¿Puede la vida moderna seguir existiendo si la densidad del hielo cambiara? ¿Sería posible que la vida exista como lo hace ahora?

Por mucho que odie decirlo, estoy bastante seguro de que la vida aún puede existir sin muchos cambios si todo lo que hacemos es reducir la densidad del hielo. El hielo no forma parte de ningún organismo y, mientras flota, la vida acuática es segura. Pero … la única forma de reducir la densidad del hielo es deshacerse de las fuerzas intermoleculares en el agua. Hay dos formas de hacer esto: podemos hacer que el oxígeno sea menos electronegativo, o podemos hacer que el hidrógeno sea más electronegativo.

Si hacemos que el oxígeno sea menos electronegativo, comenzará a actuar más como el elemento directamente debajo de él en la tabla periódica: azufre. No será exactamente como el azufre, pero ciertamente estará más dispuesto a compartir electrones y podemos usar azufre para predecir su comportamiento. Los puntos de fusión y ebullición del oxígeno serán más bajos, posiblemente resultando en oxígeno líquido o sólido a temperatura ambiente. Esto permitiría que existiera algo de vida, pero probablemente sería exclusivamente microorganismos anaeróbicos. Es posible que algunos microbios consuman oxígeno líquido o sólido para facilitar la respiración celular, pero hay otro problema: el oxígeno ya no es un oxidante muy bueno. Cuanto menos oxígeno quiere electrones, menos energía puede ganar un organismo a través de la respiración celular. Para hacer que el agua sea mucho menos densa, necesitaremos una gran disminución en la electronegatividad. Entonces, esta ruta puede permitir que existan algunas formas de vida tal como las conocemos, pero ciertamente no los complejos animales y planetas a los que estamos acostumbrados.

Si hacemos que el hidrógeno sea más electronegativo, sucede algo diferente: los enlaces carbono-hidrógeno, esencialmente no polares en el mundo real, ahora son polares con la mayor parte de la densidad de electrones alrededor del hidrógeno . No estamos cambiando el carbono, por lo que esto hará que, literalmente, cada molécula orgánica sea menos estable. Podemos esperar que el carbono prefiera unirse con otros átomos de carbono en lugar de hidrógeno, lo que significa más anillos y dobles enlaces. Las implicaciones de esto son que las células no pueden obtener tanta energía de la hidrólisis del trifosfato de adenosina (ATP), que es la principal reacción de transferencia de energía en las células, y que las membranas celulares se producirán con un mayor porcentaje de ácidos grasos insaturados. Estos ácidos grasos insaturados no pueden juntarse tan estrechamente como los ácidos grasos saturados, por lo que las membranas celulares serán más fluidas. Eso significa que serán necesarias temperaturas más altas para mantener la vida. También podemos esperar cadenas lipídicas más largas, que tendrán el mismo efecto. Esto definitivamente no termina la vida, pero si hacemos que el hidrógeno sea MUCHO más electronegativo (digamos, casi la misma electronegatividad que el oxígeno) la vida no se verá como a lo que estamos acostumbrados: en su mayoría serán microbios agrupados alrededor de respiraderos hidrotermales , nuevamente sin vida compleja como plantas y animales.

Además, ambos escenarios conducen a una disminución en los puntos de fusión y ebullición del agua. Debido a que el hielo no es realmente vital para la vida, y ambos escenarios conducen a la mayoría de la vida existente en forma de microorganismos, esto no será un gran problema. Si bien ninguno de los escenarios elimina toda la vida, es un cambio bastante grande de la vida como estamos acostumbrados. Pero no sería completamente irreconocible.

Si la densidad del hielo fuera mayor que la del agua, la vida en su forma actual definitivamente no habría existido. Posiblemente no hubiera existido en absoluto.

Las propiedades anómalas del agua permiten que el hielo flote sobre el agua. Esto es contrario a otros materiales donde la forma sólida es casi siempre más densa que la forma líquida. A medida que la temperatura cae por debajo de los 4 grados centígrados, el agua comienza a expandirse y su densidad se reduce. Por lo tanto, durante las largas edades de hielo, los cuerpos de agua helada formaron una capa protectora de hielo en la parte superior. Esta capa sirvió como aislante, manteniendo el agua debajo a 4 grados Celsius. Esto permitió que las plantas y las especies marinas anteriores sobrevivieran a los largos inviernos.

[La vida se preserva bajo la capa de hielo ]

Sin esta propiedad única, durante los inviernos fríos, cada pequeño trozo de hielo formado se hundiría con el tiempo. En consecuencia, la congelación de los cuerpos de agua procedería de la superficie inferior a la superior. Las fases sucesivas del proceso de congelación se verían así:

[ Fuente ]

Este sería un problema grave para la supervivencia de las especies marinas. Considerando el hecho de que la vida temprana se originó en el agua, este pequeño cambio resultaría catastrófico para la evolución de las especies.

A estas alturas ya habrás sabido que la densidad del hielo es de 0.9167 gm / cc. Entonces, si esta densidad llega a 1 o 3, todo el hielo visible hoy se hundirá en el fondo de los océanos y eventualmente se derretirá debido a la alta temperatura del núcleo y la alta presión en el fondo de los océanos. No habrá hielo flotante como pensaba, porque solo la sustancia que tiene menor densidad que el agua puede flotar sobre él.

Esto aumentará aún más los niveles de agua en la tierra, resultando en la inmersión de pequeñas islas debajo del agua, lo que provocará una pérdida significativa de vida de los mamíferos.

Esto afectará en gran medida todos los ciclos de vida de los seres vivos, pero la naturaleza está acostumbrada a esta gran habilidad llamada adaptabilidad. Entonces, supongo que no tenemos que preocuparnos.

Es un hecho curioso que el hielo de agua ordinario es una de las pocas moléculas cuya forma sólida es de menor densidad que su forma líquida. ¡Flota!

¿Y qué si el hielo se hundió?

Esto es de vital importancia para la vida en la Tierra, ya que formaría una manta aislante muy agradable en el fondo de nuestros océanos, evitando que el calor interno residual del núcleo de la Tierra se escape.

Un escenario es que nuestros océanos podrían congelarse y convertirse en una bola de nieve del infierno.

Otro escenario es que con menos hielo en la superficie del agua, más vapor de agua podría terminar en la atmósfera y se calentaría, tal vez fuera de control como Venus.

Me parece recordar un ensayo de Isaac Asimov sobre este mismo tema, que no puedo recuperar completamente de mi memoria vacilante. Como recuerdo, el consenso en ese momento era que la tierra terminaría en un desierto completamente congelado, tal vez no libre de vida, pero ciertamente un ambiente difícil.

Por otro lado, junto con la baja densidad de hielo de agua poco probable, también ocurre otro hecho extraño sobre una ruta de fusión bastante improbable para el carbono atómico en el sol requerida para mantener su salud y bienestar a largo plazo.

Entonces, si bien ahora tenemos las herramientas de modelado climático para predecir lo que es probable que suceda, estamos teniendo problemas para convencer a las personas, incluso con la mejor ciencia y las propiedades reales de los materiales, sobre lo que sucede usando hielo y agua reales.

Sería bueno ver un modelo climático en el que el hielo es más denso que el agua, pero tal vez sea mejor dejarlo como un regalo después de haber resuelto nuestros problemas reales con el cambio climático.

Cualquiera sea el resultado, hay pocas dudas de que si el hielo cambiara la densidad, podría afectar significativamente nuestro clima.

Intrigante. Seguramente podría alterar la génesis de la vida. Como si la densidad alterara los enlaces covalentes polares de h20 sostendría diferentes electronegatividad. Digamos que la densidad aumenta, la unión entre partículas probablemente sería lo suficientemente grande como para ser un isótopo original y puede conducir a una descomposición exponencial. Creo que si esto fuera cierto, la vida no puede existir o tal vez una forma diferente sería capaz de vivir así.

La vida continúa pero la flora y la fauna se mueven. Reino Unido una vez lleno de rinocerontes, elefantes y tiburones, lo mismo ocurre con Estados Unidos.

No. Si la densidad del hielo cambia, tendrá un efecto adverso en la vida acuática.