Modelos Cosmológicos: Geocéntrico y Heliocéntrico

A lo largo de la historia, se han propuesto diferentes modelos para explicar la estructura del universo. Dos de los más importantes son el modelo geocéntrico y el modelo heliocéntrico. A continuación, se describen sus características y principales defensores:

Modelo Geocéntrico

El principal defensor del modelo geocéntrico fue Claudio Ptolomeo. Este modelo se basaba en las siguientes premisas:

• La Tierra es el centro del universo.
• El Sol, la Luna y las estrellas giran en torno a la Tierra.
• Las estrellas se encuentran fijas formando una bóveda celeste.

Modelo Heliocéntrico

El principal defensor del modelo heliocéntrico fue Nicolás Copérnico. Este modelo, que es el aceptado actualmente, establece que:

• El Sol es el centro del universo.
• La Tierra y los demás planetas giran alrededor del Sol.
• Este modelo explica la alternancia de días y noches, así como los movimientos de las estrellas.

Definición de Planeta y Cuerpos Celestes en el Cinturón de Kuiper

La Unión Astronómica Internacional (UAI) define, desde 2006, el término «planeta» como un cuerpo celeste que cumple las siguientes condiciones:

1. Orbita alrededor de una estrella (en nuestro caso, el Sol).
2. Tiene suficiente masa para que su propia gravedad le dé una forma casi esférica.
3. Ha despejado los alrededores de su órbita (es decir, es el objeto dominante en su zona orbital).

Si se descubriera en el cinturón de Kuiper un cuerpo celeste del tamaño de Marte, sí debería considerarse un planeta siempre y cuando cumpla con las condiciones establecidas por la UAI. El tamaño no es un factor determinante por sí solo; lo crucial es que tenga suficiente masa para adquirir forma esférica y que haya despejado su órbita.

Composición del Sistema Solar

El sistema solar está compuesto por diversos cuerpos celestes:

• El Sol: La estrella central de nuestro sistema planetario, fuente de luz y energía.
• Planetas: Cuerpos que orbitan alrededor del Sol. Se clasifican en interiores (rocosos y cercanos al Sol) y exteriores (gaseosos y más alejados).
• Planetas enanos: Cuerpos celestes con masa suficiente para tener forma esférica, pero que no han despejado su órbita.
• Satélites: Cuerpos celestes que giran en torno a los planetas.
• Cuerpos menores del sistema solar: Incluyen asteroides (cuerpos rocosos de forma irregular) y cometas (cuerpos helados que liberan gas y polvo al acercarse al Sol).

Teoría de la Formación del Sistema Solar: Teoría Planetesimal

La teoría más aceptada sobre la formación del Sistema Solar es la teoría planetesimal. Esta teoría propone el siguiente proceso:

1. Una nebulosa inicial de polvo y gas comenzó a contraerse debido a la gravedad.
2. Esta contracción provocó un colapso giratorio.
3. En el centro, la fusión nuclear del hidrógeno dio origen al protosol (el Sol primitivo).
4. Alrededor del protosol, se formaron planetesimales (pequeños cuerpos sólidos) a partir del polvo y el gas.
5. Las colisiones entre planetesimales dieron lugar a protoplanetas (cuerpos más grandes).
6. Finalmente, los protoplanetas «barrieron» sus órbitas, acumulando más material y formando los planetas que conocemos hoy.

Características del Sistema Solar Explicadas por la Teoría Planetesimal

La teoría planetesimal explica varias características observadas en el Sistema Solar:

• El Sol y todos los planetas giran en el mismo sentido (resultado del colapso giratorio inicial).
• Las órbitas de los planetas son elipses (debido a las interacciones gravitatorias).
• Las órbitas de los planetas se sitúan aproximadamente en el mismo plano (el plano de la nebulosa original).
• Los cuerpos rocosos presentan numerosos cráteres de impacto (resultado de las colisiones durante la formación del sistema).

Formación de la Tierra y la Luna

Formación de la Tierra

La formación de la Tierra se produjo en varias etapas:

1. Acreción de planetesimales: El protoplaneta terrestre se formó por la acumulación de planetesimales. La energía de los impactos y la desintegración radiactiva aumentaron la temperatura interna.
2. Diferenciación por densidades: Los materiales más densos (como el hierro) se hundieron hacia el centro, formando el núcleo. Los materiales menos densos formaron el manto y la corteza primitiva. Este proceso se conoce como la «catástrofe del hierro». La «desgasificación» liberó gases volátiles a la atmósfera.
3. Enfriamiento y formación de los océanos: La superficie se enfrió gradualmente, permitiendo la condensación del vapor de agua y la formación de los océanos.

Formación de la Luna

Existen varias hipótesis sobre la formación de la Luna, siendo la más aceptada la hipótesis del gran impacto:

• Hipótesis del gran impacto («Hija»): Un planeta del tamaño de Marte (llamado Tea) colisionó con la Tierra primitiva. Parte del material resultante de la colisión quedó orbitando alrededor de la Tierra y, por acreción, formó la Luna. Esta hipótesis explica la menor densidad de la Luna en comparación con la Tierra y la diferencia de edad (la Luna es aproximadamente 100 millones de años más joven).

Otras hipótesis menos aceptadas son:

• Hipótesis de la hermana: La Luna se formó al mismo tiempo que la Tierra, en la misma zona orbital.
• Hipótesis de la adoptada: La Luna se formó en una región diferente del Sistema Solar y fue capturada por la gravedad terrestre.

Definiciones: Estrella, Nebulosa y Materia Oscura

• Estrella: Una esfera gigante de gas, principalmente hidrógeno y helio, que produce energía en su interior mediante reacciones nucleares. Esta energía se irradia al espacio en forma de luz y calor.
• Nebulosa: Una nube interestelar compuesta de polvo, gas (principalmente hidrógeno y helio) y otros elementos. Las nebulosas son el lugar de nacimiento de las estrellas.
• Materia oscura: Un tipo de materia que no emite, absorbe ni refleja luz, por lo que es invisible. Constituye la mayor parte de la masa del universo y su presencia se infiere por sus efectos gravitatorios sobre la materia visible.

Hipótesis sobre el Origen de la Vida

Teoría del Big Bang

La teoría más aceptada sobre el origen del universo es la del Big Bang o Gran Explosión. Sus ideas básicas son:

• Tiempo cero: Hace aproximadamente 13.700 millones de años, toda la materia y la energía del universo estaban concentradas en un punto extremadamente denso y caliente.
• Inflación: Se produjo una expansión extremadamente rápida del universo, multiplicando su tamaño en una fracción de segundo.
• Síntesis primordial de hidrógeno y helio: A medida que el universo se expandía y enfriaba, se formaron las primeras partículas subatómicas y, posteriormente, los núcleos de hidrógeno y helio.
• Formación de galaxias: La gravedad agrupó la materia, formando las primeras galaxias y estrellas.
• Formación de elementos pesados: En el interior de las estrellas, se produjeron reacciones nucleares que crearon elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. Estos elementos se dispersaron por el universo tras las explosiones de supernovas.

Uno de los científicos que contribuyó a esta teoría fue Edwin Hubble, quien descubrió que las galaxias se alejan unas de otras, lo que sugiere que el universo está en expansión.

Hipótesis de las Chimeneas Submarinas y Panspermia

La hipótesis de Oparin y Haldane, que proponía que la vida surgió en una «sopa primordial» rica en compuestos orgánicos, ha sido objeto de debate. Se han planteado objeciones, como:

• La atmósfera primitiva podría haber sido menos reductora de lo que se pensaba, lo que dificultaría la formación de moléculas orgánicas complejas.
• La «sopa primordial» podría haber sido demasiado diluida para que las reacciones químicas necesarias para la vida tuvieran lugar.

Una alternativa es la hipótesis de las chimeneas hidrotermales submarinas (humeros negros). Estas estructuras volcánicas submarinas liberan agua caliente rica en minerales y compuestos químicos, creando un ambiente favorable para la vida. Se han encontrado bacterias termófilas (amantes del calor) que prosperan en estas condiciones.

La panspermia es una hipótesis que sugiere que la vida (o los componentes básicos de la vida) no se originó en la Tierra, sino que llegó del espacio exterior, posiblemente a través de meteoritos o cometas. Esta hipótesis se basa en el descubrimiento de compuestos orgánicos en meteoritos y en la posible detección de microorganismos fósiles en un meteorito marciano (aunque esto último es controvertido). La panspermia no explica el origen de la vida, sino su posible diseminación.

Comparación entre Lamarckismo y Darwinismo

Lamarckismo

Las ideas básicas del lamarckismo, propuesto por Jean-Baptiste Lamarck, son:

• Los organismos cambian a lo largo de su vida en respuesta a su entorno y a sus hábitos.
• La «función crea el órgano»: el uso continuado de un órgano lo fortalece y desarrolla, mientras que el desuso lo debilita y atrofia.
• Los caracteres adquiridos se heredan: los cambios que un organismo experimenta durante su vida se transmiten a su descendencia.

Darwinismo

Las ideas básicas del darwinismo, propuesto por Charles Darwin, son:

• Existe una lucha por la existencia: los recursos son limitados y los organismos compiten por ellos.
• Existe variabilidad intraespecífica: los individuos de una misma especie no son idénticos, sino que presentan variaciones en sus características.
• Selección natural: los individuos con características más favorables para sobrevivir y reproducirse en un determinado ambiente tienen más probabilidades de dejar descendencia. Estas características favorables se transmiten a las siguientes generaciones.

Ejemplo: El Cuello de las Jirafas

• Lamarckismo: Las jirafas ancestrales tenían cuellos cortos. Al esforzarse por alcanzar las hojas más altas de los árboles, sus cuellos se alargaron gradualmente a lo largo de su vida. Este alargamiento se transmitió a sus descendientes.
• Darwinismo: En una población de jirafas ancestrales, existía variabilidad en la longitud del cuello. Las jirafas con cuellos más largos tenían una ventaja, ya que podían acceder a más alimento. Estas jirafas sobrevivieron y se reprodujeron con mayor éxito, transmitiendo la característica de cuello largo a sus descendientes. Con el tiempo, la proporción de jirafas con cuello largo aumentó en la población.

Teoría Sintética de la Evolución

La teoría sintética de la evolución, también conocida como neodarwinismo, combina las ideas de Darwin con los conocimientos de la genética moderna. Sus aportaciones más importantes son:

• La unidad evolutiva no es el individuo, sino la población (un grupo de individuos de la misma especie que pueden reproducirse entre sí).
• El origen de la variabilidad genética reside en las mutaciones (cambios aleatorios en el ADN) y la recombinación genética (la mezcla de genes que ocurre durante la reproducción sexual).
• La selección natural actúa sobre la variabilidad genética, favoreciendo la supervivencia y reproducción de los individuos con las combinaciones de genes más ventajosas.

La teoría sintética está de acuerdo con el darwinismo, pero lo amplía y lo actualiza con los conocimientos de la genética.

Especiación: El Proceso de Formación de Nuevas Especies

El proceso de formación de nuevas especies se llama especiación. Generalmente, ocurre de la siguiente manera:

1. Aislamiento reproductivo: Una población queda dividida en dos o más grupos que no pueden reproducirse entre sí. Este aislamiento puede ser geográfico (por ejemplo, una barrera física como una montaña o un río), ecológico (diferencias en el hábitat o en los recursos utilizados) o de comportamiento (diferencias en los rituales de cortejo).
2. Acumulación de diferencias genéticas: En cada grupo aislado, se producen mutaciones y recombinaciones genéticas de forma independiente. La selección natural puede actuar de manera diferente en cada grupo, favoreciendo distintas características.
3. Divergencia genética: Con el tiempo, las diferencias genéticas entre los grupos aislados se acumulan hasta que se vuelven tan grandes que los individuos de un grupo ya no pueden reproducirse con éxito con los del otro grupo, incluso si se eliminara la barrera que los separaba. En este punto, se consideran especies diferentes.

Pruebas de la Evolución

La evolución es un hecho demostrado, respaldado por una gran cantidad de evidencias:

• Pruebas morfológicas (anatomía comparada): Se comparan las estructuras anatómicas de diferentes especies. Los órganos homólogos (estructuras con un origen común, pero que pueden tener funciones diferentes, como el brazo de un humano y el ala de un murciélago) indican un parentesco evolutivo. Los órganos vestigiales (estructuras reducidas y sin función aparente, como el apéndice en humanos) son restos de órganos que fueron funcionales en antepasados.
• Pruebas biogeográficas: La distribución geográfica de las especies está relacionada con su historia evolutiva. Especies que habitan en regiones cercanas suelen estar más emparentadas que especies que viven en regiones lejanas, incluso si los ambientes son similares.
• Pruebas paleontológicas (registro fósil): Los fósiles muestran la historia de la vida en la Tierra y revelan la existencia de especies extintas, formas de transición entre grupos y patrones de cambio evolutivo a lo largo del tiempo.
• Pruebas embriológicas: El estudio del desarrollo embrionario revela similitudes entre especies emparentadas. En las primeras etapas del desarrollo, los embriones de diferentes vertebrados (peces, anfibios, reptiles, aves, mamíferos) se parecen mucho entre sí, lo que sugiere un origen común.
• Pruebas bioquímicas: La comparación de secuencias de ADN, proteínas y otras moléculas revela similitudes y diferencias entre especies. Cuanto más parecidas sean las secuencias, mayor será el parentesco evolutivo.

Hominización: El Proceso de Evolución Humana

La hominización es el proceso evolutivo que condujo a la aparición de los humanos modernos (Homo sapiens). Este proceso se caracteriza por una serie de cambios anatómicos y de comportamiento, entre los que destacan:

• Bipedestación: La capacidad de caminar erguido sobre dos piernas.
• Cambios en la cadera y el pie: La pelvis se ensanchó y se acortó, y el pie desarrolló un arco para caminar de forma más eficiente.
• Encefalización: Aumento del tamaño del cerebro en relación con el tamaño corporal.
• Lenguaje articulado: Desarrollo de la capacidad de comunicarse mediante un lenguaje complejo, con sintaxis y gramática.
• Desarrollo de la cultura: Creación de herramientas, arte, rituales y otras formas de expresión cultural.