¿Por qué el espacio es frío si el sol es caliente?

Venus tiene temperaturas excepcionalmente altas, lo suficientemente calientes como para fundir el plomo. Es el planeta más caliente de nuestro sistema solar, con un entorno de alta presión y vientos superfuertes. Estos son 50 veces más rápidos que la rotación del planeta. Se están haciendo más fuertes con el tiempo, y los científicos no saben por qué. Pero sí encontraron algo interesante en las nubes del planeta: un posible signo de materia biológica en descomposición. ¿Podría entonces haber vida? Bueno, no del todo, ya que Venus posee una atmósfera seca y ventosa, y no tiene suficiente agua para que se desarrolle la vida.

Los anillos alrededor de los planetas son más comunes de lo que pensamos. Los de Saturno son los más famosos y espectaculares. Están parcialmente formados por hielo de agua reflectante y brillante, y no se puede ver nada parecido en el resto del sistema solar. Júpiter, Urano y Neptuno también tienen anillos, y lo más probable es que estén formados por polvo y partículas rocosas. Y no solo los planetas: los astrónomos descubrieron que también había anillos alrededor de un asteroide. Hablando de eso, ¿por qué crees que la Tierra no tiene anillos? Los gigantes gaseosos los tienen, mientras que los rocosos no. Dos teorías explican cómo se forman los anillos. Podrían ser restos de la época de formación de los planetas. O podrían ser material sobrante de un impacto que destruyó una luna desconocida, o la gravedad rompió esta luna de su planeta madre.

No está claro por qué solo los planetas gaseosos tienen anillos. Que se hayan formado en la zona exterior de nuestro sistema solar, mientras que los planetas rocosos, solo en sus círculos interiores, puede ser una buena pista. Tal vez estos planetas rocosos interiores simplemente estaban mejor protegidos de los fuertes impactos que podrían haber formado anillos. Además, hay más lunas en el sistema solar exterior. Y ahí hay más anillos. Otra razón puede ser que los planetas más grandes tienen un mayor volumen, por lo que un sistema de anillos puede permanecer estable ahí. Algunas teorías incluso dicen que la Tierra solía tener un sistema de anillos. Hace mucho, mucho tiempo, nuestro planeta colisionó con un objeto del tamaño de Marte, lo que probablemente dio lugar a un denso anillo de partículas y escombros. Pero nuestra historia fue un poco diferente a la de los planetas exteriores, y esos anillos probablemente se combinaron y formaron la Luna.

¿Conocemos la forma del universo? Einstein tenía una teoría de la relatividad general. Decía que el universo podía tener una de estas tres formas: cerrada como una esfera, abierta como una montura o plana como un trozo de papel. Su forma determina si es infinito o no y si se expandirá para siempre o si colapsará en algún momento. La forma del universo depende de su densidad y de su ritmo de expansión. Una de las mejores maneras de determinar su forma es usar algo llamado radiación de fondo de microondas (CMB por sus siglas en inglés). Es la reliquia del resplandor, algo que queda del Big Bang. Las ondas sonoras que se movían por el universo en sus primeras etapas produjeron variaciones espaciales bastante pequeñas en la temperatura de su tenue luz. Los resultados de los estudios mostraron que el universo probablemente se expande en todas las direcciones, lo que significa que es plano.

¿Cómo es que nuestro Sol es caliente, mientras que la Luna es fría? El Sol emite calor porque su núcleo es extremadamente caliente. Ahí, la presión es muy alta y el hidrógeno se convierte en helio. Así es como el Sol crea luz y calor. La luz y el calor solares son suficientes para iluminar nuestros días en la Tierra, así como para mantener la vida aquí, aunque el Sol esté a unos 150 millones de kilómetros de nosotros. La Luna no se calienta porque no tiene atmósfera, por lo que no puede absorber la luz solar como nuestro planeta. Su superficie se calienta mucho durante el día, a unos 100 °C. Pero como no hay atmósfera, la temperatura desciende extremadamente durante la noche, hasta −173 °C.

El Sol es caliente, sin duda, pero el espacio que lo rodea es muy frío. El calor es la energía que los objetos almacenan en su interior. La temperatura es la forma de medir si algo está caliente o frío. Así que cuando transfieres calor a ciertos objetos, su temperatura sube. Si se lo quitas, esta baja. Puedes transferir calor de tres maneras diferentes: por convención, por conducción y por radiación. La convención funciona en los gases y los líquidos, y la conducción es para los sólidos. La temperatura solo afecta a la materia. El espacio no tiene suficientes partículas. Es casi un vacío completo, lo que significa que la transferencia de calor no es efectiva. La única forma de hacerlo es a través de la radiación.

Cuando el calor procedente del Sol incide sobre un objeto en forma de radiación, los átomos que lo componen absorben energía. Esta mueve los átomos y hace que produzcan calor a lo largo de este proceso. En el espacio, la temperatura de los objetos se mantiene igual durante mucho tiempo. Los objetos fríos permanecen fríos, y los calientes... bueno, calientes. Si colocas cualquier cosa fuera de la atmósfera terrestre y la expones a la luz solar directa, el Sol la calentará hasta unos 120 °C. Los objetos del espacio exterior que rodean nuestro planeta y no reciben la luz solar directamente están a 10 °C. La temperatura es así porque hay moléculas que se escapan de nuestra atmósfera, por lo que el Sol las calienta.

Solíamos pensar que el agua era realmente escasa en el espacio. Pero ahora sabemos que hay hielo de agua en todo el sistema solar. Para empezar, se suele encontrar agua en asteroides y cometas. También está en cráteres de Mercurio y la Luna que están en sombras permanentes. En Marte, se encuentra hielo en sus polos, bajo el polvo de la superficie y en la escarcha. Puede que no sea suficiente para albergar colonias humanas ahí arriba, pero sigue siendo algo. Otros cuerpos de nuestro sistema solar también contienen hielo, como el planeta enano Ceres y una de las lunas de Saturno. Europa, una de las lunas de Júpiter, podría ser una de las candidatas más probables que conocemos para contener vida. Probablemente tenga un océano entero bajo su superficie helada y agrietada. Podría tener el doble de agua que todos los océanos de nuestro planeta juntos.

Titán, la mayor de las lunas de Saturno, también tiene un ciclo líquido, pero no es agua. Su ciclo mueve materiales entre la superficie y la atmósfera. Al principio, suena como el ciclo del agua que tenemos en la Tierra. Pero los inmensos lagos de Titán están llenos de etano y metano. Es posible que estén sobre una capa de agua. Neptuno está unas 30 veces más lejos del Sol que nosotros. Por supuesto, recibe mucha menos luz y calor que la Tierra. Pero también irradia mucho más calor del que recibe. En su atmósfera ocurren más cosas, sobre todo si se compara con su vecino, Urano. Urano está más cerca del Sol, pero sigue irradiando la misma cantidad de calor que Neptuno. Los vientos en Neptuno son increíblemente fuertes: 2400 km/h. Nadie sabe aún por qué. Podría ser una contracción gravitacional, energía proveniente de su núcleo o del Sol. Espero que eventualmente lo averigüemos.

¿Puedes imaginar hielo caliente? Existe a solo 33 años luz de nosotros, en un exoplaneta. Este astro se compone de diferentes elementos de agua, los cuales forman hielo ardiente. El hielo ahí es sólido debido a la presión. Pero las temperaturas de la superficie son extremas y llegan hasta los 300 °C. Así es como el agua se mantiene supercaliente y sale en forma de vapor. ¡Imagínate que pones hielo en tu café cuando quieres calentarlo! Cuando miras las estrellas, es casi como si estuvieras mirando al pasado. Las estrellas están muy lejos y su luz tarda más en llegar a nuestro planeta. Así que es posible que algunas de ellas ya se hayan quedado sin combustible y ya no estén “vivas”. Los Pilares de la Creación son un buen ejemplo. Forman parte de una región situada a 7000 años luz de nosotros, llamada nebulosa del Águila.

Son nubes de gas y polvo en forma de pilares. Los científicos las descubrieron por primera vez en 1995, pero, en realidad, una explosión de supernova destruyó estos pilares que se encontraban hace al menos 6000 años. Así, la imagen de 1995 muestra los pilares de hace 7000 años. Marte tiene el mayor volcán del sistema solar que conocemos hasta ahora. Es más grande que todo el estado de Hawái y 100 veces más grande que el mayor volcán de la Tierra. El planeta rojo parece tan tranquilo, pero en otro tiempo, grandes volcanes dominaban su superficie. Probablemente, los volcanes del planeta rojo pueden crecer tanto porque la gravedad ahí es mucho más débil que en la Tierra. Además, la corteza de nuestro planeta se mueve todo el tiempo, y la marciana probablemente se mantiene quieta.