La Tierra informe

Este artículo pretende contestar lo más satisfactoriamente posible la siguiente pregunta, basada en el libro del Génesis: ¿Cómo era y cómo surgió la Tierra prebiótica más primitiva?

Según el Génesis: "En el principio Dios creó los cielos y la tierra. Ahora bien, resultaba que la tierra se hallaba sin forma y desierta y había oscuridad sobre la superficie de la profundidad acuosa; y la fuerza activa de Dios se movía de un lado a otro sobre la superficie de las aguas" (capítulo 1, versículos 1 y 2). Esta situación, referida a nuestro planeta y desde el punto de vista del relato sagrado que estamos considerando, corresponde a un tiempo anterior al surgimiento de cualquier forma de vida.

Si leemos detenidamente el capítulo 1 del Génesis, veremos que las primeros seres vivientes terrestres que se mencionan pertenecen al reino vegetal, y no se habla de ellos hasta bien entrado ya el Tercer Día Creativo.

Por tanto, se supone que los dos primeros Días Creativos, cuya duración ignoramos pero que sospechamos debieron haberse extendido al menos por muchos miles de años, entraban dentro de lo que pudiéramos denominar LA TIERRA PREBIÓTICA, es decir, la etapa de la historia natural de nuestro planeta anterior al aparecimiento de la vida en él.

Pues bien, todavía más remoto en el pasado que el Primer Día Creativo debió ser el periodo mencionado en el Génesis con las siguientes palabras: "La tierra se hallaba sin forma (es decir, informe) y desierta y había oscuridad sobre la superficie de la profundidad acuosa".

La Tierra informe.

En el artículo G005 (La creación del universo) se explica lo siguiente: «Cuando Moisés escribió las primeras palabras del Génesis no hay evidencia alguna de que él supiera más de astronomía de lo que era común en su época, es decir, lo que la gente entendía que son la "tierra" (en minúsculas) o suelo plano que pisan los pies del hombre y los "cielos" o todo aquello que podía verse sobre el aire y hacia arriba (respecto a la tierra firme). Tampoco los devotos antepasados de Moisés, de quienes quizá él recibió una porción más o menos grande del atesorado relato ancestral del Génesis, debieron poseer lógicamente mejores y más adelantadas nociones del cosmos, a juzgar por el legado intelectual que transmitieron y por los hallazgos arqueológicos antiguos que se han descubierto. Así, pues, lo que Moisés declaró en las primeras palabras del Génesis fue, a todas luces, que la tierra que pisan nuestros pies y los cielos que ven nuestros ojos tuvieron un comienzo o principio en la corriente del tiempo, o sea, que son elementos creados y no han existido siempre».

En consecuencia, cuando Moisés escribió que "la tierra se hallaba sin forma y desierta y había oscuridad sobre la superficie de la profundidad acuosa" (Génesis, capítulo 1, versículo 2, primera parte), dicha "tierra" debe ser, según el artículo G005 supracitado: «El "suelo" que pisan nuestros pies, y también el que pisó Moisés y sus ancestros, […] una fina capa que recubre a la denominada "corteza" terrestre. Su espesor es mínimo en comparación con el de la "corteza", pero a él está ligada la vida en general y la existencia del hombre en particular».

Así, pues, el que el "suelo" terrestre estuviera "sin forma" (informe) da a entender que carecía de los elementos que habitualmente componen un paisaje: montañas, valles, ríos, lagos, playas, bosques, vegetación, poblados, manadas de animales, bandadas de aves, etc. Nada de esto existía, o sea, ninguna cosa que un pintor paisajista pudiera dibujar en un cuadro. Tal vez por ello, el versículo sigue diciendo que "la tierra (el suelo)" estaba "desierta"; pues, como sabemos, un "desierto" constituye un paisaje muy pobre, especialmente si lo único que hay es arena y nada más.

El versículo también dice que "había oscuridad sobre la superficie de la profundidad acuosa". Por lo tanto, cabe preguntarse: ¿Qué "profundidad acuosa" era ésa, y qué "oscuridad" es la que menciona el texto?

El vocablo hebreo para "profundidad acuosa" es "thehóhm", que también puede significar "aguas agitadas" u "océano primitivo". En griego el término es "abýssou", que se traduce "abismo"; y en latín, que en este caso es tributario del griego, es "abýssi". Éstos son, por orden decreciente de antigüedad, los idiomas en los que nos ha llegado el Génesis.

Para tratar de averiguar algo más respecto a ello, nos vemos obligados a buscar información en las fuentes geológicas que explican la cosmogonía terrestre, pero con la precaución de no dar pábulo a teorías arbitrarias y dogmáticas que colisionan contra el registro sagrado.

El universo material.

Con auxilio de la Wikipedia, podemos decir que el Universo Material es la totalidad del espacio y del tiempo que pertenecen al dominio de la materia, así como todas las formas de materia, energías e impulsos, y también las leyes y las constantes físicas que las gobiernan.

Las observaciones astronómicas más recientes indican que el Universo Material tiene una edad de aproximadamente 14 mil millones de años, y por lo menos 93 mil millones de años luz de extensión. El evento que se cree que dio inicio a dicho universo se denomina Big Bang (Gran Explosión): un instante en el que toda la materia y la energía del universo observable pasó de estar concentrada en un punto cuasi adimensional (o singularidad cósmica de densidad infinita) a expandirse inflacionariamente creando el espacio y el tiempo del susodicho universo.

Después del Big Bang, el Universo Material comenzó a expandirse para llegar a su condición actual, y, al parecer, lo continúa haciendo. Los últimos datos astronómicos han demostrado que esta expansión se está acelerando, y que la mayor parte de la materia y la energía de dicho universo es fundamentalmente diferente de la observada en la Tierra, y además no es directamente observable. Por este motivo, se les denomina "materia oscura" y "energía oscura". Por otra parte, la imprecisión de las observaciones actuales ha limitado las predicciones científicas sobre el destino final del susodicho universo.

Los experimentos sugieren que el Universo Material se ha regido por las mismas leyes físicas, constantes a lo largo de su extensión e historia. La fuerza dominante en las grandes distancias cósmicas es la Gravedad, y la Relatividad General es actualmente la teoría más exacta en describirla. Las otras tres fuerzas fundamentales (nucleares débil y fuerte, y electromagnetismo), y las partículas en las que actúan, son descritas por el Modelo Estándar. Este universo tiene por lo menos tres dimensiones del espacio y una del tiempo, aunque experimentalmente no se pueden descartar dimensiones adicionales muy pequeñas. El espacio tiene una curvatura media diminuta, de manera que la geometría euclidiana es, como norma general, exacta en todo el susodicho universo.

Durante la era más temprana del Big Bang, se cree que el Universo Material era un caliente y denso plasma. Según avanzó la expansión, la temperatura cayó a ritmo constante hasta el punto en que los átomos se pudieron formar. En aquella época, la energía de fondo se desacopló de la materia y fue libre de viajar a través del espacio. La energía sobrante continuó enfriándose al expandirse el mencionado universo y hoy forma el fondo cósmico de microondas. Esta radiación de fondo es remarcablemente uniforme en todas direcciones, circunstancia que los cosmólogos han intentado explicar como reflejo de un periodo temprano de inflación cósmica después del Big Bang.

Hasta hace poco, la primera centésima de segundo tras el inicio del Big Bang era más bien un misterio, impidiendo a los científicos describir exactamente cómo era el Universo Material más primitivo. Los nuevos experimentos en el RHIC, en el Brookhaven National Laboratory, han proporcionado a los físicos una luz en esa cortina de alta energía, de tal manera que pueden observar directamente los tipos de comportamiento que pueden haber tenido lugar en ese instante. En estas energías, los Quarks que componen los protones y los neutrones no estaban juntos, y una mezcla muy densa supercaliente de Quarks y Gluones, con algunos Electrones, era todo lo que podía existir en los microsegundos anteriores a que se enfriaran lo suficiente para formar el tipo de partículas de materia que observamos hoy en día.

Los rápidos avances acerca de lo que pasó después aportan mucha información sobre la formación de las galaxias. Se cree que las primeras galaxias (protogalaxias primitivas) eran débiles "galaxias enanas", que emitían tanta radiación que separarían a los átomos gaseosos de sus electrones. Este gas, a su vez, se estaba calentando y expandiendo, y tenía la posibilidad de obtener la masa necesaria para formar las grandes galaxias que conocemos hoy. Dichas galaxias primigenias (protogalaxias primigenias o primitivas) iniciarían su formación unos mil millones de años después del Big Bang, o hace aproximadamente 13·109 años.

La cronología cosmogónica, según los datos científicos disponibles actualmente, quedaría esquematizada así, a grandes rasgos:

– Hace aproximadamente 14·109 años dio comienzo el Big Bang.

– Hace aproximadamente 13·109 años dio comienzo la formación de protogalaxias primitivas .

– Hace aproximadamente 5·109 años dio comienzo la formación del Sistema Solar, al presente formado básicamente por el Sol y sus planetas, entre los que se encuentra la Tierra.

– Hace aproximadamente 4'5·109 años dio comienzo la formación del planeta Tierra.

– Hace aproximadamente 2·109 años dio comienzo la formación del océano primitivo, que aparentemente coincide con lo que el Génesis llama "la profundidad acuosa".

El Universo observable (o visible), que consiste en toda la materia y energía que podía habernos afectado desde el Big Bang, dada la limitación de la velocidad de la luz, es ciertamente finito. La distancia (más exactamente, "distancia comóvil"; véase el artículo G007, "Antes del principio", página 3) al extremo del Universo visible ronda los 46 500 millones de años luz en todas las direcciones desde la Tierra. Así, el Universo visible se puede considerar como una esfera perfecta con la Tierra en el centro, y un diámetro de unos 93 000 millones de años luz.

En nuestro Universo las distancias que separan los astros son tan grandes que, si las quisiéramos expresar en metros, tendríamos que utilizar cifras extremadamente grandes. Debido a ello, se utiliza como unidad de longitud el año luz, que corresponde a la distancia que recorre la luz en un año en el vacío (unos 300 000 kilómetros por segundo).

Actualmente, el modelo de Universo Material más comúnmente aceptado es el propuesto por Albert Einstein en su teoría de la Relatividad General, en la que ofrece un universo "finito pero ilimitado", es decir, que, a pesar de tener un volumen medible, no tiene límites; de forma análoga a la superficie de una esfera, que es medible pero ilimitada (sin límites definibles). En otras palabras, el Universo Material no tiene cotas espaciales, de acuerdo al modelo estándar del Big Bang, pero sin embargo debe ser espacialmente finito (compacto). Esto se puede comprender utilizando una analogía en dos dimensiones, como hemos dicho: la superficie de una esfera que no tiene límite, pero tampoco tiene un área infinita. Es una superficie de dos dimensiones, con curvatura constante en una tercera dimensión.

El Universo observable actual parece contener una densidad masa-energía equivalente a 9,9 × 10-30 gramos por centímetro cúbico. Los constituyentes primarios parecen consistir en un 73% de energía oscura, 23% de materia oscura fría y un 4% de átomos. Así, la densidad de los átomos equivaldría a un núcleo de hidrógeno sencillo por cada cuatro metros cúbicos de volumen. La naturaleza exacta de la energía oscura y la materia oscura fría sigue siendo un misterio. Actualmente se especula con que el Neutrino (una partícula muy abundante en nuestro universo), tenga, aunque mínima, una masa. De comprobarse este hecho, podría significar que la energía y la materia oscuras no existen (esto es, corresponderían a la multitud de neutrinos).

Durante las primeras fases del Big Bang, se cree que se formaron las mismas cantidades de materia y antimateria. Materia y antimateria deberían eliminarse mutuamente al entrar en contacto, por lo que la actual existencia de materia (y la ausencia de antimateria), en nuestro universo, supone una violación de la simetría CP (véase Nota abajo), por lo que puede ser que las partículas y las antipartículas no tengan propiedades exactamente iguales o simétricas, o puede que simplemente las leyes físicas que rigen nuestro universo favorezcan la supervivencia de la materia frente a la antimateria. En este mismo sentido, también se ha sugerido que quizás la materia oscura sea la causante de la bariogénesis (véase la misma Nota, abajo) al interactuar de distinta forma con la materia que con la antimateria.

NOTA:

En física de partículas, la violación CP es una violación de la simetría CP, que representa un papel importante en cosmología. Esta violación puede explicar, por ejemplo, por qué existe más materia que antimateria en nuestro Universo. La violación CP fue descubierta en 1964 por James Cronin y Val Fitch, quienes recibieron el Premio Nobel por este descubrimiento en 1980.

La simetría CP se basa en la composición de la simetría C (de carga) y la simetría P (de paridad) . La primera afirma que las leyes de la física serían las mismas si se pudiesen intercambiar las partículas con carga positiva con las de carga negativa. La simetría P dice que las leyes de la física permanecerían inalteradas bajo inversiones especulares, es decir, el universo se comportaría igual que su imagen en un espejo. La simetría CP es una suma de ambas. La interacción fuerte, la gravedad y el electromagnetismo tienen simetría CP, pero no así la interacción débil, lo cual se manifiesta en ciertas desintegraciones radiactivas.

En cosmología física, la "bariogénesis" es el término genérico utilizado para referirse a los hipotéticos procesos físicos que produjeron una asimetría entre bariones (éstos son básicamente los neutrones y los protones, aunque también otras partículas inestables o de vida muy corta, pero todas ellas constituyen la materia de nuestro universo o materia bariónica, la cual puede dar átomos de todo tipo, y, por tanto, cualquier tipo de materia. Su contraria es la materia no bariónica, que puede estar formada por neutrinos o electrones libres, o incluso por especies extrañas de materia oscura no bariónica, tales como partículas supersimétricas, axiones o agujeros negros) y anti-bariones durante los primeros instantes de la creación del universo material, resultando en cantidades elevadas de materia ordinaria residual en nuestro universo hoy en día.

Es de notar que si no fuera por la disparidad observada entre bariones y anti-bariones, es cuestionable que realmente existiera materia que permitiera vida capaz de observarla. Éste es un argumento común presentado en respuesta a preguntas del tipo "¿Por qué el universo es así?", conocido como el Principio Antrópico.

El principio antrópico (de "anthropos", que significa "hombre", en griego) es un principio que se suele enunciar como sigue: "El mundo es necesariamente como es porque hay seres humanos que se preguntan por qué es así". Es decir, nuestro universo tiene que ser consistente con la existencia del ser humano. En otras palabras: "Si en el Universo Material se deben verificar ciertas condiciones para nuestra existencia, dichas condiciones se verifican ya que nosotros existimos".

La revista DESPERTAD de fecha 22-1-1996, páginas 11 a 14, editada por la Sociedad Watchtower Bible And Tract, comenta, en relación con el Principio Antrópico:

«DESPUÉS de contemplar las estrellas en una noche oscura y despejada, entramos en casa, deslumbrados y con frío, cavilando sobre esa inmensa belleza y sobre una multitud de preguntas. ¿Por qué existe el universo? ¿De dónde surgió? ¿Cuál es su destino? Muchos han tratado de responder a estas preguntas.

Tras cinco años de investigaciones cosmológicas que lo llevaron a conferencias científicas y centros de investigación por todo el mundo, Dennis Overbye, escritor de artículos científicos, aludió a una conversación que tuvo con Stephen Hawking, físico de fama mundial: "En el fondo, lo que yo quería saber era lo que siempre había deseado saber de Hawking: adónde vamos cuando morimos"…

John Boslough, otro escritor de artículos científicos, dijo que como la gente ha abandonado la religión, los cosmólogos y otros científicos se han convertido en "el sacerdocio perfecto de una era secular. Ellos, y no los líderes religiosos, revelarían gradualmente todos los secretos del universo, no a modo de manifestación espiritual, sino en la forma de ecuaciones indescifrables para todos, menos para los escogidos". Ahora bien, ¿revelarán los cosmólogos todos los secretos del universo y responderán a todas las preguntas [fundamentales] que han inquietado a la humanidad por siglos?

¿Qué están revelando actualmente? La mayoría de ellos defienden alguna versión de la "teología" del Big Bang —que se ha convertido en la religión secular de nuestra época—, aunque no dejan de discutir sobre los detalles. "Sin embargo —comentó Boslough—, en el contexto de las nuevas y contradictorias observaciones, la teoría del Big Bang empieza a parecerse cada vez más a un modelo demasiado simplista que busca un suceso inicial. A principios de los años [1990], el modelo de Big Bang era […] cada vez más incapaz de responder a las preguntas más fundamentales". Y añadió que "bastantes teóricos han expresado la opinión de que no resistirá hasta el fin de la década".

Tal vez algunas de las conjeturas cosmológicas actuales acabarán siendo ciertas, o tal vez no; así como tal vez estén formándose planetas en el misterioso resplandor de la nebulosa de Orión, o quizás no. Lo que no puede negarse es que nadie en la Tierra lo sabe a ciencia cierta. Hay muchas teorías, pero los que son observadores sinceros se hacen eco de la observación sagaz de Margaret Geller de que a pesar de toda la palabrería, parece que se ha olvidado algo fundamental en el concepto que la ciencia tiene hoy día del cosmos…

La mayoría de los científicos —lo que incluye a la mayoría de los cosmólogos— concuerdan con la teoría de la evolución. Les cuesta aceptar que la creación revela inteligencia y propósito, y se estremecen con la simple mención de que Dios es el Creador. Se niegan a pensar siquiera en semejante "herejía"… Su deidad creativa es la Casualidad. Pero a medida que aumenta el conocimiento, y que bajo el creciente peso de éste se derrumban la casualidad y la coincidencia, los científicos empiezan a recurrir cada vez más a palabras prohibidas como "inteligencia" y "diseño". Veamos los siguientes ejemplos:

"Resulta evidente que se ha olvidado una componente en los estudios cosmológicos. El origen del Universo, como la solución del cubo de Rubik, requiere una inteligencia", escribió Fred Hoyle en la página 189 de su libro "El Universo inteligente".

"Cuanto más examino el universo y estudio los detalles de su arquitectura, más prueba hallo de que de alguna manera el universo sabía que veníamos". (Disturbing the Universe [Perturbación del Universo], de Freeman Dyson, página 250.)

"¿Cuáles son las propiedades fundamentales necesarias para que surjan criaturas como nosotros? ¿Es una casualidad que se tengan esas propiedades o existe alguna razón más profunda? […] ¿Existe algún plan complejo que garantice que el universo [material] está hecho a la medida de nuestras necesidades?" ("Coincidencias cósmicas" de John Gribbin y Martin Rees, páginas 14 y siguientes).

Fred Hoyle también comenta sobre estas propiedades en las páginas 219 y 220 de su libro ya citado: "Estas propiedades se van prodigando en el mundo natural como una madeja de accidentes afortunados. Existen tantas coincidencias esenciales para la vida, que debe haber alguna explicación para ellas".

"No se trata sólo de que el hombre esté adaptado al universo [material]. El universo [material] está adaptado al hombre. ¿Se imagina un universo en el que alguna de las constantes adimensionales y fundamentales de la física sufriera la más mínima alteración en una dirección u otra? El hombre jamás habría podido llegar a existir en semejante universo. Éste es el punto central del 'principio antrópico', según el cual, un factor dador de vida es el origen de todo el mecanismo y diseño del mundo". (The Anthropic Cosmological Principle [El principio antrópico cosmológico], de John Barrow y Frank Tipler, página VII).

¿Cuáles son algunas de estas constantes fundamentales de la física que son esenciales para que exista vida en el universo [material]? En un informe publicado en el periódico The Orange County Register, del 8 de enero de 1995, se incluyó una lista de algunas de estas constantes y se recalcó lo bien sintonizadas que deben estar, diciendo: "Los valores cuantitativos de muchas constantes físicas básicas que definen el universo [material] —por ejemplo, la carga de un electrón o la velocidad fija de la luz o la relación de las intensidades de las fuerzas fundamentales de la naturaleza— son extraordinariamente precisos, algunos hasta la centésimo vigésima [(ordinal del cardinal 120)] cifra decimal. El desarrollo de un universo donde se reproduce la vida es sumamente sensible a estas especificaciones. La más mínima variación —un nanosegundo aquí, un ángstrom allí—, y el universo [material] estaría muerto y yermo".

A continuación, el autor de este informe mencionó algo que normalmente no puede mencionarse: "Parece más razonable suponer que en el proceso ha influido algún factor misterioso, tal vez ha intervenido una fuerza inteligente e intencionada que ajustó el universo [material] para nuestra llegada".

George Greenstein, profesor de Astronomía y Cosmología, publicó una lista aún más larga de estas constantes físicas en su libro The Symbiotic Universe (El universo simbiótico). Entre ellas había algunas tan bien sintonizadas que ante el más mínimo grado de variación, no existirían ni átomos ni estrellas ni universo [material]…

Al ver lo extensa que se iba haciendo la lista, Greenstein abrumado, dijo: "¡Tantas coincidencias! Cuanto más leía más me convencía de que era muy difícil que tales "coincidencias" se hubieran producido por casualidad. Pero al aumentar mi convencimiento, había algo más que también aumentaba. Incluso ahora me resulta difícil expresar con palabras este "algo". Era una intensa repulsión, a veces casi de naturaleza física. Me sentía muy incómodo […]. ¿Es posible que, de repente y sin proponérnoslo, hayamos tropezado con prueba científica que apoye la existencia de un Ser Supremo? ¿Fue Dios quien intervino y quien hizo el cosmos de manera tan providencial para nuestro beneficio?".

Irritado y horrorizado por esa idea, Greenstein enseguida se retractó, recuperó su ortodoxia científicamente religiosa y declaró: "Dios no es una explicación". No lo veía lógico. Aceptar la existencia de Dios era una idea tan difícil de digerir que no pudo admitirla…

Algunas de las constantes físicas imprescindibles para la vida [son] las cargas del electrón y el protón [,que] deben ser iguales y opuestas; el peso del neutrón debe ser ligeramente superior al del protón; a fin de que se produzca la fotosíntesis tiene que existir una correspondencia entre la temperatura del Sol y las propiedades de la clorofila para absorber radiaciones; si la fuerza nuclear fuerte fuese un poco más débil, el Sol no podría generar energía mediante reacciones nucleares, pero si fuese un poco más fuerte, el combustible necesario para generar energía sería violentamente inestable; sin dos resonancias notables e independientes entre núcleos en el centro de las gigantes rojas, no podría haberse formado ningún otro elemento aparte del helio; si el espacio hubiese tenido menos de tres dimensiones, las interconexiones para la circulación de la sangre y el sistema nervioso serían imposibles, y si hubiese tenido más de tres dimensiones, los planetas no podrían describir órbitas estables alrededor del Sol (The Symbiotic Universe, páginas 256 y 257)…

Andrómeda, como todas las galaxias espirales, gira majestuosamente en el espacio como si fuera un gigantesco huracán. Los astrónomos pueden calcular la velocidad de rotación de muchas galaxias partiendo de su espectro de luz, y cuando lo hacen descubren algo desconcertante. Las velocidades son increíbles. Todas las galaxias espirales parecen rotar demasiado deprisa. Parece como si las estrellas visibles de la galaxia estuvieran incrustadas en un halo mucho mayor de materia oscura, invisible al telescopio. "No sabemos en qué consiste la materia oscura", admite el astrónomo James Kaler. Los cosmólogos calculan que hay un 90% de masa perdida, de la que no se tiene noticia, y están buscándola desesperadamente, ya sea en la forma de neutrinos con masa propia, o de algún tipo de materia desconocida, pero superabundante».

Antes de la formación de las primeras estrellas, la composición química del Universo Material consistía primariamente en hidrógeno (75% de la masa total), con una suma menor de helio-4 (4He) (24% de la masa total) y el resto de otros elementos. Una pequeña porción de estos elementos estaba en la forma del isótopo deuterio (2H), helio-3 (3He) y litio (7Li) (Nota: los isótopos son átomos con igual cantidad de protones y electrones, pero distinto número de neutrones). La materia interestelar de las galaxias ha sido enriquecida sin cesar por elementos más pesados, generados por procesos de fusión en la estrellas, y diseminados como resultado de las explosiones de supernovas, los vientos estelares y la expulsión de la cubierta exterior de estrellas maduras.

El Big Bang dejó detrás un flujo de fondo de fotones y neutrinos. La temperatura de la radiación de fondo ha decrecido sin cesar con la expansión del Universo y ahora fundamentalmente consiste en la energía de microondas equivalente a una temperatura de 2'725 grados Kelvin. La densidad del fondo de neutrinos actual está alrededor de los 150 por centímetro cúbico.

Protogalaxias primitivas.

Patrocinado por el Ministerio de Educación y Ciencia de España, El IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) ha desarrollado una experiencia piloto denominada "Cosmoeduca", que pretende ayudar a los profesores de la Enseñanza Secundaria Obligatoria y el Bachillerato en el desarrollo de temas que puedan tratarse haciendo uso de conceptos y contenidos del ámbito de la Astronomía, para lo cual ha contado con el trabajo en equipo de profesores y divulgadores. De los cinco temas seleccionados para el proyecto, el del "Origen y Evolución del Universo" es el que trataremos aquí en parte, puesto que se ajusta a la información que nos interesa:

«¿Cómo se originó todo lo que observamos en el cielo: los planetas, las estrellas, las galaxias?

¿Cómo se ha ido transformando el Universo [a lo largo del] tiempo? ¿Qué tenemos que ver los seres humanos con todo esto?

[En realidad, todos los elementos químicos que componen nuestro cuerpo proceden de las estrellas:] Somos polvo de estrellas… Cada uno de [los elementos químicos que nos rodean] se generó durante la vida o la muerte de [más de] una estrella. Pero ¿qué son las estrellas?

Las estrellas son grandes masas de gas a temperaturas muy altas, formadas principalmente por hidrógeno y helio. El hidrógeno y el helio de las estrellas reaccionan para formar elementos químicos más pesados que, a su vez, reaccionan entre sí y así sucesivamente. En la parte inferior de la imagen [siguiente] vemos distintas fases de la vida y muerte de una estrella:

Las estrellas no viven y mueren solas, sino que forman parte de una gran estructura llamada "galaxia". Las galaxias son conjuntos de miles de millones de estrellas que se distribuyen en formas diversas y presentan distintos colores. Son los ladrillos o piezas fundamentales que conforman el Universo [material].

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene forma de espiral. Pues bien, desde una galaxia como la de la imagen [siguiente], estamos nosotros en un planeta alrededor de una estrella investigando el Universo:

La Tierra forma parte de un sistema planetario: el Sistema Solar. El Sistema Solar forma parte de una galaxia: la Vía Láctea. La Vía Láctea forma parte de un grupo de galaxias: el Grupo Local. El Grupo Local se mueve globalmente en el espacio. Los astrofísicos han podido medir este movimiento, en dirección a otros cúmulos de galaxias.

Vivimos en un Universo lleno de galaxias. En el Universo [material] hay cientos de miles de millones de galaxias. ¿Cómo se distribuyen? Forman grupos: los hay pequeños, de decenas de galaxias o menos (como el Grupo Local, al cual pertenecen nuestra galaxia, la Vía Láctea, la galaxia de Andrómeda y las Nubes de Magallanes).

[También forman grupos] de miles de galaxias, y a estas grandes agrupaciones se las denomina "cúmulos de galaxias". ¿Cuál es el tamaño de los cúmulos de galaxias? Los cúmulos de galaxias son tan grandes que la luz, que viaja a 300.000 km/s, tardaría varios millones de años en atravesarlos de un extremo a otro.

¿Cómo se han formado las galaxias, los cúmulos y la materia que contienen?

Para que los astrónomos pudieran dar una respuesta a estas preguntas fue fundamental el conocimiento de un fenómeno muy importante que se observó por primera vez en la primera mitad del siglo XX: la expansión del Universo [material].

Las galaxias no están fijas en los puntos donde las observamos. Aparentemente, se mueven a grandes velocidades, a miles de kilómetros por segundo. Hubble, un astrónomo estadounidense, fue el primero en apreciar este fenómeno alrededor de los años 20 del siglo XX. Se dio cuenta de que el movimiento de las galaxias seguía ciertas reglas. Si comparamos las velocidades de galaxias lejanas con respecto a nosotros, vemos que cuanto más lejanas son mayor es la velocidad con la que parecen alejarse de nosotros.

Pero ¿por qué se alejan las galaxias de nosotros? ¿Acaso somos el centro del Universo [material]? Realmente es el espacio que nos separa el que se expande. Por ello, cualquier observador, situado en cualquier lugar del Universo [material], apreciaría que las galaxias se alejan de él de ese modo. No somos el centro del Universo [material].

En la [figura siguiente] vemos cómo, a medida que hinchamos un globo, los puntos se van alejando unos de otros. Algo parecido es lo que suponemos que está sucediendo con las galaxias de nuestro Universo debido al Big Bang:

Si esta expansión ha ocurrido desde el principio, ¿estaba todo mucho más comprimido en el origen? Eso es efectivamente lo que piensan [muchos] astrofísicos. Cuando el Universo [material] se originó, todo estaba mucho más comprimido, mucho más denso y mucho más caliente. ¿Cuánto? Tanto que el tamaño pudo ser extraordinariamente pequeño, infinitesimal. Incluso más pequeño que el núcleo de un átomo. Algo que sólo podemos concebir matemáticamente, ya que no habría nada en [nuestro] Universo actual que fuese comparable. [Este] Universo al principio tuvo que ser de una manera muy distinta a como lo vemos ahora. ¿Cómo podemos imaginarlo? Lo más parecido que podemos imaginar de aquellas condiciones es el propio interior de las estrellas como el Sol, donde la temperatura es enorme. [Es un] horno nuclear, donde la materia se transforma por reacciones de partículas más elementales aún que los protones y los neutrones. Estas partículas "elementales" son conocidas como quarks, leptones y bosones. Los quarks, junto con los electrones (leptón), los fotones (bosón) y otras partículas, como los neutrinos (leptón), formaban una mezcla con una temperatura y una densidad enormes, llamada "plasma primordial".

La evolución del Universo [material es realmente] la evolución de su materia… La materia [de] entonces no era como la materia de ahora, aunque sus componentes elementales fueran los mismos. [Nuestro] Universo se ha transformado, precisamente debido a que está en expansión, y su temperatura y densidad han ido disminuyendo progresivamente hasta alcanzar las que observamos ahora:

¿Cómo se denomina este modelo del origen del Universo [material que estamos considerando, el cual es el más aceptado hoy día por la comunidad científica]? ¿Cuáles son sus características principales? [Es un] modelo matemático [que] ha trascendido a la sociedad [humana contemporánea] con un nombre muy llamativo: el Big Bang, o la Gran Explosión. Su rasgo principal es que la expansión lleva asociada un enfriamiento y una transformación de la materia. Las etapas [iniciales y sucesivas] del origen del Universo [material] según el modelo del Big Bang [son] cuatro:

1. Inflación.

2. Confinamiento de quarks.

3. Nucleosíntesis primordial.

4. Recombinación.

Etapa 1, la inflación. Inicialmente, [nuestro] Universo estuvo comprimido en un estado muy denso, que se expandió muy rápidamente. El Universo [material] amplió su tamaño miles de millones de veces en un tiempo extraordinariamente pequeño, inferior a micromillonésimas de segundo. Como cuando se intenta inflar un globo: al principio no se hincha por la resistencia que ofrece el material elástico, pero luego empieza a inflarse y lo hace muy rápidamente. En esta etapa, llamada "inflación", [nuestro] Universo debió de ser una sopa de partículas y radiación de muy alta energía. Tras esa etapa, el [susodicho] Universo siguió expandiéndose, pero ya a un ritmo más lento. A partir de entonces es cuando verdaderamente tenemos una descripción fiable de lo que pudo pasar.

Etapa 2, el confinamiento de quarks. Una cienmilésima de segundo después del instante inicial, la temperatura era lo suficientemente baja para que todos los quarks se confinaran en protones y neutrones. Los elementos de la tabla periódica se diferencian entre sí por el número de protones de su núcleo. A este número se le llama "número atómico". El número atómico representa una propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear. El elemento más abundante del Universo, el hidrógeno, es el más simple de todos. De número atómico 1, su núcleo está compuesto de un sólo protón.

Según el modelo del Big Bang no quedaron quarks libres en [nuestro] Universo y, efectivamente, lo que observamos hoy en día es que los quarks forman siempre parte de protones y neutrones.

Etapa 3, la nucleosíntesis primordial. La "nucleosíntesis" es un proceso en el que los protones y neutrones reaccionan para dar lugar a núcleos de otros átomos. Pero la mayor parte de los protones quedaron libres: casi el 75% del Universo seguía siendo núcleos de Hidrógeno. El Hidrógeno tiene un solo protón en su núcleo.

¿Qué nuevos núcleos se formaron en esta etapa? Núcleos de helio: aproximadamente un 25%.

El helio tiene dos protones en su núcleo. En una proporción inferior se formaron: Núcleos de deuterio (un protón con un neutrón) y núcleos de litio (con tres y cuatro protones).

El deuterio es un isótopo del hidrógeno. Si bien cada elemento químico se distingue de otro por el número de protones de su núcleo, un mismo elemento químico puede tener diferentes isótopos según el número de neutrones de su núcleo. El isótopo del hidrógeno más común en la naturaleza es el protio (un solo protón y ningún neutrón).

Etapa 4, la recombinación. Cuatrocientos mil años después [del inicio del Big Bang], los núcleos de hidrógeno capturaron electrones convirtiéndose en átomos neutros, en la etapa que se llama "recombinación". [Pues para] que un átomo sea eléctricamente neutro, el número de protones ha de ser igual al de electrones.

Los fotones [de esta etapa] ya no tienen la energía suficiente para ser absorbidos por los electrones (a su vez, los electrones ya no pueden absorber fotones que les liberen de los átomos neutros). Los fotones pueden viajar desde entonces por el Universo [material] sin ser absorbidos por la materia y [así poder] llegar hasta nosotros. El Universo [material] se ha hecho transparente, es decir, lo podemos observar.

La energía de estos fotones irá disminuyendo con el transcurso del tiempo y su longitud de onda aumentando (se estima que hasta nuestros días habría aumentado en un factor cercano a mil). De esta manera, la luz queda "estirada".

Según esto, los fotones que llenarían [nuestro] Universo tendrían ahora longitudes de onda en torno al milímetro, es decir, el Universo [material] sería un inmenso horno de microondas (aunque éstas tendrían una intensidad extraordinariamente baja comparada con la de los hornos de nuestras cocinas).

Al final de la etapa de recombinación del Big Bang, la formación de los átomos hace que la radiación viaje libremente. Es decir, el Universo [material] se hace detectable. Y nosotros hemos desarrollado instrumentos para poder ver la primera radiación libre: la radiación del Fondo Cósmico de Microondas. Al observar el Fondo Cósmico de Microondas detectamos irregularidades que indican que la materia no estaba distribuida uniformemente.

Había grumos con mayor densidad de materia. Por efecto de la gravedad, la materia empieza a acumularse donde hay un poco más de materia. Las regiones con mayor densidad atraen a la materia de su alrededor. Con el paso de cientos de millones de años se van formando estructuras de materia y vacíos. La gravedad va dando forma a estas estructuras: son los gérmenes de galaxias primitivas [(protogalaxias primigenias)] detectables hoy en día: