Vulcano y el nuevo planeta Kepler-10b

Cualquier aficionado a la serie de televisión Star Trek ha oído hablar del planeta Vulcano.  Se trata por supuesto del planeta natal del Sr. Spock, el frío y calculador compañero de aventuras de la tripulación del Enterprise.  Lo que poca gente sabe es que Vulcano es también el nombre de un supuesto planeta de nuestro sistema solar sobre cuya existencia se especuló con gran entusiasmo a finales del siglo XIX.


La historia de Vulcano la narró con gran detalle Isaac Asimov en el número de mayo de 1975 de The Magazine of Fantasy and Science Fiction.  En 1843 el astrónomo francés Urbain Jean Joseph Leverrier analizó los datos existentes sobre el movimiento de Mercurio y se dio cuenta de discrepancias en su órbita que no podían ser explicadas por el efecto de otros planetas.  Leverrier propuso la existencia de un planeta, al que llamó Vulcano, en una órbita más cercana al Sol que Mercurio.  En los años siguientes, varios reputados astrónomos reportaron supuestas observaciones de tal planeta, pero nunca se pudo confirmar con certeza su existencia.

En 1915, Albert Einstein pudo explicar con su teoría general de la relatividad las discrepancias que Leverrier había detectado usando los modelos de la mecánica clásica de Newton.  A raíz de ello la búsqueda del misterioso planeta Vulcano cesó, pero aún hoy en día hay astrónomos serios que consideran plausible la existencia de un planeta, o tal vez un grupo de asteroides, en la zona que se encuentra entre el Sol y Mercurio.  Curiosamente, es posible que la NASA haya encontrado un planeta con características similares al hipotético Vulcano, pero no en las inmediaciones de Mercurio sino en una estrella situada a 500 años luz de nuestro sistema solar.

Desde su lanzamiento en marzo de 2009, el telescopio orbital Kepler ha obtenido datos muy valiosos en la búsqueda de los llamados exoplanetas.  Una de las estrellas más estudiadas es Kepler-10, un astro semejante al Sol en cuanto a tamaño y radiación que se encuentra a poco más de 500 años luz de distancia.  Hace unas horas, la NASA anunció el descubrimiento de un curioso planeta que orbita a muy poca distancia de Kepler-10 y que por su tamaño y composición es el planeta más parecido a la Tierra que se ha detectado.

Un equipo de científicos encabezado por Natalie Batalha, del Centro de Investigación Ames de la NASA, ha podido confirmar la existencia del más pequeño de los exoplanetas conocidos hasta ahora.  El método consiste básicamente en observar la estrella y esperar a que algún planeta se interponga entre ella y nosotros (es decir, que se produzca un “tránsito” planetario).  Midiendo los cambios en la intensidad de la radiación de la estrella, es posible calcular el tamaño del planeta.  De esta manera, se ha podido establecer que Kepler-10b, como se conoce el nuevo planeta, tiene un diámetro apenas 40% mayor que el de la Tierra.

Asimismo, midiendo los cambios que se producen por la interacción gravitacional entre la estrella y el planeta se pudo calcular que la masa de Kepler-10b es 4.6 veces mayor que la de la Tierra.  Estos datos de tamaño y masa permiten a su vez calcular para el nuevo planeta una densidad de 8.8 gramos por centímetro cúbico.  Nuestro planeta es el más denso de nuestro sistema, con una densidad promedio de 5.5 g/cm3.  Los planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) tienen densidades menores de 1.7 g/cm3 ya que están constituidos en gran proporción por gases.  Saturno es el menos denso de los planetas y frecuentemente se dice que el planeta podría flotar en agua, ya que su densidad es menor de 1 g/cm3.

Kepler-10b es entonces un planeta pequeño y sumamente denso.  Por eso los boletines de prensa han hecho énfasis en que el nuevo planeta debe ser rocoso y no constituido por gases, como la gran mayoría de los más de 500 exoplanetas que se han descubierto hasta ahora.  La densidad del nuevo planeta es similar a la de algunos metales (la densidad del cobre es, por ejemplo, de 8.96 g/cm3), y es probable que Kepler-10b esté formado principalmente por rocas y metales fundidos.

Con el descubrimiento de un planeta relativamente pequeño y rocoso, es decir parecido a la Tierra, se ha especulado nuevamente sobre la posibilidad de la vida extraterrestre.  Sin embargo, Kepler-10b se encuentra fuera de la zona en la que la existencia de vida como la conocemos es posible.  El planeta se localiza apenas a tres millones de kilómetros de su estrella (cincuenta veces más cerca que la Tierra del Sol) y completa su órbita alrededor de la estrella en apenas 20 horas.  Es muy probable que las temperaturas en el planeta estén en los miles de grados y que el cuerpo entero esté formado por rocas y metales fundidos, definitivamente no un ambiente muy propicio para la vida.

Si existiera en nuestro sistema solar el planeta Vulcano, sería parecido a Kepler-10b, aunque probablemente mucho más pequeño.  Sería un mundo perpetuamente calcinado formado por metales fundidos en ebullición y vapores venenosos, más parecido al taller de Vulcano, el dios romano del fuego y de la herrería que al planeta del Sr. Spock.

El descubrimiento de Kepler-10b es por supuesto relevante y sumamente interesante, pues demuestra la existencia de planetas similares a la Tierra en sistemas estelares relativamente cercanos.  No es aventurado especular que en pocos años podrían detectarse planetas con el tamaño, composición y localización adecuados para el desarrollo de la vida como la conocemos en la Tierra.

Figuras
(1) Representación imaginaria del planeta Kepler-10b, recién descubierto por científicos de la NASA.  Imagen NASA.
(2) El telescopio orbital Kepler, pieza fundamental en la búsqueda de nuevos planetas.  Imagen NASA.
(3) Vulcano, dios del fuego, Andrea Mantegna.

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Arsénico: historias de bacterias y de nobles italianos

El 17 de octubre de 1587, después de 11 días de agonizante sufrimiento, el Gran Duque de Toscana, Francesco I de Medici murió a consecuencia de la malaria, de acuerdo con los documentos oficiales de la época.  La muerte del duque italiano probablemente no se hubiera convertido en evento histórico de no ser por una extraña circunstancia: apenas horas después del fallecimiento del sobrio gobernante, su esposa Bianca Cappello murió también de la misma enfermedad.

Dos semanas antes de este extraño episodio, Ferdinando, el hermano menor de Francesco, se había mudado a la villa de los Medici en Poggio a Caiano, en las afueras de Florencia.  Ferdinando era el sucesor natural de Francesco, y de hecho fue el último de los duques de Toscana después de la muerte de su hermano.  Sin embargo, Bianca tenía dos hijos de un matrimonio anterior y cabía la posibilidad de que el mayor de ellos fuese nombrado heredero del ducado.  Todas estas circunstancias hicieron surgir el rumor de que la muerte de Francesco y Bianca no había sido natural y que probablemente Ferdinando había urdido un letal plan para conservar su rica herencia.

A finales del 2006, un equipo encabezado por Francesco Mari, de la Universidad de Florencia, encontró altos niveles de arsénico en restos de órganos atribuidos a Francesco, aunque esos niveles fueron relativamente bajos en muestras de hueso y cabello.  Este patrón, que es consistente con una exposición de corto plazo al arsénico, llevó a Mari y sus colegas a concluir que Francesco había muerto por envenenamiento y que posiblemente Ferdinando habría usado trióxido de arsénico, el llamado arsénico blanco, para asesinar a su hermano y su cuñada.

El arsénico es probablemente el veneno más conocido, al menos en la mente de los asiduos lectores de las novelas policíacas y de intriga.  En diferentes épocas se ha atribuido al arsénico la muerte de personajes como Napoleón y Simón Bolívar.  También se piensa que varios pintores impresionistas podrían haber sufrido envenenamiento crónico con arsénico por el uso del verde de París, un pigmento que contiene un compuesto de cobre y arsénico.

El arsénico actúa a nivel celular inhibiendo el funcionamiento de enzimas clave en la captación de energía.  La disrupción de la función celular se manifiesta a nivel del organismo con desbalances en la concentración de iones de potasio y subsecuentes fallas en los órganos vitales.  En su forma aguda, el envenenamiento produce espectaculares episodios de vómito y diarrea, así como intensos dolores abdominales y sudoración fría.  Es fácil ver cómo un envenenamiento con arsénico puede confundirse con una malaria fulminante (o viceversa).  Como el arsénico tiene la capacidad de suplantar al fósforo en algunas moléculas y cambiar la química de esas moléculas, se convierte en un potente veneno para cualquier forma de vida.

Hoy (2 de diciembre de 2010), la NASA ha anunciado el descubrimiento de un tipo de bacteria (llamada GFAJ-1) que no sólo es capaz de crecer perfectamente en un ambiente con alta concentración de arsénico, sino que incluso ha evolucionado para incorporar los átomos de arsénico en sus biomoléculas.  En el ambiente extremo del lago Mono, en California, la bacteria ha logrado incorporar el arsénico en las moléculas de DNA en los lugares normalmente ocupados por átomos de fósforo.  Se trata, sin ninguna exageración, de un tipo de molécula completamente nueva, no conocida en ningún otro organismo del planeta.  Como explica Felisa Wolfe-Simon, investigadora principal en el estudio, nos encontramos ante un organismo que abre una enorme serie de nuevas puertas para el estudio de la vida en la Tierra y fuera de ella.

No se trata de una forma de vida extraterrestre, como algunos medios especularon durante la semana, pero sí es un tipo de organismo que demuestra la enorme versatilidad y capacidad de adaptación de la vida.  Si hay bacterias capaces de sobrevivir, y de hecho prosperar en un ambiente que resultaría absolutamente inhóspito para otros organismos, es perfectamente plausible la existencia de vida de algún tipo en los ambientes extremos de algunos de los planetas y satélites de nuestro sistema solar.  El descubrimiento también abre la puerta para especulaciones sobre la existencia de vida en alguno de los más de 500 planetas que se han descubierto recientemente fuera del sistema solar.

El arsénico, ese poderoso veneno protagonista de tantas historias de muerte e intriga, resulta fundamental para la vida bacteriana en un lago de California.  Así como las pinturas impresionistas nos muestran en los vivos colores verdes un aspecto positivo del arsénico, los descubrimientos anunciados por la NASA nos proporcionan una perspectiva completamente nueva: el arsénico como componente imprescindible para un ser vivo.

¿Y realmente el arsénico mató a Francesco de Medici?  En septiembre de este año, Gino Fornaciari, de la Universidad de Pisa y sus colaboradores demostraron con métodos inmunológicos que Francesco estuvo expuesto a Plasmodium falciparum, el protozoario responsable de la malaria.  Los altos niveles de arsénico encontrados por el equipo de Mari podrían resultar de los químicos usados en el embalsamamiento del cuerpo del duque y no de un envenenamiento, en opinión de Fornaciari.  De acuerdo con este nuevo estudio, la muerte del duque de Toscana, y probablemente también la de su consorte, se debió a la malaria, tal como fue asentado por los médicos de la época.

Figuras

1. Francesco I de Medici, Gran Duque de Toscana.
2. Pintura de Paul Cézanne.  En la parte inferior se muestra (aproximadamente) el color verde de París.
3. La bacteria GFAJ-1.  Foto NASA.

Referencias

Fornaciari, F. et al. (2010) Plasmodium falciparum immunodetection in bone remains of members of the Renaissance Medici family (Florence, Italy, sixteenth century). Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene 104:583-587.
Mari, F. et al. (2006) The mysterious death of Francesco I de’ Medici and Bianca Cappello: an arsenic murder? British Medical Journal 333:1299-1301.

Galileo y el rapto de Europa

Io, Europa, Ganimedes y Calisto son los nombres de los cuatro satélites mayores de Júpiter.  En la mitología clásica, cada uno de ellos corresponde con amantes de Zeus (el equivalente griego de Júpiter) y cada uno tiene historias fascinantes.  Se cuenta que Europa, por ejemplo, era una princesa fenicia que fue seducida por Zeus, quien había tomado la forma de un portentoso toro blanco.  Cuando Europa montó al animal, la bestia emprendió un prodigioso viaje a través del mar para llegar a Creta.  Europa, al parecer complacida por su supuesta abducción, procreó con Zeus varios hijos, entre ellos Minos, futuro rey de Creta.

La historia verdadera de los satélites de Júpiter es casi tan extraordinaria como la mitológica.  En diciembre de 1609, Galileo Galilei tuvo la genial idea de apuntar su “lente de espía” (un primitivo telescopio) hacia el espacio.  Las observaciones y deducciones que Galileo hizo en los siguientes meses cambiaron para siempre la imagen que de los cuerpos espaciales se tenía.  La Luna, por ejemplo, era considerada en la visión aristotélica como un objeto de total perfección en forma y movimiento.  Galileo observó en cambio un mundo cubierto por enormes cráteres, extensas llanuras y numerosas montañas.  Galileo también observó las fases de Venus, un fenómeno compatible con el modelo heliocéntrico de Copérnico pero difícilmente explicable dentro del modelo geocéntrico de Tolomeo.  Finalmente, probablemente a principios de 1610, Galileo observó unos nuevos cuerpos espaciales cercanos a Júpiter.

Galileo pensó que estos nuevos cuerpos eran estrellas alineadas en ese momento con Júpiter.  En las semanas subsecuentes, sin embargo, pudo constatar que los cuatro objetos eran en realidad satélites en órbita alrededor del planeta gigante, un hecho tremendamente difícil de explicar con el modelo geocéntrico.  Galileo llamó a los cuatro objetos Medicea Sidera en honor de los cuatro hermanos Medici, aunque propuso también el sistema de llamar a los satélites Júpiter I, II, III y IV de acuerdo con su posición respecto al planeta.

En 1614, el astrónomo alemán Simon Marius publicó Mundus Iovialis, un tratado sobre Júpiter en el que afirmó haber descubierto los cuatro satélites del planeta gigante con anterioridad a Galileo.  Fue Marius quien llamó a los satélites con los nombres de seres mitológicos asociados con Júpiter/Zeus:

Io, Europa, Ganimedes puer, atque Calisto lascivo nimium perplacuere Iovi.
(Io, Europa, el niño Ganimedes y Calisto dieron gran placer a Júpiter el lujurioso).

El sistema numérico de Galileo se empleó ampliamente hasta mediados del siglo XX cuando el descubrimiento de satélites adicionales lo hizo impráctico (hasta la fecha se han catalogado 63 satélites de Júpiter).  En consecuencia, los nombres mitológicos de Marius son los más utilizados en la actualidad.

En años recientes, algunas peculiaridades de Europa han llamado la atención de los científicos planetarios.  El satélite es aproximadamente del tamaño de la luna terrestre, pero tiene una superficie mucho más lisa, sin el accidentado relieve que Galileo descubrió en nuestra luna.  Los científicos han interpretado la superficie de Europa como una gruesa costra de hielo y las líneas que aparecen en las imágenes del satélite podrían ser enormes grietas en el hielo.  Lo más interesante es que por debajo de la costra de hielo podrían existir enormes extensiones de agua en estado líquido, formando un ambiente propicio para el desarrollo de la vida.

Si en efecto existe vida en Europa (el satélite, no el continente), probablemente no estaría basada en un proceso similar a la fotosíntesis.  Después de todo, el sistema joviano se encuentra poco más de cinco veces más lejos del Sol que la Tierra, lo que significa que la luz solar es 25 veces más tenue.  Sin embargo, se conoce en la Tierra la existencia de ecosistemas enteros basados en la síntesis orgánica en lugares totalmente oscuros.  En las ventilas hidrotermales del fondo del mar, ciertas bacterias sintetizan biomoléculas empleando reacciones químicas que aprovechan la energía termal disponible en esos sitios.  Es posible que en Europa existan fuentes de energía similares a las ventilas hidrotermales, por lo que la existencia de vida en el satélite es plausible.  De hecho, Europa es considerado el cuerpo del Sistema Solar con mayores probabilidades de albergar algún tipo de vida extraterrestre.

La Europa mitológica aceptó su destino de ser consorte de Zeus y procrear algunos de sus hijos.  En el mundo real, el satélite Europa podría ser el lugar donde finalmente encontremos indicios de vida fuera de nuestro planeta.  Como en otros casos, es difícil decidir cuál de las dos historias es más fascinante.

Referencias

Hamilton, E. 1942. Mythology.  Back Bay Books.
International Astronomical Union.  Planet and satellite names and discoverers

Figuras

1. El rapto de Europa, por Nöel-Nicolas Coypel (1690–1734).
2. Europa, satélite de Júpiter.  Foto NASA.
3. El rapto de Europa, por Fernando Botero (n. 1932).
4. Io, Europa, Ganimedes y Calisto.  Foto NASA.