L'ASTRONÒMICA

Conferència de l'Astronòmica de Sabadell. Florence Libotte, 27 de maig de 2026.

Segons la NASA, avui dia tenim confirmats 6.291 exoplanetes, que es distribueixen en tres grans grups: un primer terç són gegants gasosos, similars a Júpiter, fins i tot més grans que ell; un altre terç correspon al que anomenem superterres: planetes rocosos, però més grans que la Terra; i després tenim els semblants a Neptú. I, finalment, hi ha un petit percentatge restant, al voltant del 4 %, que són planetes semblants a la Terra. Això no significa que només representin el 4 % de l’univers, sinó simplement que són els més difícils de detectar perquè són molt petits.

Com es detecten? Doncs el principal mètode per detectar exoplanetes és el mètode del trànsit, és a dir, mitjançant fotometria. El 75 % dels planetes que coneixem s’han descobert amb aquesta tècnica.

Actualment hi ha una sèrie de missions i instruments per detectar i estudiar exoplanetes. Per exemple, CARMENES, situat a Calar Alto, que és un espectrògraf que ha proporcionat moltíssims resultats sobre exoplanetes. També tenim missions espacials com TESS, que està aportant una enorme quantitat d’informació i detectant moltíssims trànsits d’exoplanetes —encara per confirmar—. Després tenim la missió PLATO, que es llançarà, crec, a principis de l’any vinent, i que es dedicarà precisament a buscar allò tan difícil de detectar: planetes similars a la Terra. I també vull esmentar la missió Ariel, un satèl·lit que probablement es llançarà a finals de 2029 o principis de 2030. Ariel també estarà orientat a l’estudi d’exoplanetes, però en aquest cas se centrarà a analitzar-ne les atmosferes per determinar de què estan fetes: si contenen oxigen, heli, hidrogen, etcètera.

Què és un trànsit? Un trànsit és, bàsicament, un eclipsi. Quan un planeta passa per davant de la seva estrella, es produeix una disminució de la intensitat de la llum. El planeta és opac i, en tapar una petita part de l’estrella, ens arriben menys fotons. Primer observem l’estrella sense cap trànsit; la llum es manté estable. Però quan el planeta passa per davant, apareix una petita disminució a la corba de llum.

Aquí teniu tres exemples de corbes de llum (figura 1) del nostre grup Uranian: WASP-12b, TOI-1272 i WASP-156b. El primer té, a més, un valor sentimental especial perquè va ser el primer trànsit que vam obtenir amb l’IAC-80, un telescopi de 80 centímetres situat a les Canàries.

Figura 1. Tres corbes de llum de tres trànsits

També existeixen els trànsits secundaris. Els qui treballeu amb binàries coneixeu el concepte de mínim primari i mínim secundari. Aquí passa una cosa semblant. Hi ha molt pocs trànsits secundaris detectats —menys de 60— perquè requereixen telescopis molt grans. En aquests casos, s’intenta mesurar la llum reflectida pel planeta.

De les corbes de llum dels trànsits podem obtenir informació de l’exoplaneta. En primer lloc, la seva mida. Si el trànsit és molt profund, podem intuir que el planeta és gran; en canvi, si la disminució és petita, probablement el planeta també ho sigui. Però sempre en relació amb la mida de la seva estrella.

També podem conèixer el període orbital, que és el temps que transcorre entre dos trànsits consecutius. Es pren el moment mitjà del trànsit —l’anomenat mid-transit— i es mesura la separació temporal entre tots dos esdeveniments. Mentre preparava aquesta xerrada em vaig preguntar quin seria el planeta amb el període orbital més curt conegut, i la veritat és que em va sorprendre moltíssim: disset minuts.

Per determinar la distància entre l’estrella i el planeta recorrem a les lleis de Kepler, especialment a la tercera llei, que relaciona el període orbital amb la distància. Amb les unitats adequades, la fórmula queda molt senzilla:

a³ = M · P²

On a és la distància, P el període i M la massa de l’estrella.

També podem mesurar la durada del trànsit. Això ens interessa molt als observadors perquè volem saber exactament quan comença i quan acaba el trànsit. Per fer-ho, primer calculem la velocitat orbital: prenem el recorregut total de l’òrbita i el dividim pel període orbital; després podem estimar la durada del trànsit, que depèn bàsicament del diàmetre de l’estrella i de la velocitat orbital.

T = 2R / v

En el cas del planeta que triga disset minuts a orbitar la seva estrella, el trànsit duraria uns 28 mil·lisegons.

A més, podem calcular el paràmetre d’impacte, que ens indica per on travessa el planeta el disc de l’estrella. Si travessa per l’equador, el paràmetre (b) val 0; si travessa just pel límit superior val 1; i si travessa pel límit inferior val −1 (figura 2).

Figura 2. Paràmetre d’impacte

Això ens interessa perquè aporta informació sobre la configuració geomètrica del sistema.

També podem estimar la temperatura del planeta perquè coneixem aproximadament la temperatura de l’estrella mitjançant models i acabem de calcular la distància orbital. Amb això obtenim l’anomenada temperatura d’equilibri del planeta.

T = T* · (R/2a)^(1/2) · (1 − A)^(1/4)

On T* és la temperatura de l’estrella, R el radi de l’estrella, a la distància estrella-planeta i A l’albedo del planeta.

La gran majoria dels exoplanetes coneguts tenen temperatures molt elevades.

A la web exoplanet.eu es poden fer molts gràfics diferents. Es pot triar quin paràmetre es vol representar a cada eix: temperatura, diàmetre, paràmetre d’impacte, període orbital, etcètera. A més, es poden aplicar filtres: només planetes petits, només gegants gasosos, només planetes temperats... És una eina molt versàtil. Us mostro el gràfic temperatura-període orbital (figura 3).

Figura 3. Temperatura-període orbital de molts exoplanetes

I més enllà d’aquests paràmetres físics, hi ha una cosa molt interessant: gràcies als exoplanetes també estem aprenent molt sobre les mateixes estrelles. Per exemple, en aquest cas de WASP-52, apareix una petita irregularitat, una mena de gepa a la corba de llum (figura 4). Això significa que el planeta estava passant per davant d’una taca estel·lar. I no pas una taqueta, sinó una taca força gran.

Figura 4. Corba del trànsit de WASP-52b

La doctora Mayuko va aconseguir determinar, a partir de molts trànsits, com es desplaçava aquella taca sobre la superfície estel·lar. Així que fixeu-vos fins on pot arribar la fotometria de trànsit.

Nosaltres, bàsicament, mesurem el moment d’inici i el final del trànsit i calculem el paràmetre O-C (observat menys calculat). El que fem és comparar quan hauria d’ocórrer el trànsit segons els càlculs i quan ocorre realment. Si el valor és menor que zero significa que el trànsit s’avança, i si és més gran significa que es retarda.

Aquestes variacions poden deure’s a moltes causes: potser cal recalcular el període orbital, potser l’òrbita és més excèntrica del que s’esperava o fins i tot podria haver-hi altres cossos pertorbant el sistema. Per això, aquestes corbes de llum proporcionen moltíssima informació i s’utilitzen en nombrosos camps de l’astrofísica, no només en exoplanetes, sinó també en estrelles variables o sistemes binaris.

De vegades, aquesta impuntualitat és periòdica, té un patró; no és una cosa caòtica, sinó que segueix un comportament ordenat. El que passa és que el planeta té un «germà», un altre planeta, i resulta que mostra exactament el mateix comportament. Sense veure aquest germà, podem deduir que existeix pel retard o l’avançament dels trànsits.

Moltes vegades trobem que les òrbites dels planetes presenten ressonància. Això significa que els seus períodes tenen una relació múltiple. Així, s’anomena ressonància 2:1 si un té un període que és el doble que l’altre. També hi ha ressonàncies 3:2, 4:3, etc. Les ressonàncies són extremament importants perquè, igual que les variacions temporals dels trànsits (anomenades TTV, Transit Timing Variations), ens porten a descobriments molt interessants.

Les ressonàncies no només existeixen en exoplanetes, sinó també en el nostre propi Sistema Solar. Així, per exemple, entre Venus i la Terra hi ha una ressonància 3:2, i entre la Terra i Mart una ressonància 2:1. I si anem més enllà, entre Plutó i Neptú també hi ha una ressonància 3:2. Però també passa entre els satèl·lits de Júpiter, ja que entre Io, Europa i Ganimedes hi ha una ressonància 4:2:1.

Us explico tot això perquè gràcies a les ressonàncies i a les variacions temporals dels trànsits podem descobrir sistemes planetaris realment extraordinaris.

Us mostro el famós sistema TRAPPIST-1 perquè és un sistema amb set planetes rocosos, similars en mida a la Terra. A més, alguns es troben a l’anomenada zona habitable. Els van descobrir utilitzant aquestes variacions temporals dels trànsits. Quan van veure que hi havia aquestes variacions, van buscar altres planetes amb diferents ressonàncies i van anar descobrint progressivament tots els planetes del sistema, cada vegada més allunyats de l’estrella. En aquest cas, les ressonàncies són les següents: 8:5, 5:3, 3:2, 3:2, 4:3 i 3:2.

Aquí teniu una comparació entre el sistema TRAPPIST-1 i el nostre Sistema Solar (figura 5). Tots els planetes d’aquest sistema es troben molt més a prop de la seva estrella que Mercuri del Sol. A més, tots són molt petits i tenen densitats semblants a les dels planetes rocosos del Sistema Solar.

Figura 5. Sistema Solar i TRAPPIST-1

Com es pot veure, aquesta tècnica dels TTV permet mesurar masses extremadament petites. Mentre que amb la tècnica clàssica de velocitat radial es mesura el petit «balanceig» de l’estrella causat per la gravetat d’un planeta massiu, amb els TTV fem una cosa diferent: en lloc de mesurar aquest petit moviment físic de l’estrella, mesurem avançaments i retards de minuts o segons en els trànsits. I això és molt més fàcil de mesurar amb precisió.

Parlant de masses, hi ha un petit debat sobre quin és exactament el límit de massa per considerar un objecte com a planeta. Recordem que una estrella necessita aproximadament entre 75 i 80 masses de Júpiter per iniciar la fusió de l’hidrogen. Les nanes marrons ocupen una zona intermèdia, aproximadament entre 13 i 75 masses de Júpiter. Per sota de 13 masses de Júpiter ja parlem normalment de gegants gasosos. Però en aquesta zona intermèdia les coses no sempre estan clares. Les diferències es troben en la formació d’aquests astres i en la presència de liti.

Tatooine

Tatooine, a Star Wars, és un planeta que orbita dos sols. I això ens porta directament al problema dels tres cossos: dues estrelles i un planeta interactuant gravitacionalment. Existeixen planetes d’aquest tipus que giren al voltant de dues estrelles?

Durant molt de temps es va pensar que era impossible que existissin planetes en sistemes binaris, ja que es creia que tot acabaria expulsat per les pertorbacions gravitatòries. Però l’any 1999 el senyor Dvorak va calcular que fins i tot en sistemes de tres cossos podien existir zones estables, una cosa semblant als punts de Lagrange. Més tard, altres investigadors van desenvolupar aquests estudis i, finalment, les observacions van confirmar que efectivament sí que existeixen planetes en sistemes binaris. I, a més, n’hi ha de dos tipus principals: els de tipus S i els de tipus P.

Tipus S (de satèl·lit): en aquests sistemes el planeta no orbita les dues estrelles, sinó només una d’elles, normalment la més massiva. Per fer-ho, el planeta ha de romandre molt a prop de la seva estrella (la seva distància orbital no pot superar aproximadament un terç de la separació entre les dues estrelles). Aquest és, amb diferència, el tipus més comú, i ja es coneixen més de 800 planetes en sistemes binaris d’aquest tipus.

Tipus P (de planeta): en aquests sistemes el planeta orbita conjuntament les dues estrelles; té una òrbita circumbinària. I aquí passa just el contrari que abans: el planeta ha d’estar molt lluny de les dues estrelles perquè l’òrbita sigui estable. D’aquests sistemes n’hi ha molt pocs: amb prou feines unes desenes de confirmats, però últimament s’hi han afegit 27 possibles candidats més.

I ara ve una qüestió molt interessant: podrien aquests sistemes ser favorables per a la vida? Doncs, sorprenentment, alguns estudis indiquen que sí. En primer lloc, perquè aquests planetes acostumen a trobar-se relativament lluny de les seves estrelles, igual que la Terra respecte del Sol. Això afavoreix unes condicions tèrmiques més moderades. A més, la dinàmica de les dues estrelles pot generar cicles estacionals complexos. I sabem que les estacions han estat importants per a la vida a la Terra perquè creen una alternança entre períodes d’activitat i de repòs. També podrien existir condicions adequades per a la presència d’aigua líquida. I hi ha un altre aspecte interessant: la configuració binària pot oferir una certa protecció davant d’una radiació ultraviolada intensa i de vents solars especialment energètics.

Podria existir un sistema binari en què cada estrella tingués, a més, el seu propi sistema planetari? Tot indica que sí. De fet, una investigació molt important realitzada des de l’Institut d’Astrofísica d’Andalusia —per Sebastián Zúñiga i Francisco Pozuelos— va descobrir precisament això.

Per primera vegada van trobar un sistema binari on ambdues estrelles posseeixen planetes terrestres en trànsit. El sistema s’anomena TOI-1337 i està format per dues nanes roges separades per unes vuit unitats astronòmiques. Primer van mesurar els períodes orbitals mitjançant trànsits. Dos dels planetes tenen períodes de 2,28 i 3,49 dies. I resulta que aquests valors mostren una ressonància 3:2. Això significa gairebé amb tota seguretat que tots dos planetes orbiten la mateixa estrella. Després va aparèixer un tercer planeta amb un període d’uns 2,03 dies, i sabem que no pot ser un planeta circumbinari perquè les estrelles estan separades vuit unitats astronòmiques i una òrbita tan curta seria inestable. Així doncs, l’explicació més probable és que aquest tercer planeta orbiti l’altra estrella.

Formació de sistemes planetaris

I per acabar volia comentar breument el tema de la formació dels sistemes planetaris. Els planetes neixen en discos protoplanetaris. Quan es forma una estrella, al seu voltant queda un disc de gas i pols. I és precisament en aquest disc on neixen els planetes.

Explicar-ho de manera senzilla és fàcil; entendre realment com es formen planetes rocosos, gegants gasosos i sistemes complets ja és molt més complicat. Per exemple, es pensa que les irregularitats del disc —torsions, buits, braços espirals o regions més denses— podrien afavorir la formació de planetes.

Per entendre com neixen els planetes, els astrònoms busquen sistemes extremadament joves, estrelles que pràcticament s’acaben de formar. I aquí apareixen les famoses estrelles T Tauri, que representen la fase evolutiva immediatament anterior a una estrella estable. Encara estan col·lapsant gravitacionalment. Encara no produeixen energia mitjançant fusió nuclear; simplement s’estan contraient.

Hi ha un article de la revista Nature on es va descobrir un sistema de quatre planetes orbitant una d’aquestes estrelles joves, amb una edat d’entre 15 i 30 milions d’anys. Aquests planetes són enormes, diverses vegades més grans que la Terra, però allò realment especial és la seva densitat extremadament baixa (0,08 g/cm³). De fet, l’article de Nature els descriu literalment com a ultra-low density exoplanets.

I aquí tornen a aparèixer els TTV. Els investigadors van detectar un planeta amb un període orbital de 24 dies. Després van aplicar les ressonàncies per buscar-ne companys. Va aparèixer un altre planeta a 12 dies, i un altre a 48 dies. I després un altre a vuit dies, novament en ressonància 3:2. Com es pot veure, les ressonàncies són una eina increïblement útil per als astrònoms perquè permeten orientar enormement les recerques.

Com poden existir planetes tan grans i tan extraordinàriament lleugers? Els investigadors proposen diversos mecanismes. Un d’ells és l’anomenat boil-off, en què el planeta neix dins del disc protoplanetari i el mateix disc exerceix una certa pressió gravitatòria i tèrmica que manté confinada la seva atmosfera. Però quan el disc desapareix, el planeta queda «alliberat» i la seva atmosfera s’expandeix enormement, com una olla de pressió quan s’obre. El resultat és un planeta molt inflat, enorme, però extremadament tènue.

A més, aquestes estrelles joves són molt actives magnèticament i generen vents solars brutals. Això provoca que els planetes perdin massa contínuament. I els científics també han calculat que, d’aquí a milers de milions d’anys, aquests planetes passaran dels seus radis actuals —de 5 a 10 radis terrestres— a només 1 o 2 radis terrestres. La raó és que una gran part d’aquesta enorme atmosfera externa conté molt poca massa i acabarà perdent-se amb el temps.

Col·loqui

Com d’optimista ets respecte al fet que, en un futur proper —diguem d’aquí a deu anys—, amb tota aquesta explosió tecnològica, la intel·ligència artificial, la computació quàntica, etc., puguem trobar prou biomarcadors per detectar possibles indicis de vida?
Sí, sens dubte crec que hi ha motius per a l’optimisme, especialment veient els telescopis que s’estan construint. En particular, el telescopi de 39 metres que s’està instal·lant a Xile crec que donarà moltíssimes respostes. N’estic força convençuda.

Al principi de la presentació vas comentar que suposàveu òrbites circulars. Com que les òrbites del nostre sistema solar són el·líptiques, volia saber si les òrbites el·líptiques són la norma o si n’hi ha de circulars, el·líptiques, excèntriques...
Totes les òrbites dels planetes són el·líptiques. El que passa és que algunes tenen una excentricitat molt petita i s’aproximen moltíssim a una circumferència, mentre que d’altres són molt més allargades.

M’ha semblat molt curiós trobar ressonàncies tan perfectes. Sembla gairebé una cosa dissenyada matemàticament. Has mostrat relacions com 8, 12 o 24 i resulta increïble.
Sí, i a més aquest fenomen apareix molt aviat. Hem vist sistemes planetaris amb només 15 o 20 milions d’anys que ja presenten ressonàncies orbitals. Explicar exactament per què passa té molt a veure amb el problema dels tres cossos. El que he llegit és que les òrbites ressonants es troben en una mena de frontera entre regions estables i inestables del sistema dinàmic. És allà on els planetes «troben el seu camí».

Conferència de l'Astronòmica de Sabadell. Xavier Modamio, 3 de juny de 2026.

El primer punt important sobre l'arqueoastronomia és que, d'alguna manera, hi ha hagut una mena de moda al voltant d'aquest tema. Hi ha hagut molta gent interessada en la qüestió, però també moltes crítiques. Segurament molts recordeu una època en què hi havia un senyor que atribuïa absolutament tot als extraterrestres. Actualment, una de les crítiques que es fan a l'arqueoastronomia és que alguns investigadors tendeixen a interpretar-ho tot en clau astronòmica.

És una crítica que, fins a cert punt, és acceptable. Per evitar caure en aquest parany, nosaltres vam decidir centrar-nos exclusivament en allò que reconeix l'UNESCO. Per tant, parlarem de llocs, objectes i evidències catalogats per l'UNESCO, que els atribueix un valor patrimonial reconegut. Així evitem discussions sobre si una interpretació és més o menys especulativa.

La definició que dona l'UNESCO de patrimoni astronòmic és la següent: el patrimoni astronòmic és l'evidència relacionada amb la pràctica de l'astronomia i amb els usos i les representacions socials de l'astronomia.

La mateixa UNESCO distingeix quatre grans categories d'elements relacionats amb l'arqueoastronomia: monuments i llocs, artefactes, coneixements i la relació entre paisatge i cel. Nosaltres ens centrarem en els tres primers.

Hi ha una pàgina web molt interessant anomenada Astronomical Heritage. Us la recomano perquè permet descobrir moltes coses i recull elements que l'UNESCO considera rellevants des del punt de vista astronòmic. Naturalment, sempre hi pot haver debat, però es considera que existeix una base sòlida per a la seva interpretació astronòmica. Avui només en farem una petita selecció, perquè si intentéssim parlar-ne de tots necessitaríem molt més temps. Hi ha una gran quantitat de casos interessants i nosaltres ens limitarem a comentar-ne alguns dels més destacats.

Calendaris

Si ens fixem en el patrimoni immaterial, un dels exemples més importants són els calendaris. Es tracta de sistemes desenvolupats al llarg de la història i que, en molts casos, tenen una clara base astronòmica. Bàsicament, podem distingir tres grans tipus de calendari: el lunar, el solar i el lunisolar.

El calendari lunar es basa exclusivament en les fases de la Lluna. És aquella idea que apareix sovint en les pel·lícules quan algú diu: «Ens veurem d'aquí a tres llunes». Era una manera molt pràctica de mesurar el temps. De fet, encara avui alguns calendaris es basen principalment en la Lluna, com per exemple el calendari musulmà.

Sabem que les diferents fases lunars es repeteixen de manera regular i que el cicle complet té una durada mitjana d'uns 29 dies i mig.

El gran avantatge d'aquest sistema és que és molt fàcil de seguir. Qualsevol persona pot observar la Lluna i situar-se fàcilment dins del mes. En el calendari musulmà i en l'hebreu, el mes comença amb l'aparició del primer creixent visible; en el calendari xinès, amb la lluna nova.

Els calendaris lunars segueixen els cicles lunars, són fàcils de calcular i tenen inicis i finals molt evidents. El seu principal inconvenient és que no permeten seguir correctament el cicle de les estacions, de manera que no són gaire útils per a societats agrícoles. Per això han estat especialment adequats per a pobles nòmades, com moltes tribus nord-americanes o les poblacions de la Península Aràbiga abans de l'expansió de l'agricultura.

Si passem al calendari solar, aquest es basa en el cicle anual del Sol. Els primers grans calendaris solars van ser els egipcis. Els egipcis depenien de les crescudes del Nil i necessitaven saber quan arribarien les inundacions i els sediments que permetien l'agricultura. Per això els interessava molt disposar d'un calendari precís.

Un element especialment important era l'aparició heliacal de Sírius, és a dir, la seva primera aparició visible abans de la sortida del Sol. Aquest fenomen coincidia aproximadament amb l'arribada de les grans inundacions del Nil.

El gran avantatge dels calendaris solars és que segueixen correctament les estacions i resulten molt útils per determinar els períodes de sembra i collita. El seu inconvenient és que l'inici i el final dels períodes no són tan evidents com en el cas lunar. Sense un calendari és molt difícil saber exactament quan comença l'any.

A més, són sistemes més complexos i històricament han requerit especialistes per calcular-los. Sovint aquesta funció estava en mans dels sacerdots. De fet, en moltes societats agrícoles, una part important de les funcions sacerdotals consistia precisament en l'elaboració i manteniment dels calendaris.

Finalment, tenim els calendaris lunisolars, que intenten combinar els avantatges dels sistemes lunar i solar. Aquí apareix un problema matemàtic important. L'any solar dura aproximadament 365,25 dies, mentre que un mes lunar dura uns 29,5 dies. Això fa que dotze mesos lunars sumin només uns 354 dies. Per tant, els dos cicles no coincideixen. Cada any lunar queda aproximadament onze dies per sota de l'any solar.

Per solucionar-ho, alguns calendaris, com l'hebreu, incorporen periòdicament un mes addicional. Aproximadament cada dos o tres anys s'afegeix un tretzè mes per tornar a sincronitzar el calendari amb les estacions. Aquest procediment és característic dels calendaris lunisolars.

El disc de Nebra

Si passem als objectes, trobem tota una sèrie d'artefactes que s'interpreten com a elements amb significació astronòmica.

Un dels exemples més fascinants és el Disc de Nebra (figura 1). Data d'entre 3.600 i 4.000 anys d'antiguitat i va ser descobert a Nebra, a Alemanya. Es tracta d'un disc d'uns trenta centímetres de diàmetre i molt prim, pràcticament com un disc de vinil.

Té una cara decorada amb incrustacions metàl·liques i una altra completament llisa.

Figura 1. Disc de Nebra

Va ser trobat a Nebra, en una zona associada a la cultura Únětice, una cultura de l'edat del bronze que es va desenvolupar a l'Europa central fa aproximadament 3.600 anys. Aquesta cultura ocupava una àmplia regió del centre d'Europa, i Nebra es trobava dins d'aquest àmbit cultural.

Tot i que estem parlant de fa uns 3.600 anys, però ja existia una organització social molt estructurada, amb una clara jerarquia i amb elits dirigents. Era, evidentment, una societat eminentment agrícola.

Com us deia, el disc és de bronze amb incrustacions d'or. També és interessant destacar que les espases trobades al seu costat són clarament espases cerimonials. Tot i ser de bronze, incorporen elements d'or, cosa que les feia poc pràctiques per al combat real.

Si observem el disc amb detall, hi podem identificar diversos elements. La gran circumferència podria representar el Sol o la Lluna plena; tot i que no hi ha consens absolut sobre aquesta qüestió. En canvi, el que sembla força clar és que hi ha la figura de la Lluna en quart creixent. I al voltant hi apareixen nombroses estrelles.

A la part inferior trobem un element que alguns interpreten com un arc celeste, mentre que altres consideren que representa una barca solar. Si us hi fixeu bé, sembla que s'hi puguin distingir una mena de rems. Segons aquesta interpretació, seria una representació semblant a la barca solar egípcia, que transportava el Sol durant la nit perquè pogués tornar a aparèixer l'endemà. Les cronologies són aproximadament contemporànies i això ha portat alguns investigadors a plantejar possibles influències culturals.

L'altre element realment fascinant és el grupet d’estrelles que s’hi veuen: es tracta de les Plèiades. La resta d'estrelles semblen distribuïdes de manera força aleatòria. Diversos investigadors han estudiat la seva disposició i no han trobat un patró clar. En canvi, la representació de les Plèiades és inequívoca.

A partir d'aquí han sorgit diverses interpretacions. Una de les més conegudes és que, si ens situem al cim de Mittelberg, on es va trobar el disc, i l'orientem correctament, aquests dos arcs laterals indiquen aproximadament la posició de la sortida del Sol durant el solstici d'estiu i el solstici d'hivern.

Una altra interpretació diu que aquesta configuració celeste podria indicar el moment en què calia afegir un mes intercalar per ajustar un calendari lunisolar. Dit d'una altra manera, aquesta cultura podria haver utilitzat un calendari que combinava els cicles del Sol i de la Lluna i sabia quan calia afegir un mes suplementari per mantenir-los sincronitzats.

Naturalment, es tracta d'interpretacions i no de certeses absolutes. Tanmateix, aquesta és la lectura que fan actualment diversos especialistes, inclosos els investigadors del Museu Estatal de Halle, on es conserva el disc.

Barrets d’or

Els anomenats barrets d'or tenen una antiguitat d'entre 2.800 i 3.400 anys. Corresponen a l'edat del bronze europea i s'associen principalment a la cultura dels túmuls, que es va desenvolupar en bona part de l'Europa central. Posteriorment, aquesta tradició cultural va evolucionar cap a la cultura dels camps d'urnes, encara més extensa i amb influència fins i tot a la península Ibèrica. Es creu que va ser durant aquest període quan es van fabricar aquests extraordinaris objectes.

Actualment se'n coneixen quatre exemplars principals. El més antic és el d'Avanton, a França; després trobem el de Schifferstadt, a Alemanya, amb uns 3.300 anys d'antiguitat; també hi ha el de Ezelsdorf-Buch, d'uns 3.000 anys; i finalment, hi ha el famós Barret d'Or de Berlín (figura 2), anomenat així perquè es conserva al Museu de Berlín, tot i que probablement va ser descobert a la regió de Suàbia.

Figura 2. El barret de Berlin

Com sempre, hi ha diverses interpretacions. La més acceptada és que eren portats per sacerdots o personatges d'alt rang i que simbolitzaven no només poder, sinó també coneixement.

Si observem el barret d'Ezelsdorf-Buch, veurem que està dividit en diverses franges decorades amb patrons geomètrics molt elaborats i perfectament simètrics.

En el cas del Barret d'Or de Berlín, que és el més gran i també el més estudiat, observem una enorme quantitat de símbols i marques distribuïts en diferents bandes. Alguns motius tenen més cercles concèntrics, d'altres menys, i la combinació és extraordinàriament complexa. Aquí és on apareix una de les interpretacions més sorprenents.

L'arqueòleg alemany Wilfried Menghin va proposar l'any 2000 que aquests barrets funcionaven com una mena de calendari lunisolar. Segons la seva teoria, cada franja i cada grup de símbols representaria determinats períodes de temps que permetrien calcular cicles lunars i solars.

Si la interpretació és correcta, el sistema permetria calcular dates amb un marge d'error inferior al 0,5 %, una precisió extraordinària per a l'època.

Capa d’or i carro solar

De la mateixa cronologia també coneixem altres objectes molt interessants com la capa d'or de Mold, descoberta a Gal·les (figura 3). Es tracta probablement d'una peça ornamental femenina, encara que no es descarta que tingués algun significat ritual.

També és especialment destacat el carro solar de Trundholm, descobert a Dinamarca. Com es veu clarament, representa un cavall que arrossega un gran disc solar. No sabem exactament quina era la seva funció, però és evident que el disc simbolitza el Sol.

Una de les interpretacions més interessants és que el cavall transporta el Sol durant el dia, d'est a oest. A la cara posterior del disc no hi ha decoració daurada, fet que podria representar el trajecte nocturn, quan el Sol és invisible.

Figura 3. Capa d’or i carro solar

Cometa Halley

Parlem ara del cometa Halley, que segurament coneixeu millor que jo. No és una troballa arqueològica, però sí que ha deixat nombroses evidències històriques, ja que passa cada 75 o 76 anys i es coneix des de fa segles.

Al llarg de la història hi ha hagut diverses aparicions especialment destacades. Una de les més famoses és la de l'any 1066. Aquell any el cometa va ser observat de manera espectacular i va coincidir amb la mort del rei Harold II d'Anglaterra a la batalla de Hastings. Posteriorment, Guillem el Conqueridor va ocupar el tron anglès.

Com que des de l'antiguitat els cometes sovint s'havien interpretat com a presagis de desgràcies o grans canvis, molts contemporanis van associar l'aparició del Halley amb aquests esdeveniments. Aquesta relació va quedar immortalitzada al famós Tapís de Bayeux (figura 4).

Si observem el tapís amb detall, hi veiem diverses figures contemplant un objecte brillant al cel. Avui sabem que es tracta d'una representació del cometa Halley.

Figura 4. Tapís de Bayeux amb el cometa Halley

Una altra aparició especialment famosa va ser la de 1910. En aquella època es va arribar a parlar del «cometa de la fi del món», perquè s'havia detectat que la seva cua contenia gasos com el cianogen. Algunes persones van arribar a creure que, quan la Terra travessés la cua del cometa, es produiria una catàstrofe global. Com podeu imaginar, no va passar absolutament res.

L’atles estel·lar xinès

Canviem ara a un altre objecte molt interessant: l'Atles Estel·lar Xinès del segle XII. Es considera el primer atles estel·lar imprès que es coneix. Hi apareixen nombroses constel·lacions, algunes més fàcils de reconèixer que d'altres.

Jaciments arqueològics

Si passem als jaciments arqueològics, entrem ja en l'àmbit de les grans estructures que no es poden transportar i que es conserven in situ.

Un exemple destacat són les coves de Lascaux (França) i el seu possible panell astronòmic, amb una antiguitat d'entre 15.000 i 17.000 anys. Hi trobem una sèrie d'elements molt interessants. Alguns investigadors hi han identificat calendaris naturals, possibles calendaris astronòmics, representacions d'asterismes i fins i tot una mena de cosmografia arcaica.

En primer lloc, molts dels animals representats semblen correspondre a moments estacionals molt concrets. Per exemple, els cérvols apareixen sovint durant l'època de la brama, és a dir, a l'inici de la tardor. Els mascles mostren les grans banyes i es troben en període reproductor.

També hi apareixen ramats de cabres salvatges, una escena que acostuma a associar-se amb el final de l'estiu. Una altra representació coneguda és l'anomenat «cavall xinès», que sembla mostrar una euga embarassada a punt de parir. Aquest fet s'associa habitualment amb el període proper al solstici d'estiu.

I no només apareix l'euga amb una panxa molt pronunciada, sinó també unes plantes que recorden cereals silvestres. En aquella època encara no existia l'agricultura, però els grups humans coneixien perfectament les plantes que podien aprofitar per alimentar-se. Per tant, no només representaven els animals, sinó també els recursos vegetals importants per a la seva supervivència.

Pel que fa als possibles calendaris astronòmics, una de les interpretacions més conegudes es basa en els cérvols en període de brama. A sota d'una de les figures apareixen tretze punts. Entre el solstici d'estiu i l'equinocci de tardor hi ha aproximadament tretze setmanes lunars.

Però encara hi ha més exemples. En una altra representació d'una euga embarassada apareixen vint-i-sis punts sota l'animal. Curiosament, entre l'equinocci de primavera i l'equinocci de tardor hi ha aproximadament vint-i-sis setmanes.

També trobem representacions d'uros, els grans bòvids salvatges que van precedir els actuals toros domèstics. Alguns investigadors han suggerit que al voltant d'aquestes figures es poden reconèixer les Plèiades i les Híades. La correspondència no és exacta, però resulta prou suggestiva perquè hagi despertat molt interès.

Stonehenge

Stonehenge es troba al comtat de Wiltshire, a Anglaterra, i va ser construït al llarg d'un període comprès aproximadament entre fa 5.100 i 3.600 anys.

Té una estructura circular formada per grans blocs de pedra, tanmateix, no es tracta només del cercle principal, al seu voltant hi ha tot un conjunt de fossats, talussos i altres estructures disposades també de forma circular.

Les grans pedres exteriors formen l'anomenat cercle de sarsens, de les quals originalment n'hi havia trenta. A l'interior hi havia cinc grans trilits, és a dir, estructures formades per dues pedres verticals i una d'horitzontal; i a l'exterior hi trobem l'anomenada Heel Stone o «pedra del taló», un element fonamental per entendre algunes de les alineacions astronòmiques del monument.

També hi ha les anomenades Station Stones, les «pedres de les estacions», disposades en punts estratègics. Al centre del conjunt hi ha la coneguda Altar Stone o «pedra de l'altar». I a més hi havia una seixantena de bluestones o «pedres blaves», molt més petites.

Fixeu-vos en algunes xifres: trenta pedres exteriors, seixanta pedres interiors i cinc trilits centrals. Potser aquestes quantitats no són casuals.

Durant el solstici d'estiu el Sol surt alineat exactament amb la Heel Stone i que els seus primers raigs es projecten cap a la zona central del monument. Això difícilment pot ser fruit de l'atzar. De la mateixa manera, altres alineacions del conjunt coincideixen amb les postes i sortides de Sol dels solsticis d'estiu i d'hivern. Moltes d'aquestes direccions coincideixen precisament amb la posició de les Station Stones.

Pel que fa a les interpretacions, n'hi ha moltes. L'arqueòleg Timothy Darvill, de la Universitat de Bournemouth, va proposar una interpretació segons la qual les trenta pedres del cercle exterior representarien els dies d'un mes. Dotze mesos de trenta dies donarien un any de 360 dies. Els cinc trilits centrals representarien els cinc dies addicionals necessaris per completar l'any solar. Les quatre Station Stones servirien per marcar els ajustaments estacionals.

Naturalment, aquesta és només una de les moltes interpretacions existents, ara bé, el que sembla evident és que Stonehenge tenia una relació important amb l'observació dels cicles celestes.

També cal recordar que Stonehenge no és un cas únic. A Anglaterra existeixen nombrosos altres «henges», és a dir, recintes circulars similars. Alguns eren de pedra i d'altres de fusta. En aquests darrers casos, la fusta s'ha degradat amb el temps, però les excavacions arqueològiques han permès identificar-ne les traces.

A Alemanya també trobem exemples molt interessants, com el cercle de Goseck. Un recinte circular de fusta amb alineacions molt semblants a les de Stonehenge. Les seves portes principals indiquen les posicions de la sortida i la posta del Sol durant els solsticis d'estiu i d'hivern. La diferència és que, en aquest cas, la construcció original era de fusta i ha hagut de ser reconstruïda a partir de les restes arqueològiques.

Talaiots menorquins

Canviem ara completament d'escenari i viatgem a Menorca, on és impressionant la quantitat de restes arqueològiques que es conserven a l'illa. La cultura talaiòtica ens ha deixat tres grans tipus de construccions: talaiots, navetes i taules.

Els talaiots semblen haver funcionat principalment com a torres de vigilància o estructures defensives situades en punts estratègics. Fins ara no s'hi ha identificat una relació astronòmica clara.

Les navetes, en canvi, són monuments funeraris. La més coneguda és la Naveta des Tudons. Si observem la seva orientació, veurem que tendeix cap a l'oest, és a dir, cap a la direcció de la posta de Sol.

Finalment tenim les taules, probablement els monuments més emblemàtics de Menorca. Són grans estructures formades per una pedra vertical coronada per una llosa horitzontal. La majoria es troben dins recintes de caràcter ritual o religiós; i la major part de les taules estan orientades cap al sud.

Quan es van construir, cap a l'any 1000 aC, la configuració del cel era lleugerament diferent de l'actual a causa de la precessió dels equinoccis. Si reconstruïm el cel de l’època observem que l'ort de Sírius, així com altres estrelles destacades del cel austral, es produïen precisament en la direcció cap a la qual apunten moltes de les taules.

Alguns investigadors han suggerit que aquesta orientació podria estar relacionada amb l'observació de la Creu del Sud, visible des de Menorca en aquell període.

Finalment, hi ha una petita estructura descoberta a So na Caçana que alguns investigadors interpreten com una mena de calendari. Segons aquesta hipòtesi, la disposició de les pedres permetria seguir tant cicles solars com lunars.

Com passa sovint en arqueoastronomia, hi ha interpretacions més acceptades que d'altres, però totes elles ens mostren fins a quin punt les societats antigues observaven atentament el cel i integraven aquests coneixements en la seva vida quotidiana i en les seves construccions.

Chankillo

Anem al Perú i parlem del complex arqueoastronòmic de Chankillo. Es tracta d'un conjunt molt més recent que els exemples que hem vist fins ara, datat aproximadament entre els anys 500 i 200 aC.

El conjunt està format per un temple fortificat, dos edificis principals —un dels quals sembla haver funcionat com a observatori i l'altre com a centre administratiu— i, sobretot, tretze torres alineades que constitueixen l'element més característic del jaciment. Hi destaca una gran estructura fortificada, que veurem amb més detall tot seguit, envoltada de muralles i amb diversos recintes circulars al seu interior. El conjunt està situat al capdamunt d'un turó.

A la part baixa hi trobem l'anomenat Observatori Oest, mentre que l'element més espectacular és la línia de tretze torres perfectament alineades. A l'altre extrem hi ha l'Observatori Est. La zona adjacent correspondria als espais d'habitatge i als magatzems o zones de subministrament. La fortalesa situada al cim està protegida per tres línies concèntriques de muralles.

Un aspecte molt interessant és que aquestes muralles són extraordinàriament gruixudes i que els accessos estan dissenyats de manera que qualsevol persona que hi vulgui entrar ha de seguir un recorregut en ziga-zaga, la qual cosa indica que es tractava d'una estructura defensiva molt important, concebuda per dificultar qualsevol atac.

Si ens situem en un dels observatoris, podem veure la sortida del Sol produint-se entre les diferents torres. Segons l'època de l'any, el Sol apareix entre una torre i la següent. Per aquest motiu es considera que el conjunt funcionava com un calendari solar. Observant la posició del Sol respecte a les torres era possible determinar amb precisió el moment de l'any.

A més, les torres estan alineades aproximadament en direcció nord-sud. Això permetia que un observatori controlés les sortides del Sol mentre que l'altre podia seguir-ne les postes.

Observatori d’Ulugh Beg

Una altra troballa extraordinària és l'observatori d'Ulugh Beg, a Samarcanda (actual Uzbekistan), que va ser construït l'any 1429.

La seva posició estratègica com a gran ciutat de la Ruta de la seda la va convertir en un important centre comercial, cultural i científic. I el seu període de màxima esplendor correspon a l'Imperi Timúrida, entre els segles XIV i XVI.

Ulugh Beg era un príncep timúrida i, al mateix temps, un extraordinari astrònom, matemàtic i científic. Malgrat les dificultats polítiques que va afrontar, va impulsar un dels projectes científics més ambiciosos del seu temps: la construcció d'un gran observatori astronòmic.

Segons les reconstruccions, l'observatori era un edifici circular de tres plantes amb una gran obertura central, amb un enorme sextant astronòmic. Es tractava d'un instrument gegantí, de més de trenta metres de radi, construït parcialment sota terra.

L'edifici actuava com una mena de gran cambra d'observació. En el cas del Sol, la seva llum penetrava per l'obertura superior i es projectava sobre l'escala graduada, permetent determinar amb gran precisió la seva posició al llarg de l'any.

Però la part més interessant era l'observació dels estels. Durant la nit, les estrelles transitaven pel camp visual de l'instrument i les seves posicions quedaven projectades sobre l'escala graduada (amb una precisió extraordinària per a l'època). Per això es van obtenir mesures molt precises de les posicions de nombroses estrelles i planetes. Es van elaborar extensos catàlegs estel·lars que van esdevenir referència durant segles.

Un dels científics destacats que hi va treballar va ser Jamshid al-Kashi, matemàtic i astrònom persa. Entre les seves obres hi trobem diversos tractats dedicats a les dimensions i distàncies dels astres, així com a la millora dels mètodes de càlcul astronòmic.

Cal recordar que la cultura islàmica va desenvolupar un gran interès per l'astronomia. Això es deu, en part, al fet que el calendari islàmic és lunar i que la determinació dels temps de pregària requeria observacions astronòmiques precises. Com a conseqüència, el món islàmic va impulsar durant segles importants avenços en matemàtiques, trigonometria i astronomia.

A l'observatori d'Ulugh Beg es va elaborar el famós catàleg conegut com a Zij-i Sultani, una de les obres astronòmiques més importants del segle XV, que contenia les coordenades de 922 estrelles fixes observades amb una precisió extraordinària.

El mateix Ulugh Beg va calcular la inclinació de l'eix terrestre respecte a l'eclíptica i va obtenir que era de 23 graus i 30 minuts. Valor molt proper al real.

Malauradament, la història d'Ulugh Beg va acabar de manera tràgica. Tot i ser un científic brillant, va tenir greus dificultats polítiques. Va ser deposat i assassinat per ordre del seu propi fill. I després de la seva mort, l'observatori va ser destruït i abandonat, i durant segles va quedar enterrat sota terra. Les restes van ser redescobertes a principis del segle XX per arqueòlegs russos. Actualment només es conserva una petita part de l'enorme sextant subterrani.

Col·loqui

Totes aquestes cultures devien tenir clar que la Terra era rodona, no?
Òbviament. Que la Terra era rodona se sap des de fa molt de temps. Per exemple, Eratòstenes, un grec, ja va calcular el diàmetre de la Terra.

Ha canviat la inclinació respecte dels punts cardinals en els darrers milers d’anys?
No, això no canvia. La posició nord-sud i est-oest és la mateixa ara i fa 5.000 anys. El que sí que ha canviat amb els segles és l’estrella polar. A l’època de Colom no era la mateixa que ara.

Com és que en el mapamundi de la Unesco hi ha pocs jaciments a Sud-amèrica?
No soc arqueòleg, però estic en contacte amb ells. Les excavacions són molt cares i necessiten molta gent. A Europa hi ha molts més recursos i és més fàcil excavar. A la selva mesoamericana és molt més complicat. També hi ha factors econòmics i de disponibilitat. Això explica en part per què hi ha més estudis a Europa.

Conferència de l'Astronòmica de Sabadell. Raimon Reginaldo, 10 de juny de 2026.

Conferència de l'Astronòmica de Sabadell. Àngel Massallé, 17 de juny de 2026.

Conferència de l'Astronòmica de Sabadell. Alistair Ian Spearing, 23 d'octubre de 2024

La bioquímica alternativa, ja veureu, és un tema molt interessant, perquè és una cosa que podem mirar a les nostres pròpies profunditats, les reaccions químiques, els compostos químics que ens mouen, i alhora la podem projectar al Cosmos, i preguntar-nos si els mecanismes que funcionen dins els nostres cossos -i els cossos de tots els organismes que coneixem a la Terra- també són els que trobaríem a l'altre punt del Sistema Solar, o al contrari, si el Cosmos també juga amb moltes peces diferents en aquest puzle.

El primer que ens hem de preguntar és què és la bioquímica alternativa. És molt senzill si veiem tota la diversitat de la vida a la Terra. Estem parlant de milions i milions d'espècies que van des dels bacteris més petits fins a balenes que pesen 200 tones. Poden ser procariotes que agafen l'energia de fumaroles submarines i que fan servir aquesta energia tèrmica per reproduir-se i viure i evolucionar, o poden ser arbres que es projecten 20, 30, 40 metres amunt per arribar a la llum del sol en un bosc. I poden ser, fins i tot, els insectes més efímers que neixen, viuen, es reprodueixen i moren un dia fins a arbres que ja existien quan es van construir les piràmides.

Per tant, com veieu, tenim una enorme diversitat de vida a la Terra. Si comptem les espècies extintes, que representen un 99% de totes les espècies que han existit a la Terra, encara és més gran, però darrere d'aquesta diversitat tan enorme s'amaga un punt en comú que tenen tots els organismes que coneixem: a nivell fonamental tots aquests organismes fan servir una bioquímica basada en l'aigua com a solvent i les molècules orgàniques, molècules de carboni, per a formar els seus components fonamentals com els glúcids, els carbohidrats, els àcids nucleics, les proteïnes, etc. Tots els organismes que coneixem fan servir aquesta bioquímica per les seves reaccions, pels seus compostos.

Llavors, què és el que fa que a la Terra, l'aigua i el carboni, siguin tan ubicus en totes les formes de vida? Comencem per l'aigua (figura 1). L'aigua no cal que us digui com d'útil és en la vida comuna, però també a nivell fonamental té diversos grans avantatges. Recordeu que està formada per dos àtoms d'hidrogen i un d'oxigen. Ara bé, la manera com està repartida la càrrega elèctrica d'aquesta molècula no és igual, perquè l'oxigen té molts més protons que els dos àtoms d'hidrogen junts i, per tant, atreu els electrons de la molècula cap a aquella banda. És una molècula triangular, i la banda on hi ha l'oxigen té una càrrega elèctrica més negativa i, en canvi, l'altra, una càrrega més positiva. Té la seva càrrega elèctrica repartida de manera desigual i això li permet formar ponts d'hidrogen, que són una mena d’enllaços químics extremament útils a l'hora de formar molècules molt diverses. I, evidentment, això és un gran avantatge en la vida perquè en la vida necessitem molècules molt diverses. I també el fet de ser una molècula polar i altres característiques fa que sigui un molt bon solvent. S’hi pot posar sucre, sal, electròlits i mil coses més que són útils per a la vida i es dissolen molt bé.

Figura 1. Molècula d’aigua

El carboni, per altra banda, el seu gran avantatge per a la vida és que és un àtom extremament flexible. Es calcula que només a la Terra hi ha uns 10 milions de molècules orgàniques diferents. 10 milions és molt i, evidentment, no s’acosta a les molècules generades per cap altre tipus d’àtom.

Un altre avantatge del carboni és que pot formar grans cadenes. Per exemple, els hidrocarburs són cadenes de carbonis, normalment amb hidrògens, i poden ser tan llargs com vulguem. El que fa que el carboni sigui tan flexible, entre altres coses, és que a la seva capa de valència, és a dir, la seva última capa d'electrònica, té quatre electrons, i això li permet tenir bàsicament quatre punts de connexió amb altres àtoms per formar compostos.

I un altre gran avantatge que té sobre els altres elements del seu grup de la taula periòdica és que és el més petit de tots ells, és el que té la massa atòmica més petita. Una massa atòmica que li permet ser més versàtil, perquè en general, tot i que els elements d'un mateix grup de la taula periòdica tenen característiques químiques similars, són més flexibles els que són més petits.

Tot plegat, significa que l'aigua i el carboni no només són excel·lents per la seva banda, sinó que junts són més que la suma de les seves parts. I per tant, són una combinació, diríem, imbatible per crear formes de vida, fins a tal punt que costa imaginar-se una biosfera sense carboni. Fins i tot, si contempléssim la possibilitat que es forméssim altres biosferes evolutivament, les basades en l'aigua i el carboni tindrien uns avantatges tan descomunals que es menjarien les altres i aquestes desapareixerien.

Dit això, l’aigua amb carboni també és una molt bona combinació perquè l'aigua és líquida en un interval de temperatures que també és òptim per a les reaccions de compostos i la química en general amb el carboni. Si l'aigua fos líquida a una temperatura més freda, les reaccions del carboni procedirien a un ritme molt més lent i, per tant, el metabolisme dels éssers vius en qüestió seria molt més lent i l'evolució seria molt més lenta. Al contrari, si l'interval de temperatura al qual l'aigua és líquida fos més alt, perjudicaria greument l'estabilitat de les molècules de carboni i moltes vegades aquestes molècules es desintegrarien per la temperatura abans que poguessin formar compostos més interessants per a la vida.

Per tant, recapitulant, el que necessitem per a la vida és un solvent que sigui més o menys igual de funcional que l'aigua, que arribi més o menys al mateix nivell, i un element - o dos o tres- que sigui prou flexible per formar un gran nombre de molècules necessàries per a la vida. Com més complexa és la vida, evidentment, més molècules ha de tenir.

Avui repassarem els diferents tipus de bioquímiques alternatives que els científics han anat posant sobre la taula al llarg de les dècades, que són bàsicament quatre i mig. I dic quatre i mig perquè l'últim no és realment bioquímica sinó l'absència de bioquímica, que és la vida sintètica, la intel·ligència artificial.

Els quatre tipus de bioquímica alternativa que explorarem avui són: les biomolècules de quiralitat inversa, els solvents alternatius a l'aigua, els elements exòtics que puguin substituir o complementar el carboni, i una bioquímica menys alternativa, perquè estaríem parlant encara d'aigua amb carboni, però que sigui exòtica en altres sentits. Per a cadascuna d'aquestes opcions us explicaré la base teòrica, i n'avaluarem els pros i els contres en comparació amb la bioquímica basada en l'aigua i el carboni.

Biomolècules de quiralitat inversa

La quiralitat la defineixen els diccionaris especialitzats com la incapacitat de dos objectes d'alinear-se perfectament amb la seva imatge especular (figura 2). El que ve a dir és que, bàsicament, la quiralitat ha de ser com uns guants de jardineria, que són simètrics. Els veiem i semblen la imatge especular l'un i de l'altre, però si intentem posar-nos el guant de la mà esquerra a la mà dreta, o al revés, no acabarà d'entrar del tot bé. Doncs això també passa en la química. En la química, moltes vegades tenim els enantiòmers, que són parells de molècules que són la imatge especular l'una de l’altra, però que no són intercanviables. No es pot agafar una aminoàcid d'una quiralitat diferent i esperar que funcioni. Per algun motiu que desconeixem, les categories de molècules essencials per a la vida tendeixen a ser totes d'una mateixa homoquilaritat a la Terra. Per exemple, els aminoàcids són levogirs, és a dir que són com el guant esquerre, i els glúcids, els sucres, són dextrogirs. I reitero, les molècules d'un tipus no són compatibles amb les molècules d'un altre.

Figura 2. Quiralitat

Això no impedeix que en una altra biosfera els aminoàcids puguin ser dextrogirs o els glúcids levogirs. Però aquesta biosfera continuaria tenint el mateix problema. Allà seria de l'altra manera, però no serien compatibles les molècules d'una quiralitat amb les molècules d'una altra.

Hi ha diverses teories sobre per què a la Terra totes les molècules d’una mateixa categoria tendeixen a ser d'una mateixa quiralitat. Per exemple, s'ha proposat que la polarització de la llum del Sol al passar a través de la nebulosa de gas inicial, va polaritzar de forma diferencial les molècules orgàniques i això va fer que, de bon principi, les molècules orgàniques més fonamentals acabessin sent d'una quiralitat o l'altra.

Deixant de banda les qüestions més espinoses de bioètica, tècnicament és molt probable que en els propers anys aconseguim, mitjançant la genètica, crear formes de vida amb molècules de quiralitat diferent. És una cosa que amb la tecnologia actual és bastant “bricomania”.

Solvents diferents de l’aigua

Anem a veure els solvents que poden substituir l’aigua. Farem una repassada a la taula periòdica (figura 3). Aquesta taula es diu periòdica perquè agrupa els diferents elements químics en files i columnes que mostren certes propietats que es van repetint. Per això  veurem que  els elements que poden substituir el carboni són els del grup del carboni, els de la seva mateixa columna. Sent simplistes, diríem que són com el carboni però més pesats, més massius. Igualment passa amb l’oxigen i els àtoms del seu grup, de la seva columna.

Figura 3. Taula periòdica dels elements químics

L’amoníac és la primera opció que explorarem. L’amoníac té un avantatge molt gran, que és que tant en el Sistema Solar com en la resta del cosmos, és molt abundant. I també té propietats bastant similars a les de l'aigua: és una molècula polar, i tot i que el nitrogen no forma part del mateix grup de la taula periòdica que l'oxigen, pot formar molècules que són anàlogues, com les amines, per exemple, que són l'equivalent biològic en molts aspectes del grup hidròxid. Ara bé, també té problemes. A diferència de l'aigua, forma ponts hidrogen febles, i això afecta la seva capacitat com a solvent i la seva capacitat de formar molècules variades. I a més és inflamable amb presència d'oxigen. Això significa que no és compatible amb la respiració aeròbica. Evidentment a la pròpia Terra tenim organismes que respiren de forma anaeròbica, però en limita els contextos en els quals pots existir.

Això vol dir que aquesta bioquímica alternativa és molt dependent del context. La bioquímica basada en l’amoníac, és una bioquímica que serà més útil i més probable que existeixi en ambients freds, com per exemple podria ser a Tità, satèl·lit de Saturn. Aquesta bioquímica faria servir també molècules basades en el carboni, però el solvent ja no seria l'aigua, sinó  diferents tipus d'hidrocarburs com el metà i l’età. Està demostrat que en aquest satèl·lit hi ha cicles hidrològics comparables als de la Terra, és a dir, hi ha evaporació i núvols, plou, hi ha rius i llacs, però no són d’aigua sinó d’hidrocarburs que compleixen el mateix cicle. I per tant, els organismes que tinguessin bioquímica basada en hidrocarburs podrien tenir amplis recursos a Tità.

Figura 4. Possible bioquímica de Tità

En comparació amb la bioquímica basada en l'aigua com a solvent, la basada en els hidrocarburs, tendeix a ser menys corrosiva amb altres ingredients bàsics fonamentals de la vida. La hidròlisi és una reacció bastant fumuda per a les molècules més bàsiques, i si no hi ha aigua, no hi ha destrucció i les molècules poden ser més estables. Per contra, no són molècules polars i això dificulta que pugui transportar substàncies.

Continuem parlant de Tità, però passant pàgina a un altre tipus de bioquímica alternativa, que són els azotosomes. Fa uns set o vuit anys, acadèmics de la Universitat Cornell van desenvolupar un model que predeia l'existència d'azotosomes, que vindrien a ser com unes membranes cel·lulars que estarien compostes d'acrilonitril i podrien ser estables, i no només estables, sinó que podrien reproduir-se en un volum de metà líquid. Aquí a la Terra no existeix de forma natural, però en llocs com Tità, això seria perfecte. I poc després ALMA va descobrir que efectivament a Tità hi havia acrilonitril. El problema és que no sabem com ha arribat aquell acrilonitril allà, no sabem si són fenòmens que podrien afavorir la seva conversió en azotosomes.

Un altre solvent alternatiu és el fluorur d’hidrogen, format per un àtom de fluor més un àtom d'hidrogen, que també és una molècula polar. Té un interval de temperatures al qual està líquid més o menys com l'aigua, i un altre punt important és que també forma enllaços de pont d'hidrogen. Ara bé, els que alguna vegada heu treballat en seguretat química, sabeu que és un compost extremament corrosiu i perillós en moltes condicions. I no només per a les formes de vida grans com nosaltres, sinó també per a les molècules més bàsiques. I a més, el fluorur d'hidrogen és molt poc abundant a l'univers, per tant, costaria veure un lloc on hi hagués prou acumulació per fomentar una bioquímica basada en aquest compost.

Un altre candidat és el sulfur d'hidrogen, format per dos àtoms d'hidrogen i un de sofre. També té l'avantatge que és una molecular polar. I recordant el que dèiem abans, que els elements que pertanyen a un mateix grup de la taula periòdica tendeixen a tenir propietats químiques similars, el sofre és del mateix grup que l'oxigen. En cossos on hi hagi vulcanisme pot ser molt útil i permetre la formació i l'emergència de vida. I, a més, és compatible amb les emissions de volcans, com poden ser el monòxid de carboni i el diòxid de carboni, i, per tant, hi hauria un cercle virtuós. En contra, tot i que té polaritat, no en té tanta com l’aigua perquè el sofre no és tan electronegatiu com l'oxigen. I a més es troba en estat líquid entre , -86 graus i -60 graus sota zero, que és un interval baix i molt petit.

El diòxid de silici, format per dos àtoms d’oxigen més un àtom de silici, té unes propietats molt semblants a les de l’aigua en estat líquid. És un compost molt abundant en planetes tel·lúrics (el silici és el principal element de l’escorça terrestre). El problema que té és que estem parlant de sorra, de quars, de vidre, però ja sabeu que la sorra no és líquida a temperatura ambient, com tampoc no ho són el quars ni el vidre, sinó que són sòlids. Només és líquid entre 1.713 i 2.950 graus. Sorprenentment, això no ho fa del tot incompatible amb la bioquímica, però sí amb la bioquímica basada en el carboni, perquè a aquestes temperatures les molècules orgàniques tenen una durada de vida extremament curta.

Opcions encara més exòtiques són els fluïts supercrítics, en les quals s'ha proposat que bombolles de gas en ells podrien agafar el rol i el paper de les membranes cel·lulars, i per tant estaríem parlant d'organismes extremament efímers. L'hidrogen líquid i el nitrogen líquid també podrien ser solvents en planetes molt freds. I a l'altre extrem tindríem la sal comuna, que podria funcionar de manera una mica similar al que dèiem fa un moment sobre el diòxid de silici.

Alternatives al carboni

Passarem a revisar les alternatives al carboni. Torno a posar la taula periòdica (figura 3). Els elements del grup del carboni són els que tendeixen a tenir una capa de valència amb el mateix nombre d'electrons. I per tant tindran més o menys el mateix nivell de flexibilitat, amb l'excepció que us he dit abans sobre la mida dels àtoms i també amb l'excepció de diferents nivells d’electronegativitat.

Abans us he dit que hi ha molts científics que diuen que l'aigua i el carboni són una combinació tan bona que no cal ni que parlem de diferents opcions, que no es pot superar i que si existís una bioquímica alternativa en algun lloc seria una cosa marginal. Els científics que no hi estan d'acord s'hi refereixen amb el terme, un xic despectiu, de xovinisme del carboni. El propi Carl Sagan ho va comentar ja fa moltes dècades, dient que li semblava molt complicat veure unes formes de vida que no fessin servir l'aigua i el carboni, però llavors afegia que podia ser que nosaltres ho veiéssim així perquè estem fets d'aigua i de carboni.

El silici és l’element que està just a sota del carboni a la taula periòdica, per tant és el seu veí, el seu anàleg més proper. Té l'avantatge que pot formar silans (molècules formades per un silici i quatre hidrògens), que seria l’equivalent del metà. I també pot formar cadenes com el tetrasilà (que seria l’equivalent al butà). Amb les temperatures i en les condicions adequades podria formar una biosfera. Ara bé, el silici té un gran problema, i és que és un àtom més gros, i li costa molt més formar molècules que al carboni.  Per tant, les formes de vida que evolucionessin en una biosfera basada en el silici, estarien jugant en un joc de Lego que tindrien moltes menys peces. I la versatilitat és importantíssima en la vida. A més els silans no són compatibles amb l'aigua, pateixen la hidròlisi molt ràpidament, per tant, requeririen una alternativa a l'aigua com a solvent. Però encara que no hi hagi aigua, tendeixen a ser molt inestables i a desintegrar-se per si sols. Per tant, ja us podeu imaginar que no és gaire bo per a l'evolució si es crea una molècula interessant i al cap de poc es destrueix espontàniament.

Paradoxalment, les silicones que fem servir per a la construcció són molt més estables perquè es combinen amb oxigen. Al silici, a més, tampoc no li fa por al fred, no té problemes amb solvents, com tindria l'aigua en les circumstàncies molt fredes. Els polisilans (anàlegs dels glúcids) són solubles en nitrogen líquid, cosa que els faria molt interessants per biosferes o per medis extremament freds on ni ens plantejàvem que hi pogués haver biosfera basada en l'aigua i el carboni.

Un altre element que pot ser interessant és el bor. Aquest, igual que el carboni, forma molècules orgàniques anomenades borans (dos àtoms de bor més dos àtoms d’hidrogen). Aquest molècula és coneguda perquè és un combustible de coets, per tant és extremadament inflamable, i això no tendeix a ser una bona combinació amb la vida. Ara bé, en una atmosfera reductora, rica en nitrogen per exemple, sí que podria funcionar, perquè posaria límits a la seva inestabilitat i explosivitat. Però un dels grans problemes del bor és la seva escassedat a l’Univers.

Altres elements que formen molècules complexes amb l'oxigen són el titani, l’alumini, el magnesi i el ferro. Tots aquests àtoms poden formar òxids interessants amb l'oxigen, que en les condicions adequades podrien substituir les funcions que fan les molècules orgàniques en els organismes que trobem a la Terra.

El sofre és un altre element interessant i, de fet, és dels que més s'assemblen al carboni, perquè té molts dels avantatges que hem enumerat, i en canvi no té molts dels desavantatges que tenen altres elements. Per tant, a primera vista, podria ser una opció molt interessant, però el problema és que el sofre només pot formar cadenes lineals, i en canvi el carboni pot formar cadenes ramificades, com les que trobem en molts anticossos o en aminoàcids, i això no és una cosa trivial, sinó que afecta molt la funció i la versatilitat de les molècules.

Ara us parlaré de l’arsènic. Aquí ja no parlo de substituir el carboni ni l’aigua, sinó que en una bioquímica com al nostra, l’arsènic podria substituir el fósfor. Per a nosaltres l’arsènic és un verí, però hi ha organismes que el toleren i que l'han integrat en la seva biologia. Hi ha algues, per exemple, que formen els compostos orgànics d'arsènic, que són els principals responsables de l'acumulació d'arsènic a la xarxa atròfica. També hi ha procariotes, bacteris, eubacteris i arqueobacteris que els fan servir com a donador o receptor d'electrons. Per tant, l'han integrat en els seus processos bioquímics. Però la pregunta és si l'arsènic pot substituir el fòsfor, i la resposta és que teòricament sí.

Fa uns 15 anys, la NASA va anunciar que havien descobert uns bacteris extremòfils al llac Mono, que és un llac extremament salat de Califòrnia amb grans concentracions de metalls, d'arsènic i d'altres elements no massa habituals en els llacs. Aquest bacteris eren capaços de substituir el fòsfor per arsènic a un nivell molt més fonamental que el que es coneixia. I això, a nivell d'astrobiologia, era importantíssim, perquè semblava que confirmava com a mínim un tipus de bioquímica alternativa. El fòsfor no era imprescindible, ja que es podia substituir per l’arsènic. Ara bé, als anys següents, altres científics van intentar replicar aquestes investigacions amb resultats nuls. Això volia dir que, en el millor dels casos s'havia fet l'estudi de manera molt deficient, i en el pitjor dels casos era frau. Al final, va resultar que aquest bacteri podia tolerar la presència d'arsènic millor que altres bacteris, és a dir, que el matava menys, però no que el pogués integrar en la seva bioquímica.

Altres tipus de bioquímica compatibles amb l’aigua i el carboni

En aquest quart bloc veurem diferents tipus de bioquímica menys alternativa, compatibles amb l’aigua i el carboni.

El primer serien pigments alternatius a la clorofil·la. Les plantes són verdes per un motiu molt senzill, i és que la llum que emet el Sol és especialment abundant en les freqüències vermelles i blaves. Per tant, a les plantes els interessa absorbir aquestes freqüències i, en canvi deixen anar altres freqüències perquè el Sol en genera menys. En el cas de la Terra, la llum que deixen anar les plantes és la verda perquè no n’hi ha gaire. 

Ara bé, hi ha molts tipus diferents d'estrelles a l’Univers. I podrien donar lloc a biosferes on l'equivalent de les plantes fossin grogues o vermelles, per exemple. En canvi, pels tipus d'estels que coneixem i pels coneixements que tenim de l’estructura de compostos com la clorofil·la, sabem que és bastant improbable que hi hagi una biosfera amb plantes blaves.

Una altra opció seria l’existència d’aminoàcids alternatius. Els mamífers fem servir bàsicament 20 aminoàcids, alguns dels quals són essencials i els hem d'aconseguir amb la dieta, i altres no són essencials, sinó que els creem nosaltres mateixos. I si mirem tots els organismes de la Terra, veiem que hi ha una gran varietat d’aminoàcids, però n’hi ha quatre que segurament ja existien en els primers organismes que van aparèixer: l’alanina, la valina, la glicina i la prolina. Els altres setze que utilitzem són derivats de l'alanina. Ara bé, no hi ha cap motiu pel qual això hagi de ser així. Podríem tenir una altra biosfera on els aminoàcids addicionals no fossin derivats de l'alanina, sinó que fossin derivats de la prolina o de la glicina.

Col·loqui

 La fosfina que es va trobar a Venus on la col·loquem, en tot això?
No es va confirmar. Jo, en el seu moment, ja vaig dir que era molt interessant trobar fosfina a Venus tant per si era d'origen biològic, perquè llavors la importància i la evidència era òbvia i evident, però fins i tot si resultava que no era d'origen biològic, perquè llavors significava que havíem trobat una font o un mecanisme que crea fosfina que fins ara no coneixíem, perquè nosaltres no sabíem que Venus hi hagués un mecanisme que pogués permetre la generació fosfina.

Volia preguntar-te referent a la importància de l'aigua, que és líquida. Els sistemes gasosos també són capaç de fer solvència. Quina és la possibilitat de formes de vida a altes capes de l’atmosfera? Per exemple, en el nostre cas, aquí a la Terra.
En temperatures elevades, tant en gasos com en plasmes, es formen bombolles, i hi ha qui ha postulat que podrien tenir una funció similar a les que tenen les membranes cel·lulars molt primitives. I a partir d'aquí s'ha extrapolat que en unes condicions en les quals aquestes condicions fossin sostingudes, podria donar peu a una evolució.

Les missions que estan ara de cara a anar a Europa, estan enfocades en bioquímiques alternatives o enfocades en el que ja coneixem a la Terra?
Doncs cap de les dues coses, la veritat, perquè el que ja coneixem a la Terra, molt difícilment ho trobarem a llocs com Europa o Tità o altres llocs que s'han plantejat com a possibles llocs en formes d'habitat al sistema solar, però tampoc no estan centrats específicament en l'astrobiologia.