EL CAMALEÓN CÓSMICO por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico de número

La energía solo se transforma. No se crea ni se destruye. Eso dice el Primer Principio de la Termodinámica. Toda la energía existente proviene del Big Bang: la propia creación del Universo. No sabemos qué clase de energía provocó el Big Bang. Pasada, presente y futura, son iguales en cantidad. Todo cuanto existe es energía. Como humanos, ingerimos energía en la alimentación. Comemos ciertas cantidades de calorías, que incorporamos y después las liberamos quemándolas. Para seguir viviendo debemos seguir comiendo para mantener el proceso. La gran revelación de Einstein fue que la energía y la materia son lo mismo, no dos cosas diferentes. Una se puede transformar en la otra. De esta forma, todo es energía. Si multiplicamos nuestra masa por el cuadrado de la velocidad de la luz, esa es nuestra energía. No somos algo diferente, sino sólo energía estructurada en el interior de un cuerpo. Los procesos relacionados con la putrefacción, que finalmente nos transforma, devuelve la energía estructurada al acúmulo común de reserva energética del Universo. Si las leyes de la Física son las mismas en pasado, presente y futuro, la energía no puede crearse, solo transformarse.

 

Distintos objetos pueden tener la misma cantidad de energía, pero no la misma potencia, que ya depende del tiempo en el que se libera aquélla. La rapidez a la que se libera es crucial. Una madalena puede tener 200 calorias, que es lo que se libera cuando ingerimos aquélla o el equivalente a 150.000 toneladas de TNT si aniquilamos la madalena con una cantidad igual de antimateria, de acuerdo con la ecuación E=mc2,. Pero, si se libera esa misma energía en una millonésima parte de un segundo, como ocurre cuando hacemos explotar un canuto de dinamita, el proceso se torna sumamente violento, tremendamente potente. El tiempo es capaz de transformar un proceso plácido y armonioso en violento y rotundo.

 

Las actividades humanas se centran en interconversiones de energía, constantemente. Hay que convertir las calorías de la pizza en energía interior de los humanos. Incorporamos el mundo exterior de forma permanente. Toda la energía que utilizamos en la Tierra, para iluminar nuestras casas, impulsar máquinas, desplazarnos, etc. procede del espacio exterior. Cada segundo nos llegan procedentes del Sol 10^(26) watios, lo que es equivalente a la energía liberada por 400.000 millones de armas nucleares en un solo segundo. El aprovechamiento de una pequeña fracción de esa energía es de vital importancia para la Humanidad. Las estrellas producen muchas formas de energía pero todo empezó con la gravedad. La materia “cae”, es atraída por otra materia. Si soltamos una piedra a una cierta altura, la gravedad convierte su energía potencial en cinética, hasta que alcanza el suelo. En los comienzos del Universo, la gravedad reunió polvo y gas para formar las estrellas. La fusión nuclear es la que libera la energía de las estrellas, la denominada fuerza nuclear fuerte es la implicada en esos procesos. Esa energía liberada se propaga mediante radiación electromagnética, es decir, ondas de fotones, que es como se libera al espacio y se propaga por éste. Desde las ondas de radio, que son las de menor frecuencia, con mucho carácter ondulatorio, hasta la radiación gamma, que es muy energética y con carácter de partícula, constituyen el espectro electromagnético. 150.000 años desde el centro del Sol hasta su superficie, antes de que pueda llegar a nuestra superficie. Nuestra atmósfera bloquea las radiaciones peligrosas, UV y deja pasar las componentes del visible e infrarrojo. El Sol emite continuamente y nos proporciona energía térmica. Los humanos hemos aprendido a transformarla de forma inteligente, construyendo los paneles de semiconductores sensibles a la luz del Sol, que la transforman en electricidad. Desde una casa hasta un coche son capaces de utilizar energía que en su origen, procede del Sol.

 

Las estrellas son transformadores de energía. La luz es muy importante. Nosotros la transformamos en otros tipos como energía eléctrica en energía mecánica. Con ella se carga la batería que impulsará el motor eléctrico que mueve el coche eléctrico. Se transforma la luz del sol en velocidad: en 3.9 segundos, logra un vehículo de la marca Tesla, acelerar de 0 a 100, mucho más rápido que un motor de gasolina, porque proporcionan torsión máxima inmediatamente, mientras que los de gasolina requieren que se acelere.

Las plantas verdes convierten la energía solar en fotosíntesis: alimento para todas las formas vivas. Es energía acumulada. La luz del Sol es transformada en azúcares. Cuando se rompen los enlaces de las moléculas, se libera energía. Los restos en descomposición y tras millones de años, se vuelven a transformar en carbón, petróleo o metano: combustibles fósiles, liberando la energía que fue absorbida hace millones de años y ahora almacenada bajo tierra. La energía fósil no es renovable, no sólo porque no se reconvierte o desaparece, sino que la forma que tiene no es útil, como ocurre, hasta el presente, con el calor residual. Su aprovechamiento está iniciándose.

 

El Sol también puede producir energías letales. Un resplandor estelar grande, equivale a billones de bombas atómicas y una irradiación de rayos X que puede hacer desaparecer la vida. Si ocurre en estrellas muy lejanas, no nos llega, pero si fuera nuestro Sol provocaría consecuencias mortales. La energía magnética, liberada e irradiada, estalla y se canaliza sobre una región concreta de la superficie solar, lo que supone millones de grados procedentes de cantidades importantes de energía magnética. Cuando estalla, la energía térmica que se genera es tremenda. Si las partículas cargadas de alta energía nos alcanzasen, el campo magnético de la Tierra las rechazaría en su mayor parte. Es la protección de la Tierra: su campo magnético. Es quien detiene las partículas que nos llegan y que acabarían con la vida si nos alcanzase. Cuando se acerca una estrella a la muerte, no ocurre la finalización de la producción de energía. Al principio tiene lugar la fusión nuclear hasta que se consume el hidrógeno y cuando se acaba se colapsa, produciendo una explosión de supernova que libera tanta energía como el Sol durante toda su vida. Ocurre al colapsarse y emite cierta cantidad de luz, porque la gravedad triunfa sobre la caldera nuclear de fusión de la estrella. Se libera energía potencial gravitatoria y se canaliza en neutrinos y energía visible que observamos. Son las supernovas. Son los grandes explosivos del espacio. La mayor parte (99%) se convierte en neutrinos que son fantasmagóricos, apenas sin masa y atraviesan la materia sin alteraciones. Cada segundo 50 billones de ellos nos atraviesan sin que lo percibamos. La probabilidad de que interaccionase con una partícula de nuestro cuerpo es muy baja. Durante mucho tiempo no se detectaban, pasaban desapercibidos. Se construyeron laboratorios bajo tierra y con depósitos de agua ultrapura para que interactúen con los electrones o los núcleos atómicos del agua y generan luz ultravioleta que puede medirse y permite detectarlos. ¿Podrían ser los neutrinos fuentes de energía en la Tierra? Es sólo un 3% de la energía del Sol la que toma forma de neutrinos. Desde luego, no nos resuelven la crisis de energía, además de la dificultad que entraña detectarlos.

 

Convertir una energía en otra es la forma de almacenar y liberar la energía y han habido ideas muy audaces para controlarla, como ocurre con los agujeros negros. Mucha energía en volumen muy pequeño. Un agujero negro muy masivo es como 10.000 millones de soles, una masa de 10.000 millones de estrellas en un espacio muy pequeño. En Enero de 2008 un telescopio de la NASA detectó que la energía gravitatoria de un agujero negro supermasivo atraía a una estrella cercana y la engullía casi a la velocidad de la luz. Formó un disco creciente y girando en espiral alrededor del agujero negro y formando un chorro como una especie de soplete. Si se aprovechara la energía de rotación de un agujero negro, podría disponer de las baterías galácticas del futuro: la fuente de energía del futuro. Los agujeros negros sirven para un doble propósito: centro de reciclaje galáctico. Viviendo cerca de uno de ellos girando se podría obtener basura rotando con energía superior a la original, lo cual supondría una generación de energía. La energía de rotación de un agujero negro es peligrosa, ya que puede provocar efectos mortales. Los rayos cósmicos tienen mucha más energía que la que se puede producir en la Tierra. Los de más energía, denominados de ultra-alta energía, se desplazan a la velocidad de la luz. Su velocidad es comparable a la de lanzar una pelota de tenis. Si concentramos esa energía en una partícula subatómica, es mucha energía. Las Galaxias con agujeros negros supermasivos (núcleos galácticos activos) producen enormes cantidades de energía que lanzan partículas a velocidades muy altas en todas direcciones. Son como balines diminutos capaces de atravesar fuselajes y cuerpos humanos. Romperían también las moléculas de ADN, matando a las células. Los rayos cósmicos son una amenaza para el espacio y también si alcanzan la Tierra. Cada segundo bombardean la atmosfera de la Tierra cantidades de rayos cósmicos. Su velocidad es la clave. Su masa es muy pequeña pero su velocidad enorme, por lo que la energía cinética es tremenda. Cuando chocan con oxigeno e hidrógeno generan radiación UV que cae en cascada sobre la Tierra. Afectan a la exofesra. La energía de los rayos X y rayos cósmicos está muy disipada, pero pueden afectar a los aparatos electrónicos, cada vez mas diminutos y sensbles. La energía en movimiento puede ser destructiva. La velocidad es importante.

 

Cambiando de forma la energía transcurre la existencia desde el origen del sistema Solar. La energía geotérmica, 6000 kilómetros por debajo. Una nube de polvo y gas, hace unos 4.500 millones de años, incluyendo núcleos radiactivos como uranio y torio y algunos se acumularon en el interior y calentaron el interior de la Tierra y hoy accedemos a esta energía denominada energía geotérmica. Liberan energía en depósitos sobrecalentados, dispuestos para su transformación en energía eléctrica. Se proporciona agua a temperatura y presión elevadas, se genera vapor con agua y se aplica a una turbina. Cerca de las conexiones de capas o tectónicas, como el cinturón que rodea el Océano Pacifico y tantos lugares en el interior de la corteza terrestre, en cuanto nos situemos en zonas de actividad volcánica y tectónica. Requiere excavación profunda y es costoso. No solo ocurre en la Tierra este fenómeno. El satélite de Jupiter, IO, describe una órbita elíptica y genera mareas de diferente tamaño según este cerca o lejos del planeta. El interior de IO es líquido y se calienta y genera geotermia. Por otro lado, atmósferas como las de Saturno y Júpiter son ventosas, muy tormentosas, no sólo por el Sol, sino por su calor interior. Se generan vientos y tormentas con velocidades del viento de 900 kilómetros por hora y más, que son muy altas. La energía gravitatoria genera viento en la superficie. Se convierte una energía en otra. La Tierra utiliza como fuente el viento, generado por las diferencias de calentamiento de la atmosfera, que originan que el aire circule. Procede del Sol, y los aerogeneradores impulsan a una turbina.

 

La energía impulsa el movimiento. La muerte cósmica es una energía fantasma, cuyo origen ignoramos. Puede destruir la vida en la Tierra. En 1990, con el telescopio Havel, se midieron las distancias de las estrellas en explosión, las supernovas. El universo no sólo se expande sino que se acelera la expansión, debido a la energía oscura. Existe en todas partes, se estima que es un 75% de toda la masa y energía del Universo. Es el componente más grande de la energía estimada del Universo. El océano representa el 75% de la superficie terrestre. Es algo parecido. Se pensaba que el Universo se debía frenar por la gravedad. Entonces, la pregunta era si la gravedad era suficiente. Pero no solo no frena, sino que la expansión se acelera y se distancian las galaxias. La energía oscura es la que provoca la aceleración de la expansión. Al principio dominó la atracción de la gravedad. Pero a medida que se fue expandiendo, la cantidad de espacio que se llenó de energía oscura aumentó. Supongamos el Universo como un pastel de pasas y si incorporamos levadura, (las pasas son las Galaxias y la masa el espacio que se llena de levadura), cada vez que se aumente la levadura se expandirá más rápido, aun cuando las Galaxias no se vean afectadas, pero resultarán más alejadas. Con la aceleración se producirá un gran enfriamiento El Sol y todas las demás estrellas se apagarán y no quedará fuente de energía en la Tierra: dejará de existir. Pero no desaparecerá toda la energía, otra cosa es que el acceso será difícil. No será utilizable. La energía podría trasladarse a otro lugar, como alternativa. Siempre ha estado aquí, desde el origen del Universo y en cantidad constante, pero si se desvía a un Universo paralelo, por ejemplo, habría que considerar el efecto sobre este gran Camaleón que ha sido principio y, suponemos que fin, del Universo conocido. Todo un reto para la imaginación y la consistencia de las leyes de la Naturaleza.