Para la vida basada en el carbono no hay mucho margen para el error

La vida como la conocemos se basa en los elementos carbono y oxígeno. Ahora, un equipo de físicos ha estudiado las condiciones necesarias para la formación de estos dos elementos en el universo. Han descubierto que cuando se trata de sostener la vida, el universo deja muy poco margen para el error.

La masa del quark determina la producción de carbono y de oxígeno, así como la viabilidad de la vida basada en el carbono. Crédito de la imagen: Dean Lee. Tierra y Mercurio imágenes de la NASA

Tanto el carbono como el oxígeno se producen cuando el helio se quema dentro estrellas rojas gigantes. El carbono-12, un elemento esencial del que todos estamos hechos, sólo se puede formar cuando tres partículas alfa, o núcleos de helio-4, se combinan de una manera muy específica. La clave de la formación es un estado excitado del carbono-12 conocido como el estado Hoyle, que tiene una energía muy específica – que se ha medido en 379 keV (o 379.000 electrón voltios) por encima de la energía de las tres partículas alfa. El oxígeno se produce por la combinación de otra partícula alfa y carbono.
El físico Dean Lee, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, y sus colegas alemanes Evgeny Epelbaum, Krebs Hermann, Laehde Timo y Ulf-G. Meissner ya habían confirmado previamente la existencia y estructura del estado Hoyle, por medio de una celosía numérica que les permitió simular la manera en que los protones y los neutrones interactúan. Estos protones y neutrones están compuestos por partículas elementales llamadas quarks. La masa del quark es uno de los parámetros fundamentales de la naturaleza, y afecta las energías de las partículas.
En los nuevos cálculos de la celosía, realizados en el Centro Juelich de Supercomputación, los físicos encontraron que tan sólo una ligera variación en la masa del quark cambiaría la energía del estado Hoyle, y esto a su vez afectaría la producción de carbono y de oxígeno, de tal manera que la vida tal como la conocemos no existiría.
“El estado Hoyle del carbono es la clave”, dice Lee. “Si la energía del estado Hoyle fuera 479 keV o más por encima de las tres partículas alfa, la cantidad de carbono producida sería demasiado baja para la vida basada en el carbono”.
“Lo mismo puede decirse del oxígeno”, añade. “Si la energía del estado Hoyle hubiere estado dentro de los 279 keV de las tres alfas, habría muchísimo carbono, pero las estrellas quemarían su helio en carbono mucho antes en su ciclo de vida. Como consecuencia, las estrellas no serían lo suficientemente calientes para producir el oxígeno necesario para la vida. En nuestras simulaciones de celosía encontramos que más de un 2 ó 3% de cambio en la masa del quark daría lugar a problemas con la abundancia de carbono o de oxígeno en el universo”, concluye Lee.
Los hallazgos se publican en Physical Review Letters.
Fuente: NC State University