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Francis VillatoroBorja TosarJuan Carlos GilGastón GiribetIgnacio Cresponitrógeno y fósforo bioelementos fundamentalesfósforo metabolismo energético episodio 570nitrógeno componente fundamental de proteínasfósforo afín al núcleo en reductoresnitrógeno migra a silicatos del mantocomportamiento geoquímico fósforo nitrógenofugacidad del oxígeno y fósforo litófilobiodisponibilidad de fósforo en el mantonitrógeno versus oxígeno en diagramasbiodisponibilidad nitrógeno y fósforocondiciones redox formación planetariacompromiso tendencias opuestaszona de rizitos de orohabitabilidad química redoxdistribución fósforo nitrógeno silicatosmodelo diferenciación núcleo manto gilmidiendo condiciones presión temperaturaJuan Carlos Gilfigura 1TierraATPepisodio 570delta de IW-2Juan CarlosMarteCarbonoHidrógenoOxígenoNitrógenoFósforoAzufreartículo Yecuación 2LunaSpargaerenGastón Giribet
Biodisponibilidad Nitrógeno y Fósforo
Ep577: Planeta Enano; Errores en IAs; Romper Agujeros Negros; Habitabilidad Química; Virus y Monos
29 de octubre de 20268 momentos
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Juan Carlos Gil explica cómo existen tendencias opuestas en la biodisponibilidad del nitrógeno y fósforo dependiendo de las condiciones redox durante la formación planetaria. Menciona la existencia de un compromiso entre ambas tendencias, creando una 'zona de rizitos de oro' adecuada para la habitabilidad química.
…medida de la disponibilidad de oxígeno que utiliza como referencia el equilibrio entre el hierro metálico que os definía antes y un metal. Esto es necesario, en geoquímica es habitual y el metal que utiliza es la bustita; que debe ser habitual, no lo conozco. Bueno, como os decía, en la pregunta científica los autores se fijaron en nitrógeno y fósforo, ambos bioelementos fundamentales; ambos forman parte de los ácidos nucleicos; ambos forman parte de procesos biológicos esenciales. El fósforo además es central, como sabéis, en el metabolismo energético. Hablé mogollón del fósforo en el episodio 570, mientras que el nitrógeno a nadie se le escapa es un componente fundamental de las proteínas. Pero, y aquí empieza lo interesante, su comportamiento geoquímico, su tendencia por el núcleo o por el manto, que es de lo que estamos hablando, resulta que la experimentan de manera opuesta. En entornos muy reductores, el fósforo tiene mayor afinidad por el metal y por tanto tiende a incorporarse al núcleo, mientras que el nitrógeno migra preferencialmente hacia los silicatos del manto, O sea, en unas condiciones más oxidantes, cuando la fugacidad del oxígeno es mayor, el fósforo se vuelve más litófilo y por tanto se conserva bien en el manto, que es lo que nos interesa para su biodisponibilidad. ¿Cuánto más oxígeno hay? Pero al nitrógeno le ocurre lo contrario; esto se ve muy bien en un diagrama esquemático en la figura 1 del artículo. ¿Hay tendencias por tanto opuestas para la biodisponibilidad de nitrógeno y fósforo dependiendo de las condiciones redos en la formación del planeta? Bueno, pues cuando hay tendencias opuestas a menudo ocurre que existe un compromiso entre ambas, un intervalo ahí intermedio en el que en este caso ninguno de los dos elementos quedaría excesivamente secuestrado en el núcleo Una especie de zona de rizitos de oro, de nuevo, redox, ni demasiado reductora ni demasiado oxidante, adecuada para poder ser degustada En definitiva, la zona de, lo que llaman estos autores, la zona de habitabilidad química Pues para estudiar esto que os he introducido, los autores idean un modelo de diferenciación del núcleo-manto, muy sencillo. Parten de un montón de resultados publicados sobre cómo se distribuye el fósforo y el nitrógeno entre silicatos fundidos y hierro a distintas condiciones de presión, temperatura y fugacidad de oxígeno. Eso se lleva midiendo desde hace cientos de años y. Es lo que aparece en el panel A de la figura 2, donde si lo miráis se ven extraordinariamente claras las tendencias opuestas porque aparecen dos bandas coloreadas formando una X. Y luego plantean un modelo muy sencillo basado en esos datos que parametrizan…
Significado #1 · Palabras #1
Ignacio Crespo introduce una discusión sobre un artículo presentado por Juan Carlos, que aborda la habitabilidad planetaria desde una perspectiva química, enfocándose en procesos de oxidación y reducción, nitrógeno y fósforo.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #17 · Palabras #11habitabilidad planetaria perspectiva químicaoxidación y reducción en habitabilidadnitrógeno y fósforo en planetasinvestigadores paper juan carlos…Vuelve. No, yo estoy totalmente a favor de estudiar estas cosas especulativas. Por supuesto, totalmente. Las más locas del mundo también, pero a la hora de anunciarlas hay que tener cierta responsabilidad pues justo esa responsabilidad es la que han tenido. los investigadores del paper que nos trae Juan Carlos que habla de la habitabilidad de planetas y como a veces eso cae en una franja muy estrecha pero no por lo que pensamos, que normalmente pensamos en la distancia al sol y mil otras cuestiones pero Juan Carlos que es químico quiere hablarnos de la oxidación, la reducción, el nitrógeno, el fósforo así que cuéntanos un poco, ¿qué dice este paper? Sí, no es la primera vez que nos planteamos que se necesita para que un planeta sea habitable, tú lo decías, normalmente pensamos en la zona habitable tradicional, rocoso, atmósfera y sobre todo situada en una distancia de su estrella que permita tener…
Juan Carlos Gil continúa explicando un artículo sobre habitabilidad planetaria, enfatizando la necesidad de ingredientes químicos específicos para la vida, como los bioelementos CHOMPS.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #13bioelementos chomps para la vidacalcio y magnesio en planetas habitablesoligoelementos hierro zinc cobredisponibilidad de elementos químicos…parecer ex nihilo de nada, bueno, de nada, de química prebiótica, en esas condiciones. Podrían ser dos respuestas distintas Y eso es un melón ingente, de tamaño planetario, que no estamos en condiciones de responder Pero aparte de lo que os decía, me presenta Más como químico, falta otra condición y es los ingredientes químicos de la vida. De nuevo, basándonos en lo que conocemos de nuestro planeta, los bioelementos principales, lo hemos hablado muchas veces, el famoso CHOMPS: Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno, Fósforo y Azufre. Hay otros elementos que se usan menos pero son importantes como por ejemplo calcio y magnesio, y luego tenemos los oligoelementos, metales como hierro, zinc o cobre que aunque se necesitan en cantidades muy pequeñas, sin embargo son determinantes en funciones esenciales de muchísimos procesos biológicos. Y más aún, es que no solo hace falta que esos elementos existan, es que tienen que estar disponibles, ¿vale? Cuando hablamos de habitabilidad, esos elementos tienen que ser accesibles a la posible vida Tienen que estar, desde luego, en cantidad suficiente, pero también en formas químicas aprovechables. Los elementos tienen la buena costumbre de ponerse en distintos…
Juan Carlos Gil explica cómo una pregunta científica se centra en determinar si las condiciones químicas durante la formación del núcleo de un planeta influyen en la disponibilidad de fósforo y nitrógeno, elementos esenciales para la vida.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #6 · Palabras #9formación del núcleo planetariodisponibilidad fósforo y nitrógenocondiciones químicas planeta rocoso…a planeta enano del que hablamos antes. O sea, es un grupo, pues como nos gusta a menudo, que combina un mogollón de cositas: geoquímica, formación planetaria, astrofísica, para investigar eso. ¿Cómo la formación del núcleo puede influir en la habitabilidad? ¿De un planeta rocoso? La pregunta era: la pregunta científica que se planteaban, ¿hasta qué punto las condiciones químicas durante la formación del núcleo de un planeta determinan la cantidad de fósforo y nitrógeno en particular que quedan disponibles para la vida? Y para entender este asunto tengo que irme un poquito para atrás y explicar, y corregidme si me equivoco que no es mi campo, cómo se forman los planetas rocosas. Porque en general en las primeras etapas el interior de estos planetas está hundido en forma de lo que llaman océano de magma y se suelen diferenciar,…
Juan Carlos Gil explica cómo existen tendencias opuestas en la biodisponibilidad del nitrógeno y fósforo dependiendo de las condiciones redox durante la formación planetaria. Menciona la existencia de un compromiso entre ambas tendencias, creando una 'zona de rizitos de oro' adecuada para la habitabilidad química.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1nitrógeno y fósforo bioelementos fundamentalesfósforo metabolismo energético episodio 570nitrógeno componente fundamental de proteínasfósforo afín al núcleo en reductoresnitrógeno migra a silicatos del mantocomportamiento geoquímico fósforo nitrógenofugacidad del oxígeno y fósforo litófilobiodisponibilidad de fósforo en el mantonitrógeno versus oxígeno en diagramasbiodisponibilidad nitrógeno y fósforocondiciones redox formación planetariacompromiso tendencias opuestaszona de rizitos de orohabitabilidad química redoxdistribución fósforo nitrógeno silicatosmodelo diferenciación núcleo manto gilmidiendo condiciones presión temperatura…medida de la disponibilidad de oxígeno que utiliza como referencia el equilibrio entre el hierro metálico que os definía antes y un metal. Esto es necesario, en geoquímica es habitual y el metal que utiliza es la bustita; que debe ser habitual, no lo conozco. Bueno, como os decía, en la pregunta científica los autores se fijaron en nitrógeno y fósforo, ambos bioelementos fundamentales; ambos forman parte de los ácidos nucleicos; ambos forman parte de procesos biológicos esenciales. El fósforo además es central, como sabéis, en el metabolismo energético. Hablé mogollón del fósforo en el episodio 570, mientras que el nitrógeno a nadie se le escapa es un componente fundamental de las proteínas. Pero, y aquí empieza lo interesante, su comportamiento geoquímico, su tendencia por el núcleo o por el manto, que es de lo que estamos hablando, resulta que la experimentan de manera opuesta. En entornos muy reductores, el fósforo tiene mayor afinidad por el metal y por tanto tiende a incorporarse al núcleo, mientras que el nitrógeno migra preferencialmente hacia los silicatos del manto, O sea, en unas condiciones más oxidantes, cuando la fugacidad del oxígeno es mayor, el fósforo se vuelve más litófilo y por tanto se conserva bien en el manto, que es lo que nos interesa para su biodisponibilidad. ¿Cuánto más oxígeno hay? Pero al nitrógeno le ocurre lo contrario; esto se ve muy bien en un diagrama esquemático en la figura 1 del artículo. ¿Hay tendencias por tanto opuestas para la biodisponibilidad de nitrógeno y fósforo dependiendo de las condiciones redos en la formación del planeta? Bueno, pues cuando hay tendencias opuestas a menudo ocurre que existe un compromiso entre ambas, un intervalo ahí intermedio en el que en este caso ninguno de los dos elementos quedaría excesivamente secuestrado en el núcleo Una especie de zona de rizitos de oro, de nuevo, redox, ni demasiado reductora ni demasiado oxidante, adecuada para poder ser degustada En definitiva, la zona de, lo que llaman estos autores, la zona de habitabilidad química Pues para estudiar esto que os he introducido, los autores idean un modelo de diferenciación del núcleo-manto, muy sencillo. Parten de un montón de resultados publicados sobre cómo se distribuye el fósforo y el nitrógeno entre silicatos fundidos y hierro a distintas condiciones de presión, temperatura y fugacidad de oxígeno. Eso se lleva midiendo desde hace cientos de años y. Es lo que aparece en el panel A de la figura 2, donde si lo miráis se ven extraordinariamente claras las tendencias opuestas porque aparecen dos bandas coloreadas formando una X. Y luego plantean un modelo muy sencillo basado en esos datos que parametrizan…
Juan Carlos Gil describe cómo un modelo simplificado permite estimar la cantidad de nitrógeno y fósforo disponibles en el manto planetario, basándose en datos sobre la composición global del planeta y la afinidad de los elementos por el metal o silicato.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #14modelo simplificado planeta metal silicatocomposición global del planeta núcleoafinidad elemento metal silicato…tendencias opuestas porque aparecen dos bandas coloreadas formando una X. Y luego plantean un modelo muy sencillo basado en esos datos que parametrizan con esos datos experimentales que viene a ser un balance de masas muy sencillo dado fundamentalmente por la ecuación 2 en la sección de métodos del artículo Y con este modelo recalculan toda esta diferenciación dependiendo de las condiciones redos en el panel B de la figura 2 De tal forma que conociendo la composición global del planeta, la fracción de masa que corresponde al núcleo, este 2% de la luna, 30 de la Tierra y la afinidad de cada elemento por el metal o por el silicato se puede con este modelo así parametrizado llegar a saber cuánto nitrógeno y cuánto fósforo queda finalmente en el manto disponible para posibles bichitos. El método es extraordinariamente simplificado, es un modelo de juguete, para empezar es un proceso de una sola etapa y Sabemos que a la formación de la Tierra le ocurrieron múltiples cosas a medida que el planeta iba creciendo por acreción. Los autores justifican esa simplificación porque dicen que buscan efectos de órdenes de magnitud, no reproducir la historia geológica de…
Juan Carlos Gil plantea una pregunta sobre la relevancia de la composición inicial de un planeta en relación con la cantidad de nitrógeno y fósforo presentes.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #14 · Palabras #6curva fósforo condiciones oxidantesdelta de iw-2 condición tipo tierracompromiso fósforo nitrógeno delta iw-2habitabilidad química de la tierraconcentraciones fósforo manto terrestremodelo reproduce concentración fósforoincertidumbres condiciones marcianasnitrógeno y procesos de desgasificacióncondiciones redox en el mantodesgasificación efectiva en condiciones oxidantespérdida de nitrógeno a la atmósferanitrógeno y fósforo en planetascomposición inicial planeta gilcatálogo hipatía abundancia químicaratio fósforo-nitrógeno factor 15modelo spargaeren condiciones planetariasoxígeno fugacidad modelo exoplanetasnitrógeno estable en el mantofósforo varía en manto estelarconcentración fósforo cinco órdenes magnitud…es lo que predice este modelo para un caso de referencia tipo Tierra, manteniendo fija la composición del planeta como os decía y una fracción de masa del manto similar a la terrestre: Este 70-30 que os decía antes y en el eje X varían las condiciones reales. La curva morada corresponde al fósforo, se ve que sube muy rápidamente a medida que las condiciones se hacen más oxidantes, que es a la derecha, y la curva azul es la del nitrógeno que hace justo lo contrario, disminuye. Azul y Morao, que ya les vale, se han lucido en la elección del colores, o sea, se necesita un buen rato y ampliar la figura para conseguir solamente distinguir los colores En fin, un comentario crítico, ya podrían haber utilizado otro par de colores Bueno, si veis la figura hay una banda en vertical que es de color verde alrededor de delta de IW-2 que es lo que los autores dicen que es tipo tierra, ¿vale? de Condición, semejante al núcleo tipo tierra y, o casualidad, es justo en esa banda donde se produce el compromiso entre ambas tendencias entre fósforo y nitrógeno. Hay suficiente fósforo retenido en el manto sin haber penalizado todavía demasiado al nitrógeno. Resumen de todo este rollo, según este modelo la Tierra se encuentra justito en esa especie de zona de ricitos de oro redox que anticipábamos antes, la zona de habitabilidad química Las dos líneas horizontales punteadas discontinuas que aparecen son las concentraciones observadas de verdad medidas en el manto terrestre de fósforo y nitrógeno se ve como el modelo reproduce razonablemente bien la concentración de fósforo observada en el manto terrestre han hecho otro cálculo para que esto no sea solamente mirándonos el ombligo con las condiciones de Marte y dentro de las incertidumbres también les sale bastante bien pero el modelo predice un orden de magnitud de nitrógeno más del que observamos y es que el nitrógeno es realmente puñetero porque no basta solo con retenerlo en el manto, se producen efectos de desgasificación que dependen además de forma acoplada también con las condiciones redos, o sea sería un proceso casi no lineal. En ambientes muy reductores parte de este nitrógeno puede quedar efectivamente retenido en los minerales del manto, pero en condiciones oxidantes la desgasificación es más efectiva y se puede perder a la atmósfera y no te cuento que eventualmente se puede perder al espacio, dependiendo de... De lo que le pasa al nitrógeno. Se preguntan a continuación los autores si es relevante la composición inicial del planeta, porque claro, no todos los planetas tienen por qué salir desde la casilla de salida con la misma proporción de nitrógeno y fósforo, y hacen algo que es muy Chulo. Utilizan un catálogo que se llama Hipatía, que recoge la abundancia química de estos elementos en estrellas cercanas y observan cómo hay una dispersión apreciable en el ratio fósforo-nitrógeno que varía aproximadamente en un factor de 15. Luego utilizan otro modelo publicado por un tal Spargaeren y colaboradores, que no sé si te suena Gastón; bueno, esto es geoquímica, que no tiene por qué ser tu campo. El caso es que a partir de condiciones estelares genera condiciones plausibles de planetas rocosos orbitándoles y no solo nitrógeno y fósforo sino la mayor parte de los elementos, también el oxígeno que necesitamos su fugacidad para el modelo. En resumen, que pueden aplicar su modelito a toda la población de exoplanetas que hemos visto y en las condiciones redox que hemos explorado en la figura 2. Y resumiendo, el resultado. Es que para el nitrógeno en la concentración que queda en el manto varía menos de un orden de magnitud. Bueno, no varía demasiado dependiendo del tipo de estrella, pero para el fósforo sí. Dependiendo del tipo de estrella, la concentración de fósforo en el manto puede cambiar hasta en 5 órdenes de magnitud. Así que, ¿la composición inicial importa? Dime. No, no, sin coorden, 100.000 veces Sí, sí, 100 .000 O sea, si solamente miras a la estrella tenemos un factor de 15 en composición inicial pero este mecanismo de diferenciación del núcleo según su modelo para el…
Juan Carlos Gil reflexiona sobre la posición de la Tierra en relación con otros planetas, destacando su favorable biodisponibilidad de fósforo y nitrógeno a pesar de no ser un sistema solar especialmente rico en estos elementos.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3 · Palabras #2biodisponibilidad fósforo tierrasistema solar fósforo nitrógenocondiciones planeta fósforo neutrógenomundos reductores fósforo secuestrado…tenemos otra cosa de momento, utiliza ciegamente la proporción de elementos ligeros, ligeros no, pesados en la estrella para luego hacer sus cálculos de nubes moleculares y demás, al menos en planetas y al menos en planetas rocosos, esto apunta a otro sitio. Así que la Tierra se encuentra aparentemente en una región especialmente favorable, sobre todo en lo que respecta al fósforo. Lo curioso es que nuestro sistema solar no parece ser especialmente bendecido por la cantidad de fósforo y nitrógeno. Parecemos bastantes anodinos, pero eso, las condiciones en las que se ha formado nuestro planeta, pues ha permitido la biodisponibilidad de fósforo y neutrógeno. Puede haber otros mundos más reductores, bueno, pues que el fósforo quede secuestrado eso en el núcleo y no haya forma de hacer bichitos con ATP. Vete tú a saber si encontrarían, claro, mecanismos alternativos. Y hay otra cosa que mencionan por encima. Pero también es relevante; esto no significa necesariamente que estos planetas en los que el fósforo queda en el núcleo estén condenados a vagar por el espacio como yermos, parajes, eternos sin bichitos, porque el fósforo podría llegar después. Sabemos que…
Juan Carlos Gil explica que la formación del planeta y su núcleo influyen en la cantidad de elementos esenciales para la vida presentes en sus capas exteriores.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #16formación planetaria y núcleoelementos esenciales para la vida tierraplaneta fósforo nitrógeno inicial…este artículo? Pues quizá lo más relevante es que pone sobre la mesa que la habitabilidad de un planeta puede empezar o puede ya empezar a considerarse pues mucho antes de que aparezcan océanos o atmósferas estables o aerienesferas, ¿no? Nos cuenta cómo, Dependiendo de cómo se forme el planeta y en particular el núcleo, un planeta puede conservar o no cantidades apreciables de algunos elementos esenciales para la vida en sus capas exteriores. Así que no basta con mirar a la estrella o a la nube y ver cuánto fósforo y cuánto nitrógeno hay ahí porque puede ser toda, podría ser que cómo se forma el planeta sea todavía más importante que cuánto de estos elementos habría al principio. Y bueno, la Tierra parece haberse formado en unas condiciones. particularmente favorables dentro de al menos del modelo oeste en la que una cantidad suficiente de elementos esenciales ha permitido, ha permanecido accesible a la biosfera Así que cuando busquemos mundos capaces de albergar vida no nos va a bastar con mirar…