L’espai exterior serà privat?

Si l’Homo Sapiens s’ha desenvolupat fins al nivell tecnològic en què es troba actualment, ha estat sens dubte, per la seva gran curiositat natural, que li ha permès dissenyar eines que l’han ajudat a desenvolupar-se fins aquest nivell. Així hem controlat el foc, els cereals i hem après a vestir-nos, entre d’altres moltes habilitats.

Sempre hem volgut entendre el perquè de les coses, saber per quina raó succeïen. No n’hi havia prou amb els déus, necessitàvem explicacions més científiques. Sobre el planeta, està gairebé tot investigat, des de la fossa de les Marianes fins al cim de l’Everest. Ja només ens queda l’espai exterior, visitar els planetes del nostre sistema solar i, potser algun dia, anar més enllà.

El 1957 es va llançar la primera nau espacial, l’Sputnik. El 1961 el primer home en viatjar a l’espai i fer una volta al planeta va ser el rus Yuri Gagarin, ambdues fites aconseguides per la Unió Soviètica. La lluna es va trepitjar  el 1969 per una nau Apol·lo dels Estats Units. Tot un reguitzell de passos molts importants per endinsar-nos en l’espai. Era en temps de la guerra freda entre aquestes dues potències militars. Aquest període es va acabar el 1991 amb l’enfonsament de la Unió Soviètica.

A partir d’aquest moment es va produir una sèrie de retallades a les dues potències. La NASA es va quedar en el 10% respecte del que tenia la dècada dels anys 60. Ja no existia cap competència entre països i el progrès espacial va afluixar.  Es continuaven fent projectes. Les estacions espacials modulars d’òrbita baixa com l’Estació Espacial Internacional (EEI) es va assemblar entre 1998 i 2011 i el telescopi Hubble es va posar en òrbita abans, el 1990.

Amb aquesta caiguda d’inversions van ser les empreses privades les que van veure una oportunitat de negoci. Així l’any 2000 Jeff Bezos (Amazon) va fundar Blue Origin, 2002 Elon Musk (Tesla) va fundar Space-X i el 2004 Richard Branson va fundar Virgin Galactic. Totes tres empreses amb els ulls posats en fer negocis amb les agències internacionals. Cal recordar que el 1967 s’havia firmat un Tractat sobre l’Espai Exterior entre EEUU, Unió Soviètica i Regne Unit que establia, entre d’altres temes, la responsabilitat dels governs sobre totes les activitats dels ens aeroespacials no governamentals, o sigui, que les empreses privades quedaven subordinades als seus governs.

El tractat encara està vigent, però l’abaratiment dels costos tecnològics ha impulsat les empreses a entrar en el camp dels llançaments espacials, ara amb un cost de 60 milions de dòlars, en lloc del 500 d’abans. També ha entrat en joc el turisme espacial, car, però factible. Posar 1 kg de material en òrbita abans costava 85.000 dòlars amb l’Space Shuttle ara 2.000 amb el Falcon-9 d’Space-X. Ni l’europea Ariane s’ha pogut enfrontar a aquesta reducció de costos.

Sembla que en el futur els tripulants de l’EEI pujaran en taxis privats i l’exploració dels sistema solar i els seus asteroides també passarà a mans privades. Esperem que els beneficis siguin per a tots.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 288 del desembre de 2023

Muntanyes del Sistema Solar

Si se’ns acut demanar a qualsevol persona quina és la muntanya més alta del nostra planeta, segur que ens dirà el Mont Everest (8.849 m snm). Aquí indiquem que el mesurem tenint el nivell del mar com base (snm= sobre nivell mar). Cal saber que aquesta muntanya es troba damunt d’una gran planura continental que ja es troba a més de 6.000 metres d’alçada.

Ara si el que demanem és quina muntanya té el seu cim més allunyat del centre de la Terra, aquesta resposta hauria de ser diferent, ja que seria el Chimborazo (6.263 m snm), pel fet que el planeta no és una esfera perfecta sinó un esferoide oblat, o sigui, més ample per la part de l’equador que dels pols. El Chimborazo es troba al país Equador a 1º de distància de l’equador terrestre. Aquesta deformació l’origina la força centrífuga creada per la continua rotació del planeta i provoca que el radi equatorial sigui 21 km més gran que el polar.

Ara bé, si la pregunta que fem és quina muntanya és més alta des de la base fins a la cima, ja hem de tornar a canviar. La resposta seria el Mauna Kea (4.205 m snm), però si comptem des del fons del mar faria 10.211 m. Seria la vessant de muntanya més alta del planeta. Imaginem-nos el planeta sense aigua, aquesta seria la muntanya més alta.

La muntanya, fora de l’aigua -emergida-, amb la vessant més alta seria el Kilimanjaro amb 5.895 m snm.

Les possibilitats de que una muntanya sigui més alta a un planeta o a altre depenen de la geologia, la resistència de la pròpia roca (més alta) i de la densitat (més baixa), així com de la gravetat del planeta. A la Terra no podem tenir muntanyes més elevades de 10.200 m, com el Mauna Kea. Per contra a Mart podrien existir muntanyes fins de 27.000 m. De fet, tenen el Mont Olimp que fa 21.900 m. Altres més baixes serien Mont Ascareus amb 15 km i Mont Elysium amb més de 12 km.

Olympus Mons. ESA Mars Express
Flickr. Andrea Luck

Ara el rècord en alçada se l’emporta un asteroide, Vesta, de 500 km de diàmetre. Té un pic que mesura entre 20 i 25 km d’alçada, batejat com Rheasilva, la muntanya central d’un cràter d’impacte que arriba a tenir el mateix diàmetre de l’asteroide. Com resultat del cop, van sortir expulsades pedres de fins a 7,5 km de diàmetre, que van originar la família més nombroses del cinturó d’asteroides, amb més de 15.000 elements.

El tercer en alçada seria la cresta equatorial que rodeja Japeto, satèl·lit de Saturn. És una muntanya molt estreta i allargada de 20 km de quilòmetres d’alçada, descoberta per la sonda Cassini el 2004. A continuació trobaríem Boosaule Mons amb 18.200 m i que es troba a Io, satèl·lit de Júpiter. Si suposem les mateixes condicions de resistència i densitat que a la Terra, podrien tenir a Io cims de fins a 40 km d’alçada.

A la Lluna l’alçada màxima és de 5.500 m, encara que per les característiques dels materials podrien tenir fins a 50 km. A Mercuri podríem arribar als 27 km màxims, però només s’ha trobat el Mont Caloris de 3.000 m. i a Venus el màxim seria de 11 km i tenim el Mont Skadi amb 6.400 m.

Article inspirat en un text d’Antoni Bernal publicat a la revista Astronomia del febrer de 2023.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 287 del novembre de 2023

Un bit d’informació

La nostra informació genètica està continguda en l’ADN. Una molècula a la qual ha costat tres mil cinc-cents milions d’anys d’evolució per arribar on és.

Tota la informació que ens passem d’una generació a la següent està continguda allà dins. Encara que, ara que sabem parlar, també ens podem transmetre informació pel llenguatge. En aquests darrers deu mil anys que fa que ens transmeten informació, oral i escrita, la quantitat de coneixements que ens passem de generació en generació és immensa.

L’ADN d’un òvul, o d’un espermatozoide humà, conté uns tres mil milions de parells de bases nitrogenades. Aquestes són cinc, i s’encarreguen de transmetre el codi genètic universal, mitjançant els gens. De tota aquesta informació codificada, només uns cent milions de bits són aprofitables. La resta és informació redundant o inactiva. 

Imagineu-vos que una novel·la de butxaca pot contenir dos milions de bits, per tant el nostre ADN equivaldria a uns cinquanta llibres. La quantitat total d’informació transmesa per internet o per llibres és cent mil vegades major que la continguda a l’ADN. I aquesta xifra augmenta constantment i, cada cop, més ràpidament. Per contra, estadísticament s’estima que l’ADN només modifica un bit per any.

Clarament, la transmissió externa d’informació ha esdevingut més important que la genètica. En els darrers deu mil anys hem evolucionat més per la informació oral, o escrita, rebuda dels nostres avantpassats que per l’acció genètica. Encara, que d’una forma àmplia, cal utilitzar les dues vies d’informació rebudes per a valorar com ha evolucionat l’espècie humana.

El nostre cervell ha evolucionat molt poc en comparació amb tota la informació que li arriba. Si abans existia algun savi que havia pogut llegir tots els llibres escrits, tal com es deia al segle XVIII, ara seria impossible. Això implica que no existeix cap persona que domini tot el coneixement humà.

Cadena d'ADN. Wikipèdia Commons

Per altra banda dins del cervell humà encara hi resideixen els instints, com l’agressivitat o l’instint de supervi-vència.

L’evolució darwiniana no ens farà més intel·ligents a curt termini. Però podria una evolució auto-dissenyada, que ens permeti modificar l’ADN, fer-nos millorar més ràpidament? Podríem modificar el llibre de la vida, evitar defectes genètics, limitar l’aparició de malalties?. Segurament que sí, aquestes modificacions afecten només a un sol gen. Per contra millorar la intel·ligència, afectada per molt més gens, seria més complicat. Ens caldrà dictar normes contra la enginyeria genètica amb humans? Segur que ningú se les saltaria i crearia superhumans?

Potser els humans no millorats desapareixerien, davant d’uns éssers auto-dissenyats i que cada cop millorarien més de presa. Podrien aquest nous humans arribar a colonitzar altres estrelles i planetes, encara que pensar en enviar formes de vida basades en l’ADN sigui massa curta comparada amb la durada del viatge?

O potser haurem d’enviar màquines autoreproduïbles que substitueixin la vida basada en l’ADN?

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 286 de l'octubre de 2023

Origen dels volcans

Normalment no pensem que la Terra és un planeta viu. Al llarg de la nostre vida, en poques ocasions podem observar-ho. Només en prenem consciència quan sentim parlar de grans catàstrofes, terratrèmols o volcans. Uns i altres estan molt lligats. 

Quan es va formar el planeta, a l’interior van quedar atrapats molt materials que eren radioactius, i que, tal com fa una central nuclear, generen escalfor. Així la part central, el nucli interior de la Terra és sòlid, compost majoritàriament per compostos de ferro i níquel. També existeix un nucli exterior, però líquid. 

El nucli intern seria com una esfera d’uns 1.200 km de radi, amb una temperatura de 6.300ºC i una pressió entre 330 i 360 GPa, més de 3 milions de vegades la pressió a nivell del mar. A aquesta temperatura els materials haurien de ser líquids, però la gran pressió que tenen a sobre, no ho permet i es mantenen en estat sòlid. 

El nucli extern tindria uns 2.200 km de radi i una temperatura entre els 6.000 de la zona interna i els 4.000ºC de la zona més a prop de la superfície. Estaria en forma liquida i seria el que originaria el camp magnètic que defensa el planeta del vent solar, que d’altra manera ens arrencaria l’atmosfera, i no tindríem aire per respirar. 

Aquesta diferenciació de les parts del nucli la va realitzar la geòloga danesa Inge Lehmann l’any 1936 estudiant les ones P generades pels terratrèmols. 

Pujant cap a la superfícies del planeta, encara trobaríem la mesosfera, l’astenosfera (les dues formarien el mantell), i la litosfera, on situaríem l’escorça. La litosfera té entre 100 i 150 km de gruix. A l’astenosfera, la part superior del mantell, les roques que la componen tenen una densitat major que les de sobre, l’escorça, per aquest motiu aquesta sura i les plaques tectòniques que la componen es poden desplaçar. 

A causa de la seva temperatura, entre 300 i 500 ºC, l’astenosfera es comporta com un material totalment dúctil. Així l’escalfor que genera el nucli pot arribar a formar una cèl·lula de convecció, una bossa de material calent, magma, que aniria pujant molt lentament per la mesosfera i astenosfera. Aquesta bossa aniria fonent, liquant, els materials que trobés al seu pas i arribaria a convertir-se en una bossa magmàtica, encara que cada cop s’aniria refredament una mica més. Així, si arriba a sota de l’escorça, però no troba cap escletxa de sortida, acabarà frenant-se, però si troba una esquerda podrà emergir i formar un volcà, al mig de l’oceà o a sobre d’una placa tectònica, depèn d’on es trobi. 

Al parc de Yellowstone a EEUU existeix sota terra una de les majors bosses magmàtiques del planeta, si explotés donaria origen a un supervolcà, i un cràter tan gran com l’illa de Mallorca. Per la boca expulsaria tot el material arrossegat en la seva trajectòria per l’interior del planeta. Majoritàriament serien derivats de silicats, que formarien la lava i dibuixaria un camí negre per allà on passés, destruint tot el que trobés.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 285 del setembre de 2023

Objectiu: exoplanetes

Com ja és conegut, el primer exoplaneta va ser descobert el 1995 per  Queloz i Major. Des d’aquell moment va començar una cursa frenètica per aconseguir anar ampliant la llista.

A data de gener 2023 estan confirmats per la NASA 5.470 exoplanetes, la major part d’ells en sistemes planetaris, o sigui, amb més d’un planeta per cada estrella. De fet, la mitjana és de més de quatre exoplanetes per cada estrella. 

Com sempre, ha estat la limitació tècnica, la capacitat de detecció, el que ha impedit progressar més ràpidament. Inicialment només es trobaven exoplanetes de la massa de Júpiter -1.300 cops més gran que la Terra. Al 2005 ja es va aconseguir identificar un planeta 5,5 cops més gran que la Terra. A l’octubre de 2021 es va informar de la possible detecció d’un exoplaneta a una galàxia fora de la Via Làctia. Està pendent de confirmació.

Els candidats actuals a exoplanetes són majoritàriament a menys de 3.000 anys-llum de nosaltres. Des del 1980 ja s’estudiaven mitjançant telescopis terrestres, ja fossin a Arizona, Hawai, Atacama o Canàries. Properament també es podran estudiar amb el Extremely Large Telescope (ELT) o Telescopi Extremadament Gran que es situarà a Cerro Armazones a Atacama amb una mirall de 39 metres de diàmetre. O el Thirty Meter Telescope (TMT) Telescopi de Trenta Metres que s’instal·larà a Hawai.

A partir del 1990, amb el Telescopi Hubble, va començar l’observació des de l’espai, no a terra. Així es guanya lluminositat en evitar que la llum travessi l’atmosfera. Aquesta va ser una col·laboració entre la NASA i l’ESA. El 2003 la NASA va llançar el telescopi espacial Spitzer que va continuar detectant exoplanetes. El 2006 l’ESA va enlairar el Corot, que encara que només tenia un mirall de 27 cm de diàmetre va descobrir 557 nous exoplanetes. Va ser el primer dedicat a caçar exoplanetes per la tècnica del trànsit.

El 2009 la NASA en va llançar un de nou, el Kepler amb un mirall de 1,4 metres de diàmetre. Ha descobert més de 3.000 nous exoplanetes en 69 sistemes estel·lars. A partir de les seves dades es va establir que a la Via Làctia podien existir 17.000 milions d’exoplanetes de la mida de la Terra. Va ser el primer en detectar una exolluna, un satèl·lit d’un exoplaneta.

L’ESA, el 2013, va llançar l’observatori espacial Gaia amb un mirall de 3,0 m. El seu objectiu és fer un nou catàleg amb dades de mil milions d’estrelles. Però estimen que descobreixi fins a 35.000 nous exoplanetes. El següent va ser el 2018, quan la NASA va llançar el TESS, un telescopi dissenyat per detectar exoplanetes de la mida de la Terra pel mètode del trànsit. Està previst que arribi a descobrir uns 20.000 exoplanetes, dels que 300 podrien ser com el nostre planeta.

l 2019 l’ESA va llançar el Cheops per caracteritzar millor els exoplanetes ja coneguts. El Nadal de 2021 es va enlairar el Telescopi James Webb amb un mirall de 6,5 m i els propers anys ho faran el Plato i l’Ariel de l’ESA i el WFIRST de la NASA. Ha nascut l’exoplanetologia, una nova branca de la ciència.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 284 de l'agost de 2023

On són tots?

Aquesta era la pregunta que es formulava el físic italià Enrico Fermi l’any 1950 a la cafeteria del laboratori nacional de Los Álamos on estava treballant.

La pregunta també podria haver estat: Estem sols a l’univers?.

De ben segur que nosaltres també ens hem fet aquesta pregunta. Cada cop coneixem millor l’univers que ens envolta, sabem que la Via Làctia conté mig bilió d’estrelles i que existeix un altre mig bilió de galàxies com la nostra. També sabem que com el Sol hi ha un 5% del total d’estrelles i que d’aquestes al voltant d’un 20% tenen planetes similars a la Terra.

Barrejant aquestes dades surt que podria haver de l’ordre de cent mil trilions de planetes habitables. La contradicció sorgeix quan contrastem la quantitat de llocs on es podria haver desenvolupat vida intel·ligent i l’absència total de contacte amb cap d’elles. Això és el que es coneix com la paradoxa de Fermi.

Per intentar-ho explicar ens plantejarem una sèrie de preguntes.

- La vida és un fet poc comú? Podria ser que fos un fenomen tan poc usual que fóssim l’únic planeta amb vida? De fet, l’aparició de vida ha sigut gràcies a un conjunt d’accidents i que tots ens han sigut favorables. Si Júpiter no ens hagués aturat alguns asteroides, si no tinguéssim camp magnètic, etc...

- Barreres evolutives. Podria ser que existís vida a d’altres llocs, però que no sigui  intel·ligent. Que no hagin passat de simples microorganismes o bé, animals o plantes, però sense capacitat tecnològica per enviar o rebre missatges. També hi ha l’opció de que l’hagin desenvolupada, com nosaltres o més, i que s’hagin autodestruït.

Missatge d'Arecibo. Institut SETI

- Barreres socials. Podria ser que les altres vides intel·ligents no ens vulguin contactar. També podria ser que visquéssim a un racó de la galàxia i que aquells ens protegissin com en un zoo, apartats de tothom. També s’ha plantejat l’opció de que estiguem en un univers virtual, dins d’un holograma còsmic creat per aquelles vides molt superiors, sense opcions de sortir.

- Estem a una zona de la galàxia poc transitada. El sistema solar es troba al braç d’Orió de la Via Làctia. Som com un barri allunyat del centre, estem a l'extraradi i ningú busca vida per aquestes zones, fer-ho per la zona central és més interessant. Només fa una mica més de cent anys que estem emetent senyals electromagnètiques cap a l’exterior- la ràdio es va inventar el 1895 per en Nicola Tesla. O sigui que els senyals que hem emès només estan a uns cent anys-llums de distància, potser hauran arribat a un miler d’estrelles, evidentment totes de la nostra galàxia.

- Tenim capacitat de detecció? Quants anys fa que estem escoltant l'Univers? Potser vam rebre les senyals quan hi havien els dinosaures i no les van saber interpretar. Potser les estem rebent ara però tampoc les sabem interpretar.

- No existeix intenció de contactar. Seria altra opció. La nostra experiència indica que quan dues civilitzacions es troben acaba en desastre. Potser seria millor estar calladets i no enviar cap senyal.

Poc ho sabem.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 283 de juliol de 2023

Dues exploradores bessones a Mart

Des del gener del 2004 hi ha dos vehicles exploradors -rovers en anglès- damunt la superfície del planeta Mart. Es van enlaire des de Cap Canyaveral el juny de 2003, amb quasi un mes de diferència, i van trigar sis mesos en arribar al seu objectiu.

Els objectius eren purament geològics, no pretenien trobar si hi havia vida o si n’hi havia hagut. Encara no estem prou avançats tecnològicament per a fer-ho, no podem garantir encara que no contaminarem res per part nostre. El que volien saber era si, antigament, podia haver-hi hagut aigua. Només si hi podia haver aigua, podia haver existit vida.

Durant tot el viatge, la nau espacial que el transporta girava a 2 rpm i feia actualitzacions periòdiques de la seva posició per mantenir l’eix de rotació, i l’antena, apuntant cap a la Terra i els panells solars cap al Sol, ja que amb el vol canvien les posicions relatives. 

Uns 45 dies abans de la seva entrada a l’atmosfera marciana començaren els preparatius, és la fase d’aproximació. Quan la nau és a uns 3.500 km del centre del planeta i s’inicia la fase d’entrada, descens i aterratge. Abans d’iniciar aquesta última etapa, li ha calgut adaptar els rellotges a l’hora marciana. El dia marcià, anomenat sol, dura uns 40  minuts més que el dia terrestre i cal sincronitzar els equips amb l’horari marcià.

Abans de l’aterratge la nau viatja a uns 19.000 km/h i el seu escut tèrmic s’escalfarà fins més de 1.400ºC. En aquest període de sis minuts en què redueix la velocitat fins a 0 km/h, quan impacta, es perd la comunicació amb la base i no es té cap senyal, i es coneix amb el nom dels 6 minuts del terror. Durant l’aterratge van embolicats en bosses inflables, a l’estil dels coixins de seguretat dels cotxes. Quan paren de rodar es desinflen i s’obren. Al cap de poc comencen a fer i enviar fotos, tot buscant objectius interessants des del punt de vista geològic.

Spirit. Foto: NASA

Les dues naus van anar a punts oposats del planeta, però amb el mateix objectiu científic, buscar i caracteritzar roques i sòls per trobar pistes d’una possible antiga activitat per part de l’aigua. Opportunity va anar a Meridium Planum, un antic llac gegant causat per l’impacte d’un meteorit i Spirit va anar a estudiar el cràter Gusev, on hi podia haver dipòsits minerals relacionats amb un passat aquós.

Tan l’una com l’altra van evidenciar que fa molt de temps, Mart era molt més humit que actualment i que les condicions existents en aquells temps podien haver sostingut vida marciana, si hi va arribar a existir.

Ambdós vehicles van superar de llarg la durada planificada, que era d’uns tres mesos, 90 sols. L’Spirit va treballar 20 vegades més, fins el 2010. L’Opportunity va durar gairebé 15 anys, la seva darrera comunicació amb la Terra va ser el 10 de juny de 2018, quan una tempesta de pols a nivell de tot el planeta la va cobrir amb una capa de pols. Ara les dues reposen damunt del planeta vermell.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 282 del juny de 2023