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Francis VillatoroBorja TosarJuan Carlos GilGastón GiribetIgnacio Crespobiodisponibilidad nitrógeno y fósforocondiciones redox formación planetariacompromiso tendencias opuestaszona de rizitos de orohabitabilidad química redoxJuan Carlos GilNature AstronomyCraig WaltonEscuela Politécnica Federal de ZurichUniversidad de CambridgeGroningenNeuer LabTierraSpargaerenGastón GiribetJuan CarlosBorja TosarLunaVenusMarteIgnacio Crespodelta de IW-2Boltzmanndelta de IW
Condiciones Redox formación planetaria
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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.
…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…
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 #8habitabilidad 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, detallando que se necesitan condiciones físico-químicas adecuadas para la vida, incluyendo temperatura, presión, acidez y salinidad.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #13acidez salinidad limitan procesos metabólicosocéanos marcianos pocos millones añosextremófilos límites temperatura radiaciónmetabolismo crecimiento y reproducciónformas de vida adaptadas tierraquímica prebiótica ex nihilo…es fundamentalmente la luz de nuestra estrella, aprovechada mediante fotosíntesis, pero hay casos que conocemos lejanos a la luz del sol en los que se aprovecha la energía química que proporcionan determinadas reacciones típicamente redos entre agua y rocas. También necesitamos condiciones físico-químicas adecuadas; mencionábamos temperatura y presión pero hay otras: acidez, salinidad que pueden, en fin, dificultar o impedir incluso según qué procesos metabólicos. Y esas condiciones tienen que estar durante el tiempo suficiente, no nos vale que haya un océano en Marte durante pocos miles de millones de años para que se desarrollen bichitos que merezcan tal nombre; y aunque los extremófilos, decía, nos han dado sorpresas en temperaturas absurdas como hasta 150 grados o condiciones de radiación brutales entonces, incluso ellos tienen sus límites, ¿no? O sea, no basta con sobrevivir a esas condiciones extremas, hay que dotarse de mecanismos en los que podamos tener un metabolismo, crecer y reproducirse. Aquí, perdona, Juan Carlos, pero hay otro detalle que creo que también puede ser relevante, y es que que existan formas de vida que han conseguido adaptarse a esos entornos en la Tierra, no significa que la vida pueda 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,…
Juan Carlos Gil continúa explicando un artículo sobre la habitabilidad química de la Tierra y otros planetas rocosos, destacando cómo la formación del núcleo influye en esta capacidad.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #4habitabilidad química tierra planetas rocososformación del núcleo influencia habitabilidadcraig walton primer autor nature astronomyescuela politécnica federal zurich investigación planetariaformación del núcleo planetariodisponibilidad fósforo y nitrógenocondiciones químicas planeta rocosoplanetas rocosos océano de magmaformación de núcleos planetariosquímica del núcleo planetario…la otra vez acerca de la cantidad de agua que pueda haber cerca del núcleo de un planeta; lo importante es que esté o bien en superficie o bien no muy lejos de la superficie. La superficie tiene buena pinta. Bueno, pues en este contexto es en el que aparece. El artículo que se titula La habitabilidad química de la Tierra y de los planetas rocosos condicionada por la formación del núcleo, publicado en Nature Astronomy en su versión online a presión febrero y en la revista Física, si queréis, en abril. Lo firma Craig Walton como primer autor junto con otros cinco investigadores que es un equipo internacional: participación de la Escuela Politécnica Federal de Zurich, la Universidad de Cambridge, la de Groningen en Países Bajos y el Neuer Lab, el laboratorio de astronomía infrarroja de la National Science Foundation de Estados Unidos, que también está muy relacionada con el candidato 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, suelen aparecer dos fases. Es una metálica, típicamente rica en hierro y en níquel, que no sé si os ha pasado a vosotros, pero yo cuando era niño me enseñaron que eso se llamaba nífe, y durante años pensé que eso era un nombre tal cual, o a lo mejor un acrónimo; me costó muchísimo…
Juan Carlos Gil explica cómo la afinidad química de los elementos por diferentes fases influye en la diferenciación planetaria, introduciendo los términos 'siderófilos' y 'litófilos'.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #12siderófilos y afinidad por hierrolitófilos prefieren silicatosdiferenciación planetaria siderófilos litófilosquímica de la diferenciación planetaria…la luna procedía del manto; así que era bastante pobre en hierro y por eso la luna, o por eso creemos que la luna, por eso tiene un núcleo diminuto: completamente es menos de un 2% del tamaño de la masa de la luna mientras que en la Tierra supone el 30%. O sea que esta diferenciación, bueno, obviamente a nivel de geología planetaria es extraordinariamente relevante. Bueno, lo que acabo de contar del níquel, hierro y silicio es una propiedad genérica que afecta a todos los elementos: su afinidad química por unas fases o por otras. Las que tienen en diferenciación planetaria la mayor afinidad por el metal se le llama siderófilos, del griego sideros, hierro; y a las que prefieren los silicatos, se les llama litófilos, de lisos, piedra. Pero esa preferencia por una fase u otra depende a su vez de las condiciones químicas, así es la química. En particular por una magnitud que los geofísicos y geoquímicos utilizan muy a menudo, la fugacidad del oxígeno, que es una forma de expresar mediante una presión efectiva el concepto más general termodinámico de potencial químico, potencial químico del…
Juan Carlos Gil explica cómo la fugacidad de oxígeno, un término utilizado en geoquímica, está relacionada con el potencial químico y sirve para medir la disponibilidad de oxígeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #18fugacidad de oxígeno y potencial químicobustita como referencia geoquímicacondiciones oxidantes y fugacidad de oxígeno…debido a la adición de esa partícula, en mi caso cargada, con las demás partículas reales Por supuesto esa partícula no seguía en la simulación, sino aquello explotaba, sino que simplemente calculaba la energía que suponía la adición de esa partícula, Calculaba el factor de Boltzmann y se hacía un promedio estadístico, y esto permitía estimar el potencial químico de exceso que se llama. Bueno, el caso es que la fugacidad de oxígeno, que es el término geoquímico, está relacionado con este potencial químico, de tal forma que cuanto mayor es esta fugacidad, más oxidantes son las condiciones; es fácil acordarse: más oxígeno, más oxidante, y cuanto menos, más reductoras. En el artículo utilizan una escala para esta fugacidad que denominan delta de IW, que es logarítmica; hay que tener cuidado con eso en las figuras, pero bueno, se entiende muy bien y que nada, es una 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,…
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 #1biodisponibilidad nitrógeno y fósforocondiciones redox formación planetariacompromiso tendencias opuestaszona de rizitos de orohabitabilidad química redox…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…
Juan Carlos Gil explica que el nitrógeno es difícil de retener en el manto debido a procesos de desgasificación que dependen de las condiciones redox.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3 · Palabras #2curva 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 atmósfera…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…
Juan Carlos Gil describe cómo los autores utilizan un catálogo llamado Hipatía para analizar la abundancia química de elementos en estrellas cercanas y su impacto en la composición de exoplanetas.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #11 · Palabras #7catálogo hipatía abundancia químicaratio fósforo-nitrógeno factor 15modelo spargaeren condiciones planetariasoxígeno fugacidad modelo exoplanetas…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…
Juan Carlos Gil continúa su análisis sobre un artículo científico, explicando cómo la formación del planeta influye en la cantidad de elementos esenciales para la vida presentes en sus capas exteriores.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #5formación planetaria y núcleoelementos esenciales para la vida tierraplaneta fósforo nitrógeno inicialformación del planeta y elementos esencialesfugacidad de oxígeno en mundos habitablescondiciones redox inicio del planetabiosfera accesible a la vida terrestre…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 si están en la zona habitable del planeta, si podrían tener un área en esfera, ni siquiera cuál es su composición global También convendría, si es posible, parece difícil, pero al menos tratar de estimar la fugacidad de oxígeno, las condiciones redos en el inicio del planeta y así saber hasta qué punto estos bioelementos han conseguido migrar A la larga lista de golpes de suerte que hemos tenido en la Tierra, es el único punto que conocemos, pues quizá haya que añadir uno más y es que cuando todavía éramos un océano de magma, pues algunos de Los elementos esenciales acabaron simplemente por estos mecanismos en el lugar adecuado para que luego pudiésemos aprovecharlo o no, y así es la ciencia, poquito a poquito. Y pues hasta aquí lo que os quería contar.…
Borja Tosar continúa reflexionando sobre un artículo científico que aborda la aparición temprana de la vida en la Tierra tras la formación de agua líquida en su superficie.
Habla: Borja TosarPalabras #9formación de agua líquida tierraaparición temprana de la vidacondiciones químicas geológicas…de los lícitos de oro, pues en principio que un planeta tenga agua líquida en superficie que pueda evolucionar químicamente hasta tener microorganismos o vida muy básica, debe ser muy sencillo porque en la Tierra, en cuanto hubo agua líquida en superficie. y hubo las condiciones químicas, a nivel geológico instantáneamente apareció la vida, o sea, no hubo un periodo largo en el que hubo las condiciones y no apareció nada, sino que en cuanto hubo las condiciones apareció. Pero ellos trabajan la idea de la vida compleja es mucho más, sobrevive mucho menos. La vida compleja requiere, por ejemplo, los microorganismos pueden invernar como los tardígrados o los microorganismos. Pero la vida compleja requiere mucha estabilidad,…
Borja Tosar continúa reflexionando sobre la posibilidad de que la Tierra sirva como un símil para comprender la ausencia de vida extraterrestre, abordando ahora la improbabilidad de la formación de la Luna y su impacto a nivel planetario.
Habla: Borja TosarPalabras #10formación improbable de la lunavenus y tierra gemelos químicamentezona de habitabilidad según nosotrosarreglar venus en zona habitable…te salen cosas como la paradoja de Fermi: aquí no aparece nadie, ni se escucha a nadie, ni parece que haya nada, bueno, que tiene sus cosas. Pero a mí también la idea de pensar, pues igual la Tierra es un símil, o sea, tiene un montón de características. La Luna, la formación de la Luna es muy improbable; que la Luna se formara como se formó es muy improbable. El efecto de la Luna a nivel planetario fue significativo; de hecho tenemos dos planetas que son gemelos casi químicamente y Venus en masa es igual que la Tierra. Los dos están dentro de lo que estableceríamos con la zona de habitabilidad, que yo pienso que la zona de habitabilidad la ponemos un poco nosotros, pero con unos cambios en la atmósfera pequeñitos, arreglas Venus y arreglas Marte en la zona de habitabilidad, pero genial; y Marte quizás porque sea más pequeño y el núcleo. Sea de otro tamaño que comentaba Juan Carlos, cambia totalmente el planeta y pierde la atmósfera. Venus, por tener la corteza más gorda que la terrestre, no genera tectónica de placas, no recicla el CO2, genera un efecto desbocado y eso no hay que no arregle.…