El Universo cercano

Cuando una persona mira hacia lo alto en una noche clara puede ver la Luna, un par de planetas y cientos de estrellas. Si se encuentra lejos del resplandor de las luces de la ciudad podrá apreciar la Vía Láctea, un cinturón difuso de luz cruzando el oscuro cielo. Se puede preguntar por esos mundos distantes. ¿Qué otros planetas están ahí fuera? ¿Cómo son? ¿Estarán habitados? ¿A qué distancia se encuentran las estrellas? ¿Cuántas son? ¿Qué es la Vía Láctea?

La Tierra, como pueden apreciar los astronautas desde el espacio, es básicamente de color azul, con remolinos blancos de nubes y partes ocres que se corresponden con las masas continentales. El color azulado de nuestro planeta procede de los océanos, que cubren más del 70% de la superficie terrestre, así como de la atmósfera, que dispersa la luz solar. La Tierra rota sobre su eje, inclinado unos 23° sobre el plano de la órbita que describe alrededor del Sol. El Hemisferio norte aparece inclinado hacia el Sol durante seis meses —la primavera y el verano septentrionales—, mientras que durante otros seis meses —la primavera y el verano meridionales— el Hemisferio sur es el que se muestra ladeado hacia el Sol. La atmósfera de la Tierra se compone en un 78% de nitrógeno y en un 21% de oxígeno, estando el resto compuesto por argón, dióxido de carbono, vapor de agua y otros gases. La atmósfera protege a la superficie de la Tierra de los rayos ultravioleta, así como de otras formas de radiación perjudiciales para la vida. La zona de aire, suelo y agua capaz de sostener la vida en la Tierra se denomina biosfera. La corteza del planeta, con un grosor comprendido entre los 5 y los 90 km, está compuesta por rocas que contienen silicio, hierro y otros minerales. La corteza flota sobre una capa de roca parcialmente fundida denominada manto, que alcanza los 2.900 km bajo la superficie terrestre. Más allá del manto se encuentra el núcleo del planeta, formado por hierro y níquel.

El objeto más brillante en nuestro cielo nocturno es la Luna. Este satélite gira en torno a la Tierra a una distancia media de 384.400 km, unas 30 veces el diámetro de la Tierra. El diámetro de la Luna es de unos 3.480 km, y su masa supone el 1,2% de la terrestre, aproximadamente. La Luna carece de atmósfera y de agua líquida. La temperatura media en su superficie oscila entre los -153 °C de la noche y los 107 °C del día. Las principales formaciones lunares son los cráteres, las áreas montañosas, o tierras altas, y los oscuros mares —cuencas relativamente planas que fueron rellenadas por la lava durante un antiguo período de actividad volcánica.

La Luna tarda 29 días en completar una órbita alrededor de la Tierra, un tiempo similar al que emplea en girar sobre su propio eje, por lo que, desde la Tierra, siempre vemos la misma mitad de la Luna, su cara visible. Cuando la Luna se sitúa entre el Sol y la Tierra, su cara visible no recibe la luz solar y nuestro satélite no se puede ver desde la Tierra; en este momento, se dice que estamos en la fase de luna nueva. A continuación, mientras sigue realizando su recorrido en torno a la Tierra, la cara visible comienza a ser iluminada por el Sol; es la fase creciente. Cuando la Luna se desplaza hasta el lugar de la Tierra opuesto al Sol, se ilumina por entero, pudiéndose así contemplar la luna llena en nuestro cielo durante la noche. Mientras regresa al punto situado entre la Tierra y el Sol, entra en la fase menguante, cuando la superficie iluminada va siendo cada vez menor hasta volverse a ocultar en su totalidad.

La Tierra y los demás planetas giran en torno al Sol. El Sol, los planetas, sus satélites y otros objetos en órbita constituyen nuestro Sistema Solar. El Sol, en realidad una estrella como las que vemos por la noche, es una bola de gas que tiene un diámetro de 1.392 millones de kilómetros en su ecuador; es casi 333.000 veces más grande que la Tierra. En el núcleo del Sol, una fusión nuclear constante, como la originada por una bomba de hidrógeno, produce cantidades inmensas de energía. La temperatura en el núcleo se estima que alcanza los 15,7 millones de grados centígrados. La energía del núcleo se desplaza con lentitud hacia la cara visible del Sol, denominada fotosfera, irradiándose entonces hacia el espacio. Más alejada de la fotosfera está la corona solar, una atmósfera de gas muy caliente.

La energía del Sol es la más remota fuente energética para las formas de vida de la Tierra. Por medio de la fotosíntesis, las plantas convierten la energía solar en hidratos de carbono (azúcares y almidón). Los animales, incluyendo los seres humanos, dependen de este alimento producido por las plantas. La energía solar absorbida por los seres vivos hace millones de años se ha almacenado bajo la superficie de la Tierra en forma de carbón, gas o petróleo. Esta energía es el carburante que utilizan los medios de transporte, la producción industrial y casi todas las centrales energéticas.

Mercurio es el planeta más cercano al Sol, y es visible en ocasiones en el horizonte antes del amanecer o inmediatamente después del crepúsculo. Este pequeño planeta es apenas mayor que nuestra Luna. Como la superficie sin atmósfera de Mercurio se calienta durante 88 días terrestres por los abrasadores rayos del Sol, más potentes que en la Tierra, su temperatura llega a alcanzar los 430 °C. Debido a la carencia de atmósfera, la temperatura en este planeta desciende hasta los -180 °C durante la larga noche, que también dura 88 días terrestres.

El segundo planeta desde el Sol es Venus, que brilla al oeste en el horizonte tras el crepúsculo, y al este, antes del amanecer. Es el planeta más cercano a nosotros y tiene aproximadamente las mismas dimensiones que la Tierra. Además, presenta una composición parecida: una corteza y manto de rocas silíceas, y un núcleo formado por hierro y níquel. Sin embargo, Venus es un verdadero infierno debido a su atmósfera, ardiente y venenosa. Nubes de ácido sulfúrico flotan por encima de una atmósfera compuesta básicamente por dióxido de carbono, el mismo gas invernadero que calienta el clima de la Tierra. Debido a que el dióxido de carbono retiene el calor, la superficie de Venus alcanza los 460 °C. Si pudiéramos contemplar nuestro Sistema Solar desde un punto situado a millones de kilómetros sobre el Polo Norte de la Tierra, veríamos a los planetas girar en torno al Sol en la dirección contraria a las agujas del reloj, así como rotar sobre sus propios ejes en ese mismo sentido. Sin embargo, Venus es único, ya que el movimiento de rotación sigue la dirección de las agujas del reloj, un giro opuesto al de los demás planetas.

Más lejos de la órbita terrestre se encuentra Marte, el cuarto planeta vecino de la Tierra. Debido a que su superficie está recubierta de una capa de óxido de hierro, Marte aparece en nuestro cielo nocturno como un luminoso punto rojo. Marte cuenta con una estructura interna similar a la terrestre, con una duración de los días casi igual y su eje de rotación está inclinado unos 25° sobre su plano orbital, lo que origina un ciclo de estaciones anuales parecido al de la Tierra. Los casquetes de hielo en los polos de Marte, los cuales contienen agua y dióxido de carbono helados, se expanden en invierno y se contraen en verano. La temperatura de la superficie es de unos -63 °C, comparable a la del invierno en la Antártida, si bien en el invierno marciano pueden descender hasta los -140 °C, más fría que cualquiera de la Tierra. En su ecuador, las temperaturas diurnas pueden alcanzar unos agradables 20 °C. Aparte de la Tierra, Marte quizás sea el planeta más acogedor para la vida, aunque ni el hombre ni los demás animales puedan respirar esa delgada y fría atmósfera de dióxido de carbono y vapor de agua. Los científicos piensan que hace millones de años Marte tuvo un clima notablemente más templado y agua en estado líquido en su superficie, por lo que el planeta podía haber albergado vida. Existe hoy alguna remota posibilidad de que formas de vida primitiva sobrevivan bajo su superficie.

Más allá de Marte, los asteroides, también conocidos como planetas menores o planetoides, giran en torno al Sol. Los científicos han contado más de 9.000, si bien existen varios miles más, pequeños objetos irregulares de metal y roca. Los asteroides carecen de atmósfera y de agua líquida. El mayor es Ceres, una esfera de cerca de 930 km de diámetro. Las colisiones entre los asteroides a veces arrojan fragmentos rocosos denominados meteoroides, que se adentran en las órbitas de los distintos planetas, incluida la Tierra. La mayor parte de los meteoroides son tan pequeños que se desintegran al entrar en la atmósfera terrestre, pero, en ocasiones, algunas de estas rocas alcanzan la superficie terrestre y reciben el nombre de meteoritos.

Fuera del cinturón de asteroides están los llamados planetas exteriores. Júpiter, uno de los objetos más brillantes de nuestro cielo nocturno, es el mayor de los planetas y satélites de nuestro Sistema Solar. Como un gigante gaseoso, igual que todos los planetas exteriores salvo Plutón, Júpiter carece de una superficie sólida. Nubes de amoníaco congelado e hidrosulfato amónico flotan sobre su delgada atmósfera, básicamente compuesta por hidrógeno y helio. La presión en los niveles bajos de la atmósfera condensa el hidrógeno en una niebla hirviente sobre el océano de hidrógeno caliente que conforma la masa del planeta. Júpiter posee al menos 16 lunas o satélites, la mayoría de ellos pequeños y de formas irregulares, excepto cuatro, que son grandes y sólidos: Ganimedes, el mayor satélite de nuestro Sistema Solar (más grande que el planeta Mercurio); Calisto y Europa (cada uno con un tamaño similar al de la Luna terrestre), con superficies heladas que probablemente flotan sobre mares de agua salada en estado líquido; y, finalmente, Io. Algunos científicos piensan que podría existir vida bajo la superficie oceánica de Europa. Io, algo mayor que la Luna terrestre, es el objeto de nuestro Sistema Solar con mayor actividad volcánica.

El sexto planeta mayor desde el Sol es Saturno, otro punto luminoso en nuestro cielo, visible por las noches. Es el segundo planeta en tamaño de nuestro Sistema Solar, aunque su densidad es tan baja que podría flotar sobre el agua. Saturno, de la misma manera que Júpiter, posee una atmósfera de hidrógeno y helio que circunda un mar planetario de hidrógeno caliente. Lo más característico de Saturno es su amplia banda de anillos que rodea el planeta; son, en la actualidad, delgados y anchos cinturones compuestos por partículas congeladas. Saturno cuenta con 18 satélites conocidos, siendo Titán el mayor, con un tamaño más grande que el planeta Mercurio. Posee una atmósfera de nitrógeno y metano, y, en apariencia, sus océanos de metano líquido cercan continentes de tierra sólida.

Los planetas más allá de Saturno están más alejados de la Tierra y se conocen menos. Pueden verse claramente desde la Tierra sólo mediante telescopios. Urano es un gigante gaseoso, cuyo eje de rotación está inclinado 98° respecto a la vertical, por lo que el ángulo en relación con el plano de su órbita es de sólo 8°. Las nubes de metano dan al planeta un color verdoso, aunque en su atmósfera predomina el hidrógeno y podría ocultar un océano de agua. Urano cuenta con un sistema de anillos como el de Saturno. Neptuno es el octavo planeta en cuanto a distancia al Sol, y su tamaño, y quizás también su composición, es similar al de Urano, pero su eje de rotación presenta una inclinación de sólo 29° sobre su plano de órbita. Ambos planetas tienen numerosos satélites.

El más remoto y menos conocido de los planetas es el pequeño Plutón que, junto con Caronte, su mayor satélite y casi tan grande como la mitad del propio Plutón, giran entre sí como una pareja de baile. Ciertos astrónomos opinan que Plutón y Caronte son un planeta doble. Otros defienden la idea de que Plutón es demasiado pequeño como para considerarlo un planeta mayor y que debería ser reclasificado como un planeta menor, un asteroide. Plutón parece ser una bola helada de gases congelados que quizás rodeen un núcleo sólido, con una atmósfera reducida compuesta por metano y otros gases.

Más allá de Plutón, existen dos amplias regiones de objetos helados que giran describiendo órbitas a gran distancia del Sol. La primera de ellas es el disco o cinturón de Kuiper, a una distancia entre 30 y 100 veces la que separa la Tierra del Sol, que contiene miles de objetos pequeños congelados que son, de hecho, cometas con órbitas elípticas que se acercan al Sol de manera periódica. Mientras éste los calienta, desarrollan largas colas compuestas de polvo y gases que salen de sus núcleos helados.

Los científicos sospechan que una vasta región esférica denominada nube de Oort está todavía más alejada del Sol, quizás a 50.000 veces la distancia entre la Tierra y el Sol, casi un año-luz. La nube de Oort puede llegar a contener billones de partículas heladas que giran lentamente en torno al Sol. Los investigadores han sugerido que algunos cometas se han formado en esta nube cuando el paso de estrellas u otras alteraciones precipitaron estos materiales hacia el Sol. Incluso con esta cantidad de objetos que orbitan alrededor del Sol, el espacio entre los planetas es tan amplio que estas partículas heladas pueden estar separadas por millones de kilómetros.

El espacio más allá de nuestro Sistema Solar es aún más vacío. La mayor estrella del sistema estelar más cercano al Sol es Alpha Centauri, que brilla en el cielo del hemisferio sur en otoño. Alpha Centauri es, en la actualidad, una estrella triple, un racimo de tres estrellas. A diferencia del Sol, la mayoría de las estrellas del Universo tienen una o más partes asociadas. Alpha Centauri se encuentra a 4,3 años luz de distancia; es decir, a unos 40,7 billones de kilómetros. Esto significa que su luz nos tarda en llegar 4,3 años, aproximadamente lo mismo que tardaría en recibirse allí un mensaje de radio enviado desde la Tierra. Para hacerse idea de esta distancia, imagine que el Sol es un guisante de un centímetro de diámetro (en la realidad es 1,4 x 10¹¹ veces mayor); la Tierra, una partícula invisible de polvo a 1,5 m de distancia; Júpiter, un pequeño grano de mostaza localizado a 8 m; y Alpha Centauri, como dos guisantes y una cereza, situada a 292 km. Nuestras naves espaciales más rápidas pueden llegar a Júpiter en unos cuatro años de viaje, y a esa velocidad tardarían 70.000 años en alcanzar Alpha Centauri. Este es nuestro vecino cósmico más próximo.

En fechas recientes, los astrónomos han comenzado a descubrir planetas que orbitan en torno a estrellas cercanas. Debido a la distancia y a que los planetas de otras estrellas son relativamente oscuros, los científicos sólo han sido capaces de descubrir los mayores. Mediante el uso de nuevas tecnologías, los astrónomos esperan descubrir planetas similares a la Tierra y, posiblemente, hallar evidencias de vida más allá de nuestro Sistema Solar.

El Sol, Alpha Centauri y otras estrellas cercanas forman parte de nuestra galaxia, conocida como Vía Láctea. Contiene unos 300.000 millones de estrellas y se asemeja a un disco plano con una protuberancia en el centro. En el cielo nocturno, el cinturón brillante que denominamos Vía Láctea es lo que vemos a través del plano del disco. El centro de la galaxia aparece como un resalte en el firmamento del hemisferio sur en invierno. Vistas desde arriba o desde abajo, las estrellas del disco forman un complejo sistema en espiral de cinco brazos curvados que salen del centro de la galaxia. La Tierra, el Sol y sus estrellas vecinas se encuentran dentro de lo que se conoce como el brazo de Orión. El Sol y sus estrellas cercanas describen órbitas alrededor del centro de la galaxia a una velocidad de 220 km/s. A esta velocidad, el Sol tarda 220 millones de años en completar una órbita entera en torno a la galaxia. Ésta mide unos 97.000 años luz de diámetro, y nuestro Sol está a 28.000 años luz del centro. La galaxia tiene un grosor de 1.000 años luz excepto en su parte central abultada, donde supera ligeramente los 3.000 años luz.

La Vía Láctea, al igual que otras galaxias, forma parte de un conjunto de galaxias conocido como Grupo Local, el cual tiene un diámetro de algo más de 3 millones de años luz y contiene cerca de 30 galaxias pequeñas y 3 grandes, entre ellas la Vía Láctea y Andrómeda (o M31), situada a 2,2 millones de años luz. La Vía Láctea quizás tenga la mayor masa del Grupo Local, si bien Andrómeda es, probablemente, la más grande. Se puede ver Andrómeda desde la Tierra a simple vista, como una nebulosa de luz en el cielo septentrional durante el otoño. Las galaxias pequeñas del Grupo Local se aglutinan en torno a la Vía Láctea, a Andrómeda y a la galaxia espiral Triángulo (o M33), la tercera importante del conjunto. Nuestro vecino galáctico más próximo, la constelación de Sagitario, en parte solapa la Vía Láctea en el punto más oriental desde el Sol. El centro de esta constelación o galaxia dista 50.000 años luz del núcleo de la Vía Láctea.

La mayoría de los astrónomos piensan que el Grupo Local forma parte de un Supergrupo Local, que podría sobrepasar los 100 millones de años luz de diámetro y cuyo centro estaría en la constelación de Virgo, a 50 millones de años luz. Más de varios miles de millones de galaxias del Universo constituyen grupos incluidos en supergrupos que, a su vez, podrían conformar otros mayores o componer lo que se denominan bandas y paredes de supergrupos, que se extienden por el espacio. Sin embargo, en muchas partes de los Supergrupos Locales y en otras estructuras del Universo existen espacios vacíos que ocupan cientos de millones de años luz. Podemos decir que el Universo tiene una textura porosa o en burbuja.

Los astrónomos no han llegado a un acuerdo sobre el tamaño y la forma del Universo. Ciertas teorías sugieren que se trata de una figura esférica, hueca, en expansión, como una burbuja. Otras señalan que su forma es como la de una silla de montar gigante o la de una patata frita en constante incremento de su tamaño. Incluso algunos indican que se asemeja a un tubo en espiral. Pero en lo que sí coinciden la mayoría de los astrónomos es en afirmar que el Universo está en expansión, si bien desconocen si continuará expandiéndose indefinidamente o, si por el contrario, un día, dentro de miles de millones de años, se detendrá y empezará a contraerse. Mediante el uso de nuevos instrumentos y tecnologías, como el telescopio espacial Hubble, los científicos efectúan nuevos descubrimientos cada año, pudiendo quizás, en el futuro, completar el mapa del Universo y descubrir su destino final.