, no hay un rastro definitivo.«En menos de un año y medio, el LHC ha hecho un barrido com-pleto de toda la física de partí-culas que conocemos, ha entrado en territorio ignoto y ha empeza-do a explorarlo», explica Sergio Bertolucci, director científico del CERN. «Los próximos meses van a ser cruciales.»La verdad es que este verano se ha creado bastante expectación sobre un posible avance signifi-cativo que tal vez podría desem-

bocar en un hallazgo importante a finales de año. Pero los resulta-dos de los experimentos del LHC presentados en una conferencia celebrada a finales de agosto en Bombay (India) han desinflado un poco las esperanzas: al acu-mular y analizar más datos, se han desvanecido los indicios que apuntaban hacia la identificación de Higgs, la partícula que ayuda-ría a explicar el origen de la masa de las demás partículas, algo que la teoría actual del microcosmos no logra hacer.«Creo que para finales de 2012 el LHC sería capaz de cerrar la cues-tión acerca de la existencia o no del bosón de Higgs», dice Fabiola Gianotti, líder de Atlas, uno de los grandes detectores del acele-rador. «No sabemos si puede ser antes, depende de la masa de esa partícula (si es que existe)», aña-de. […]Conviene repasar cómo funcio-na el LHC –que costó alrededor de 3 000 millones de euros– y qué experimentos se hacen para descubrir las nuevas partículas. Si un átomo se entiende vulgar-mente como el no va más de la pequeñez, hay que tener en cuen-ta que la física de partículas se mueve a escala mucho menor. Si un átomo tuviera el tamaño de una catedral (su corteza exterior de electrones), el núcleo atómico sería una mosca volando dentro, recuerda una habitual compara-ción de escala que hacen los cien-tíficos. Y los físicos del CERN (y de otros laboratorios en diferentes países) están mirando no den-tro del núcleo/mosca, sino dentro del mismo, en sus constituyentes fundamentales.El LHC acelera hasta casi la velo-cidad de la luz protones, es decir, átomos de hidrógeno a los que se han arrancado los electrones. Billones de esas partículas –ace-leradas y obligadas a viajar en ha-

ces finísimos por el tubo de alto vacío de 27 kilómetros de acele-rador– se hacen chocar en el cen-tro de los gigantescos detectores que registran las consecuencias de las colisiones, es decir, las nuevas partículas que se crean.«Hoy en día, para ver un mero en el Mediterráneo, hay que bucear bastante profundo, y para ver un mero de mayor peso, más pro-fundo aún», dice el físico teórico Álvaro de Rújula. «Algo parecido pasa si uno busca partículas ele-mentales de masa más y más ele-vada: para crearlas en colisiones de otras partículas, como proto-nes, son necesarios aceleradores (de protones) de mayor y mayor energía. En el caso de las partí-culas –no de los meros– se trata de la ley natural y bien conocida E = mc2 [la archifamosa ecuación de Einstein que relaciona masa y energía]. La energía de una coli-sión frontal de protones puede transmutarse en la masa de par-tículas creadas en ella, y cuanto mayor es la energía de las colisio-

nes, mayor es el rango de masas de partículas hipotéticas que uno puede explorar, creándolas y de-tectándolas.»En el LHC se producen millones de esas colisiones en las que se crean partículas, y muchas de ellas se desintegran casi inme-diatamente formando otras. Por sus trayectorias y propiedades registradas en los detectores, los físicos las identifican y pueden deducir qué leyes las rigen. Pero la mayoría son terreno muy tri-llado ya, nada nuevo, y solo muy excepcionalmente puede surgir una nueva partícula, por lo que los expertos necesitan cantida-des ingentes de datos para ca-zar algo y, más aún, para estar seguros de lo que han cazado. De ahí que a casi nadie extrañela tardanza en surgir los descu-brimientos en el LHC. «Las par-tículas que están ahora en lo alto de la lista de las más buscadas son las de Higgs y las llamadas supersimétricas», continúa De Rújula. […]

LEE, ANALIZA Y REFLEXIONA

Cuestiones

1. Busca información sobre el CERN. ¿Dónde está? ¿Qué países lo com-ponen? ¿Cuáles son sus objetivos? Cita sus principales logros.

2. El alto coste de construcción y mantenimiento del LHC ha su-puesto (y supone) críticas en cuanto a su idoneidad en estos tiempos. ¿Crees justificada la inversión realizada en el gran ace-lerador de partículas? Justifica tu respuesta.

3. La Física de Partículas comprende el estudio de la materia a una escala menor a la del átomo. Realiza un esquema-mural donde se representen las principales familias de partículas subatómicas.

4. El bosón de Higgs es una partícula que permitiría explicar la masa de las demás partículas, pero su existencia es una predic-ción teórica que debe ser demostrada experimentalmente. ¿Se trata, entonces, de una teoría o de una hipótesis?

5. Según los científicos, la no presencia del bosón de Higgs, lejos de suponer un fracaso «sería tan importante y emocionante –tal vez más– como encontrarlo». ¿Estás de acuerdo con esta afirma-ción? ¿Por qué? Valora la importancia de un resultado negativo en ciencia.

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Page 22: ¿Está cambiando el tamaño de la Tierra?

41NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO 1

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Dos terremotos sacuden Lorcay causan ocho muertos

El País | 11/05/2011

Lorca (Murcia). Ocho per-sonas han muerto esta tarde en Lorca (Murcia) y decenas han resultado he-ridas como consecuencia de un terremoto de mag-nitud 5,1, que ha sido pre-cedido de un movimiento sísmico de 4,5, según ha confirmado la Delegación del Gobierno. Uno de los fallecidos es un menor. El delegado del Gobierno, Rafael González Tovar, ha rectificado esta noche la cifra de 10 muertos que ha-bía dado durante la tarde y ha confirmado que son ocho los fallecidos, y otras dos personas se encuen-tran muy graves. Además, la cantidad de heridos as-ciende a la cincuentena.El epicentro se ha locali-

zado en la sierra de Tercia, en el término municipal de la localidad murciana. El seísmo ha provocado más daños entre cinco y 10 kiló-metros al noreste del casco urbano, cerca de la autovía de Murcia, y se ha sentido con fuerza en varias pobla-ciones de la región, como la capital, Mazarrón, Cartage-na y Águilas, e incluso se ha notado en otras provincias como Almería, Albacete y Madrid.[...]De las ocho víctimas mor-tales, al menos tres han fa-llecido golpeadas por una cornisa, según informa La Verdad. Decenas de inter-nos y enfermos han resul-tado heridos en el hospital Rafael Méndez de Lorca y han sido desalojados a cen-tros sanitarios de Murcia, Cartagena y Cieza. El ayun-

tamiento ha habilitado una nave en el lugar donde se celebra habitualmente la feria de Lorca para que los vecinos cuyas viviendas hayan resultado afectadas puedan dormir esta noche.Muchos vecinos permane-cen en la calle ante el temor a nuevos derrumbes. «He sentido un movimiento for-tísimo, con mucho ruido y he pasado mucho miedo», comenta Juani Avellaneda. […] Se ha caído el campa-nario y parte del techo de la iglesia de la Virgen de las Huertas, ha habido daños en el histórico castillo de Lorca y se han caído peda-zos de cornisas como las del Palacio de San Julián. […] El ayuntamiento ha activado el Plan de Emergencias mu-nicipal mientras que el Go-bierno murciano ha puesto en marcha el nivel 2 del Plan de Emergencias ante el Riesgo Sísmico de la Comu-nidad Autónoma de Murcia (Sismimur). Todos los ser-vicios de emergencias han quedado activados.Murcia pertenece a la zona con más actividad sísmica de España. El director de la red sísmica nacional del Instituto Geográfico Na-cional, Emilio Carreño, ha explicado que en el lugar hay «fallas cortas en direc-ción este-oeste y noreste-suroeste». A las 17.05 ha habido un seísmo de mag-nitud 4,5 al noreste de Lor-

ca y a las 18.47 otro temblor de magnitud 5,1. Carreño explica que ha habido da-ños porque ha sido «muy superficial», aunque en esa zona el potencial es que haya un terremoto de has-ta 6,5. Carreño señala que el temblor se ha sentido en algunas zonas de Madrid como Plaza de Castilla o el pueblo de Vallecas, que se asientan sobre yesos, terre-nos que amplifican el tem-blor.En 2005 otro terremoto, en ese caso de 4,6, y con epi-centro en las pedanías altas de Lorca y Bullas, sacudió dos municipios murcianos, sin que se registraran lesio-nes personales, aunque sí se produjeron daños en un número importante de vi-viendas. El seísmo se sintió también en las provincias de Almería, Granada, Jaén, Albacete, Ciudad Real, Ali-cante y Valencia. El Institu-to Geográfico Nacional lo calificó de «levemente da-ñino» y explicó que regis-tró una réplica 10 minutos después de 3,4 grados, que se sintió en la región mur-ciana. No ocurrió lo mismo con las 31 réplicas, de me-nor magnitud, que se regis-traron posteriormente.El terremoto de este miér-coles en Lorca ha sido el suceso más grave de este tipo en los últimos 30 años en España.

Cuestiones

1. Busca información sobre otros grandes seísmos o fenó-menos geológicos ocurridos en España.

2. ¿Qué significa que el terremoto ha sido superficial? ¿Por qué es más dañino?

3. Murcia pertenece a la zona con más actividad sísmica de España. ¿Puedes relacionar este hecho con la tectónica de placas? ¿Qué otras zonas de España poseen las ma-yores actividades sísmicas?

4. ¿Qué son las réplicas de un seísmo? ¿Son siempre de menor magnitud que el seísmo inicial? ¿Por qué a vecescausan más víctimas?

5. El artículo habla de la magnitud del seísmo, pero no es-pecifica el tipo de escala que está utilizando. ¿Crees que debería indicar claramente el tipo de escala de magni-tud empleado? ¿Cuáles son las escalas más utilizadas?

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Page 23: ¿Está cambiando el tamaño de la Tierra?

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Alicia Rivera | El País | 08/07/2011

Ha sido el lanzamiento número 135 y el último de un transbordador.

Cuando el Atlantis y sus cuatro astronautas regresen a la Tierra 12 días después, habrá acabado una era espacial que ha durado 30 años. «Me gustaría aplazar la emoción hasta el momento en que paren las ruedas en la pista de aterrizaje [al volver]: creo que en ese momento nos llegará a todos la sensación del � nal», ha dicho Christopher Ferguson, comandante de esta última misión del Atlantis, que comenzó su viaje en Cabo Ca-ñaveral poco antes de las 17.30 (hora peninsular española).La decisión de acabar con los transbordadores se tomó en la NASA a raíz del accidente del Columbia, en 2003, dando un plazo para completar con estas naves la construcción en órbita de la Estación Espacial Internacional (ISS). Su enorme complejidad –un transborda-dor tiene más de dos millones y medio de piezas móviles–, su alto coste y su peligrosi-dad condicionaron la decisión. Pero todavía ahora se discute en la NASA sobre la oportuni-dad de dicha medida, sobre todo teniendo en cuenta que, a partir de ahora, y hasta que dentro de cinco años no estén listos los nuevos cohetes y cáp-sulas que está desarrollando la industria privada estadouni-dense para ir a la ISS, los as-tronautas de Estados Unidos tendrán que viajar como pasa-

jeros de pago en las cápsulas rusas soyuz. Para algunos es casi un deshonor. Mientras tanto, la NASA, siguiendo el plan del presidente Obama, busca su nuevo horizonte en futuras exploraciones más am-biciosas: asteroides, la Luna y, antes o después, Marte.«El gran legado del transborda-dor es que, aunque no ha lo-grado que los vuelos espacia-les sean como pretendían sus diseñadores, sí los ha hecho mucho más accesibles que cual-quier otro vehículo, ruso o americano, hasta la fecha y creo que merecen el justo res-peto», dice Michael Grif� n, an-terior director de la NASA, el que tomó la decisión de cerrarel programa. Desde luego, nadie cuestiona que un transbordador es un monumento de ingeniería.En el Atlantis van esta vez solo cuatro astronautas, en lugar de los seis o siete habituales. Es

una misión rara, y aplazada varias veces. No se contaba con que llegase a despegar a no ser que lo exigiera una emergencia en el vuelo anterior, que iba a ser el último, y tuviera que ir a rescatar a los astronautas refugiados en la ISS. Pero � -nalmente se aprobó una � nan-ciación extra y se decidió hacer esta última misión de carga.En la bodega del Atlantis van varias toneladas de suministros y repuestos para la estación y se traerán piezas sobrantes allí. Como en esta ocasión no queda ningún transbordador más en activo (el Discovery y el En-deavour se preparan ya para su exhibición en museos), para una emergencia se cuenta con las soyuz. Si en el lanzamiento se produjese algún desperfecto grave en el transbordador, los astronautas se refugiarían en la ISS y volverían en las naves rusas. En estas condiciones,

mejor que sean solo cuatro: Ferguson, Doug Hurley, San-dra Magnus y Rex Walheim.Pese al ambiente de desman-telamiento, la NASA sigue procedimientos normales pa-ra la última misión del  At-lantis.  «Todo el mundo hará su trabajo tan perfectamente como siempre», comenta Mike Leinbach, director de lanza-mientos. «Pero sí, todos sabe-mos que se acerca el � nal; lo sabíamos desde hace tiempo, pero ahora quedan solo unas semanas, no años, y los ánimos son cada vez más sombríos.»En el momento en que ater-rice el  Atlantis  de regreso y llegue la emoción � nal que dice Ferguson, quedarán atrás tres décadas de un programa espacial controvertido y se recordará a los 14 astronau-tas muertos en los acciden-tes del  Challenger  (1986) y del Columbia (2003).

Una era espacial llega a su finTras el último transbordador, la NASA se queda sin navepara sus astronautas

Cuestiones

1. El principal escollo del plan de transbordadores espaciales es su precio. ¿Consideras justificada la inversión de grandes cantidades de dinero en la exploración espacial?

2. El final del programa de transbordadores espaciales supone el inicio de un nuevo programa de exploración espacial. Busca información sobre el sistema de lanzamiento espacial (SLS) y el ve-hículo de transición para usos múltiples (MPCU). ¿Cuáles serán sus primeras misiones?

3. El programa de transbordadores espaciales ha durado 30 años. Busca información sobre los obje-tivos del programa, los nombres de los transbordadores y los principales accidentes que ha sufrido el programa.

4. La principal misión que cumplían hasta ahora los transbordadores espaciales era llevar tripula-ción y carga a la Estación Espacial Internacional (ISS) y regresar a la Tierra con carga no útil. En la página www.estacionespacial.com, en la sección pasos visibles, puedes localizar los pasos que efectuará la ISS sobre tu ciudad. Por grupos, haced una foto a la ISS y realizad un mural. Visualiza también algunos vídeos donde se muestre el día a día de los astronautas. ¿Duermen tumbados o de pie? ¿Cómo se las apañan para beber agua?

5. Con el fin del plan de transbordadores espaciales no desaparece la posibilidad de transportar tripulaciones al espacio. ¿Qué naves son capaces en la actualidad de llevar humanos al espacio?

LEE, ANALIZA Y REFLEXIONA

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Page 24: ¿Está cambiando el tamaño de la Tierra?

43NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO 1

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¿Está cambiando el tamaño de la Tierra?Científicos de la NASA resuelven una pregunta centenaria

y aseguran que nuestro planeta solo se expande 0,1 milímetros al año, el grosor de un cabello humano, algo insignificante

J. de Jorge | ABC | 17/08/2011

Desde los tiempos de Charles Darwin, los científicos se han

preguntado si la Tierra po-día expandirse o contraerse. Esta era la creencia habi-tual hasta que fue aceptada, hace medio siglo, la teoría de la tectónica de placas, que explica los movimien-tos a gran escala de la capa terrestre más externa, la li-tosfera. Pero, incluso así, siguió planeando la duda sobre el cambio de talla del mundo. Ahora, un nuevo es-tudio de la NASA ha termi-nado con esas especulacio-nes. Utilizando un grupo de herramientas de medición espacial y una nueva técni-ca de cálculo, los investiga-dores han confirmado que la parte sólida de nuestro planeta no se expande ni se contrae, a pesar de los mo-vimientos de las placas, los terremotos o las explosio-nes volcánicas. De acuerdo con el estudio, publicado en la revista Geophysical Research Letters, el cam-bio en el radio de la Tierra es de 0,1 milímetros al año, aproximadamente el grosor del cabello humano. Los científicos se interesan particularmente por el ta-maño de la Tierra porque cualquier cambio signifi-cativo en su radio alteraría

nuestra comprensión de los procesos físicos del mundo. Además, resulta fundamen-tal para la rama de la cien-cia llamada  geodesia, que busca medir la forma y el campo de gravedad de la Tierra y cómo estos cam-bian con el tiempo.Para realizar este tipo de mediciones, la comunidad científica mundial estable-ció el Marco de Referencia Terrestre Internacional, que se utiliza en la navegación terrestre, el seguimiento de las naves espaciales o para el estudio de muchos aspectos del cambio climá-tico global, incluyendo el aumento del nivel del mar y los desequilibrios en las masas de hielo en los polos. Sin embargo, la medición de cambios en el tamaño del mundo no ha sido precisa-mente fácil para los científi-cos. Después de todo, no se puede envolver el mundo en una cinta métrica gigante. Por eso, se utilizan herra-mientas muy sofisticadas, como satélites de telemetría por láser –una red de obser-vación mundial que mide, con milimétrica precisión, el tiempo que les lleva a pulsos de luz ultracortos viajar de estaciones terres-tres a satélites especialmen-te equipados con retrorre-flectores–, interferometría de base muy larga –el uso

de varios telescopios para observar un objeto de forma simultánea–, GPS, etc.

Nuevo procedimiento

El equipo de investigado-res encabezado por Xia-ping Wu, del Laboratorio a Propulsión a Chorro de la NASA (JPL, por sus siglas en inglés), aplicó un nuevo procedimiento informático de cálculo para estimar la tasa de cambio en el radio medio de la Tierra sólida en el tiempo, teniendo en cuenta los efectos de otros procesos geofísicos. Estos datos, obtenidos con las técnicas citadas anterior-mente, se combinaron con

las mediciones del satélite GRACE de la NASA y los modelos de la presión del fondo oceánico, que ayudan a los científicos a interpre-tar datos de cambio en la gravedad sobre el océano.¿El resultado? Los científi-cos estimaron que el cam-bio promedio en el radio de la Tierra es de 0,1 milí-metros por año, o aproxi-madamente el grosor de un cabello humano, una tasa considerada estadísticamen-te insignificante. «Nuestro estudio proporciona una confirmación independiente de que la Tierra sólida no es cada vez más grande en la actualidad», dijo Wu.

Cuestiones

1. El autor indica que el radio de la Tierra aumenta en 0,1 mmal año, lo que se considera insignificante. ¿Estás de acuerdo con esta afirmación? Calcula la variación del ra-dio de la Tierra desde la extinción de los dinosaurios hace 65 millones de años.

2. El texto hace referencia a teorías anteriores a la tectóni-ca de placas. Busca información sobre el neptunismo y el plutonismo, así como sobre la polémica generada entre sus partidarios.

3. Hablar del radio de la Tierra supone que la Tierra es una esfera perfecta, pero la realidad no es así. Nuestro pla-neta es una esfera ligeramente achatada por los polos. Busca información sobre los términos geoide y esferoide. ¿Cuál crees que define mejor a la Tierra?

4. ¿Cuál es el punto más alejado al centro de la Tierra (o el punto de la Tierra más cercano al Sol)? No te confundas: no es la cima del monte Everest.

LEE, ANALIZA Y REFLEXIONA

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44 NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO1

Actividades finales1> Observa las siguientes imágenes. Se trata del mismo

astro, el Sol.

Imágenes del Sol captadas por el telescopio solar SOHO en diferentes longitudes de onda: 304 (rojo), 195 (verde) y 171 (azul) angstroms.

a) ¿Por qué son tan diferentes las imágenes?

b) Recopila información e imágenes de los telesco-pios más potentes de la actualidad: Hubble, Chan-dra, Spitzer, Kepler, Soho… ¿Por qué algunos orbi-tan alrededor de la Tierra y otros se sitúan en la superficie terrestre?

2> Ayudándote de la aplicación Google Earth (www.goo-glearth.com):

a) Localiza en Internet las siguientes estructuras terrestres: Gran Rift africano, falla de San Andrés y volcán Sneffels de Islandia.

b) Emplea la utilidad Sky y localiza los siguien-tes objetos celestes: planetas del sistema solar, galaxia del Sombrero y nebulosa del Caballo. ¿Por qué algunos objetos celestes tienen una M delante y otros se nombran con las siglas NGC?

c) Cambia a la opción Moon (Luna, en inglés) y encuentra el lugar del alunizaje de la nave Apo-lo XI.

d) Finalmente, accede a Marte a través de la aplica-ción y contempla el volcán más grande del sis-tema solar (el monte Olimpo), localiza la sonda Mars Pathfinder y observa la vista imperial. ¿No te resulta extrañamente familiar?

3> ¿Desde cuándo y por qué Plutón ya no es considerado un planeta? Busca información sobre los plutinos.

4> Los seísmos liberan súbitamente una cantidad enor-me de energía. Dicha energía se propaga elástica-mente en todas las direcciones desde el foco (hipo-centro) en forma de ondas sísmicas que son recogi-das por un sismógrafo, que genera un gráfico llamado sismograma. En la Figura 1 puedes observar un sis-mograma típico.

Ondas superficiales

Primeraonda P

Primeraonda S

⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩

Fig. 1. Sismograma.

El tiempo transcurrido entre la llegada de la primera onda P y la primera onda S se utiliza para determinar la distancia al epicentro según la gráfica de la Figu-ra 2.

Distancia al epicentro (kilómetros)

Inte

rval

o P

-S (m

inut

os)

1000 2000 3000 mi10

98

765

43

2

10 1000 2000 3000 4000 5000

Distancia de llegadade las ondas P y S

Fig. 2. Representación distancia-tiempo.

a) Busca información sobre los diferentes tipos de ondas sísmicas.

b) Define hipocentro, epicentro, sismógrafo y sismo-grama.

c) ¿A qué distancia se localiza el epicentro? ¿Es sufi-ciente esta información para localizarlo?

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Page 26: ¿Está cambiando el tamaño de la Tierra?

45NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO 1

5> Algunas personas predicen que California se hundirá en el océano. ¿Es compatible esta idea con la tectó-nica de placas?

6> Mirando al norte desde las latitudes medias del hemisferio norte, uno se encuentra con las mismas estrellas en cualquier época del año. Es la región cir-cumpolar, ocupada por estrellas que giran alrededor del polo norte celeste sin llegar nunca a ocultarse. Para localizar el polo norte celeste hay que situar la estrella Polar. Para ello, deberás escudriñar el cielo hasta encontrar una constelación denominada Osa Mayor, que se distingue muy bien porque seis de sus estrellas son de magnitud 2 –a simple vista no pode-mos ver estrellas de más de magnitud 6–. Si traza-mos una línea imaginaria que una las dos estrellas más occidentales (Merak y Bubhe), llegaremos a la estrella Polar, que a su vez pertenece a otra conste-lación denominada Osa Menor, formada por estrellas

de menor brillo. Localizada entre las dos osas, pode-mos reconocer la cola de la constelación del Dragón. Una pequeña estrella localizada en la cola del Dragón, Thuban, representaba el polo norte celeste hace 5 000 años, como bien sabían los egipcios. La última cons-telación visible, Casiopea, reconocible por su forma de W, también puede servirnos para localizar la estre-lla polar.

El resto de constelaciones son visibles solo durante algunas épocas del año. Por eso hablamos del cielo de primavera, de verano, de otoño y de invierno.

a) Localiza las constelaciones nombradas en el texto. Sitúa también Perseo y Orión.

b) Busca información sobre el movimiento de prece-sión de la Tierra.

c) ¿Quién era Casiopea? Busca información sobre su leyenda.

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46 NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO1

Pregunta. ¿Cuáles son los principales mis-terios aún no resueltos sobre el universo?Respuesta. A pesar del gran desarrollo ex-perimentado por la astro�ísica en el siglo ��,todavía hay muchos frentes abiertos. Por ejemplo, el Sol, tan cercano, aún guarda un gran secreto: ¿por qué la temperatura de su corona es millones de kelvins superior a la de su super�icie? El origen de los rayos cósmicos ultraenergéticos, entender cómo se forman los agujeros negros y caracterizar la energía oscura son otros retos importantes. En el sis-tema solar, la constatación de que el hielo de agua es más común de lo que creíamos nos lleva a intentar detectar hielo en los planetas extrasolares y, quién sabe, tal vez incluso a en-contrar vida extraterrestre.P. Y usted precisamente busca hielo en el sistema solar… R. Sí, concretamente en los cuerpos menores del sistema solar, es decir, en satélites de los planetas gigantes, transneptunianos, planetas enanos y asteroides. Por cierto, que el expla-neta Plutón es uno más de una serie de cuer-pos helados, entre los que tiene como geme-los a Makemake y Eris (dos planetas enanos). P. Solemos oír hablar de asteroides en los medios cuando se acercan demasiado a la Tierra. Pero a los astro�ísicos os interesan por muchos otros motivos. R. Tanto los asteroides como los transnep-tunianos son los restos menos procesados de las etapas en las que se originó el sistema solar. Es decir, son los ladrillos con los que se formaron el Sol y los planetas, de ahí su interés. Observar y estudiar los asteroides es como lanzar una mirada al pasado: puede ayudarnos a entender las primeras etapas de formación del sistema solar, que es nuestra casa. Y nos proporciona información para el estudio de los nuevos sistemas solares que se están descubriendo en este momento.P. ¿Por qué es tan interesante buscar vida en otros planetas?R. Desde que el ser humano sabe que las estrellas que ve en el cielo son otros soles, se cuestiona si alguno de ellos podría estar acompañado de un planeta que albergara vida. Muchos de los últimos avances tecno-lógicos facilitan la tarea de la búsqueda de

Entrevista

«Desde que sabemos que las estrellas que vemosen el cielo son otros soles, nos preguntamos si alguno

podría estar acompañado de un planeta con vida»

ASÍ EMPEZÓ TODO

«Con nueve años me castigaron en un campamento porque levanté por la noche a todos mis compañeros de cuarto para enseñarles un punto naranja en el cielo», recuerda Noemí Pinilla-Alonso, que nació en Asturias. Fue entonces cuando su madre le explicó que era Marte, un planeta y no una estrella. «Esa curiosidad, junto con mi interés por las ciencias y un poco de tozudez, me acabaron conduciendo a la astrofísica», confiesa la investigadora, que ha trabajado durante algunos años en el Instituto de Astrofísica de Canarias y ahora investiga en Estados Unidos.

Noemí Pinilla-Alonso, astrofísica e investigadora en la NASA

Recomienda…

Un libro: Anochecer, de Isaac Asimov.Una película: Tiempos modernos, de Charles Chaplin.Un personaje: mejor tres. Thelonious Monk,Pablo Picasso y Albert Einstein, genios en continuo proceso creativo, siempre forzando al cerebro humano a sobrepasar los límites en los que se encuentra cómodo.

señales de vida fuera de la Tierra. Siendo los cientí�icos personas curiosas por naturaleza, ¿cómo no íbamos a esforzarnos por detectar-las? La búsqueda de vida en otros planetas no es más que el intento de averiguar si estamos solos o no en este vasto universo.P. ¿Cree que la encontraremos? ¿Se atreve a vaticinar cómo será en caso a�irmativo?R. Creo que, aunque nuestras posibilidades sean pocas, pondremos todo lo que esté a nuestro alcance en encontrarla. El Instituto SETI es una muestra de ello: numerosos cien-tí�icos unidos en el empeño de caracterizar formas de vida que puedan sobrevivir en am-bientes que a nosotros nos parecen inhóspi-tos, y a la detección de señales que otras civi-lizaciones puedan enviar. No, de�initivamente no me atrevo a vaticinar cómo sería esa vida si existiera. Además, nuestra imaginación está terriblemente determinada por el cono-cimiento que tenemos, de modo que si me pusiera a imaginar posiblemente me saldrían hombrecillos de algún color, con grandes ce-rebros y un poco de mal genio… ¿Os suena?P. Trabajar en la NASA, ¿qué le ha supuesto?R. Ha sido una gran experiencia. La NASA si-gue siendo una especie de lugar de peregrina-ción ante el que todo estudioso del universo siente una especial atracción. Trabajar codo con codo con los mejores y que estos te con-sideren una colega es un reto. Y compartir conversación con aquellos que contribuyeron a construir el escenario cientí�ico en el que nos movemos hoy en día supone un placer inmenso.

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