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Francis VillatoroBorja TosarJuan Carlos GilGastón GiribetIgnacio Cresposiderófilos y afinidad por hierrolitófilos prefieren silicatosdiferenciación planetaria siderófilos litófilosquímica de la diferenciación planetariaJuan CarlosJuan Carlos GilIgnacio CrespoCarbonoHidrógenoOxígenoNitrógenoFósforoAzufreartículo Yecuación 2LunaTierraVenusMarteBorja Tosar
Química De la diferenciación planetaria
Ep577: Planeta Enano; Errores en IAs; Romper Agujeros Negros; Habitabilidad Química; Virus y Monos
29 de octubre de 202612 momentos
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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'.
…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…
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 #4 · Palabras #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 #15acidez salinidad limitan procesos metabólicosocéanos marcianos pocos millones añosextremófilos límites temperatura radiación…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…
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 GilPalabras #10bioelementos chomps para la vidacalcio y magnesio en planetas habitablesoligoelementos hierro zinc cobredisponibilidad de elementos químicoshabitabilidad planetaria y biousabilidadelementos accesibles en erienesferaestados de oxidación comprometen biousabilidad…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 estados de oxidación o asociarse a elementos que podrían comprometer su biousabilidad, si me permitís la palabra, y tienen que estar, además, donde el resto de condiciones son adecuadas para la vida. Es decir, en la erienesfera, si empezamos a usar el término que se introduce en ese artículo. Porque ¿de qué sirve un planeta que tenga todos los bioelementos necesarios, toda la sopita adecuada, si buena parte de esos elementos están secuestradas en el núcleo metálico, ahí a No sé cuántos gigapascales, fuera de cualquier posible erienesfera. ¿Vos decís, por ejemplo, una civilización lejana nos miraría y dice: ese planeta seguro es muy habitable porque mira la cantidad de níquel que hay ahí o de cloro en la atmósfera, que…
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 #5formación del núcleo planetariodisponibilidad fósforo y nitrógenocondiciones químicas planeta rocosoplanetas rocosos océano de magmaformación de núcleos planetariosquímica del núcleo planetario…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 GilSignificado #1 · Palabras #1siderófilos 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 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 #15 · Palabras #19biodisponibilidad 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 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 GilSignificado #11modelo 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 resume los resultados del modelo sobre la diferenciación núcleo-manto, indicando que la Tierra se encuentra en una zona óptima de habitabilidad química.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #17 · Palabras #18habitabilidad química de la tierraconcentraciones fósforo manto terrestremodelo reproduce concentración fósforoincertidumbres condiciones marcianas…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…
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 #10nitrógeno y fósforo en planetascomposición inicial planeta gil…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…
Juan Carlos Gil discute la importancia relativa de la composición inicial de una estrella frente a las condiciones de diferenciación del núcleo para determinar la concentración de fósforo en el manto.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #2diferenciación del núcleo fósforofactor composición inicial estrellaproporción elementos pesados estrella…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 fósforo sobre todo puede hacer cambiar las cosas un valor, un factor de 100 .000 O sea que es más importante, de nuevo según este modelo, mucho más las condiciones de la diferenciación que el origen, que lo que tenías en la estrella. A mí eso me llama la atención muchísimo porque todo el mundo utiliza, no 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…
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 #14formación 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.…
Juan Carlos Gil, tras reflexionar sobre la improbabilidad de la vida y la diversidad planetaria, plantea la posibilidad de descubrir vida totalmente imaginable en un planeta con gravedad y química diferente.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #6 · Palabras #6vida totalmente imaginable planetagravedad y química diferenteeconomía circunlunar espacio…un planeta con una gravedad más intensa o menos intensa? Igual la vida, pues, como siempre, de la misma manera que se tratan en su planeta, si todos son diferentes y uno es diferente al otro, y cada dos por tres detectamos algo nuevo que no tenemos ni idea. Igual llegará el día que detectemos vida totalmente imaginable y digamos: pero ¿cómo es posible esto por un planeta con gravedad y con otra química? Yo qué sé. Ignacio, déjeme otro medio minuto, porque en relación a lo que has dicho de cristalización en el espacio, me he acordado que una de las posibles salidas más plausibles para una economía circunlunar, digamos, no demasiado alejada en el tiempo: o vaya frase que me ha salido. Chocolate en microgravedad. Me gusta poner un estudio de cómo cristalizaría, porque el chocolate depende de un equilibrio entre dos formas de cristalización; es precioso lo del chocolate. El chocolate espacial mucho mejor. Pues chocolate, el chocolate…