La ciencia de Avatar

A mediados del siglo XXII la raza humana ha descubierto un mundo alienígena con vida. Se trata de Pandora, una luna del planeta gigante Polyphemus, el cual orbita en torno a una de las estrellas del sistema triple Alpha Centauro. Esta es la propuesta de James Cameron en la película Avatar. Pero ¿es posible científicamente un mundo como este?

La impresionante nave ISV Venture Star está a punto de llegar a su destino. A bordo, una nueva remesa de marines, junto con “avatares”, cuerpos fabricados mediante ingeniería genética que combina ADN humano con el de los habitantes de Pandora, una raza conocida como na’vi.

La Venture Star se propulsa mediante un sofisticado sistema de aniquilación materia-antimateria. Para evitar que ambas sustancias entren en contacto espontáneamente o de forma accidental, se hace uso de un material que abunda en Pandora, el “unobtainium” (juego de palabras que significa “imposible de obtener”).

El sistema Alpha Centauro

Se encuentra a algo más de 4,2 años luz de la Tierra (un año luz es la distancia recorrida por la luz en un año, a la increíble velocidad de 300.000 km/s). La nave ISV es capaz de desarrollar una velocidad máxima de 0,7 veces la velocidad de la luz en el vacío (210.000 km/s). Si no se tiene en cuenta el tiempo necesario para que la nave acelere, alcance la velocidad de crucero y frene al llegar a su destino, el periplo ha de tener una duración aproximada de 6 años terrestres. Según la teoría de la relatividad de Einstein, el tiempo que transcurre en la nave es diferente: tan sólo de 4,3 años. Cuando la misión está a punto de llegar a Pandora, uno de los miembros de la tripulación afirma: “Llevan criogenizados 5 años, 9 meses y 22 días”. Evidentemente, debe referirse forzosamente a tiempo medido en la Tierra.

La preservación criogénica suele confundirse con la animación suspendida. El primer término suele aludir a la congelación de un ser vivo, bien a punto de morir (lo cual es ilegal en la actualidad) o bien ya muerto. Para ello se recurre a muy bajas temperaturas con el propósito de revivirlo en el futuro. Se han encontrado bacterias congeladas durante más de 30.000 años. Por el contrario, la animación suspendida es el fenómeno biológico en el que un ser vivo experimenta una disminución drástica de su actividad metabólica, entrando en una especie de letargo o sueño. Actualmente, se les induce este estado a pacientes en intervenciones quirúrgicas, a los que se les reduce drásticamente la temperatura corporal de 37 ºC a 22 ºC.

La empresa norteamericana Alcor Life Extensión, fundada en 1972, se dedica a la criogenia de cadáveres (al módico y popular precio de unos 150.000 dólares el cuerpo completo y tan sólo 80.000 dólares si se desea únicamente la cabeza). Las primeras experiencias de criogenia de cadáveres hacían uso de una sustancia anticongelante denominada glicerol. Desde 2005, Alcor emplea una sustancia vitrificante conocida como M22, un producto que favorece la no formación de cristales en las células, lo cual conduciría a su destrucción.

La atmósfera de Pandora

Es un 20% más densa que la terrestre. Está compuesta por nitrógeno y oxígeno, pero también hay amoníaco, metano, cianuro de hidrógeno, un 18% de dióxido de carbono y un 5,5% de xenón. Por lo tanto, resulta tóxica para los seres humanos, quienes deben ir en todo momento protegidos mediante exomáscaras. Como señala uno de los protagonistas de la película de James Cameron: “… sin ellas se pierde el conocimiento en 20 segundos y la vida en 4 minutos.”

La presión atmosférica en la superficie de Pandora es muy similar a la que tenemos en la Tierra (tan sólo un 10% inferior). A esto hay que añadir el valor de la gravedad, que también resulta ser un 20% inferior a la terrestre y que es una consecuencia directa del tamaño (el radio es de 5724 km) y la masa de Pandora (0,72 veces la de la Tierra).

Una gravedad baja puede presentar ventajas e inconvenientes. Así, quizá se entienda que los na’vi tengan una estatura considerablemente mayor que los humanos, ya que cuanto menor es la fuerza que tira de un cuerpo hacia el centro de su planeta, tanto mayor puede resultar su crecimiento. Un na’vi adulto puede medir, en promedio, hasta 3 metros de altura. Claro que, a semejanza de lo que les sucede a los astronautas cuando regresan a la Tierra después de haber permanecido semanas en órbita, una baja gravedad afecta de forma importante a los huesos y a los músculos, aumentando la descalcificación en los primeros y un debilitamiento en los segundos. En “Avatar”, lo anterior se justifica diciendo que los na’vi “poseen huesos reforzados con una fibra de carbono que generan de forma natural”. La ligereza de su esqueleto, unida a su mayor resistencia a las tensiones (el triple de la humana) y la cola de la que están naturalmente dotados para ayudar a mantener el equilibrio, al igual que muchos animales terrestres, favorecen sin duda los enormes saltos de los que hacen alarde los na’vi, así como las espectaculares caídas, sin daño alguno aparente, desde alturas no menos llamativas.

Las características físicas de la atmósfera de Pandora, en especial su mayor densidad, contribuyen asimismo a la capacidad de vuelo de los animales que pueblan los aires de este mundo alienígena. En efecto, la fuerza de sustentación producida por el aire y que empuja verticalmente hacia arriba sobre el perfil del ala, aumenta con la densidad del aire, la sección de las alas y el cuadrado de la velocidad. Un objeto o un animal que pretenda iniciar el vuelo debe desarrollar una velocidad inicial tal que la fuerza de sustentación supere al peso. Por lo tanto, para conseguir la misma fuerza de sustentación que en la atmósfera terrestre, un animal originario de Pandora tan sólo necesita adquirir una velocidad un 9% inferior. Evidentemente, a mayor peso mayor será el requerimiento sobre su superficie alar. Así pues, los “ikran”, criaturas similares a reptiles dotados de alas membranosas, están equipados con unos apéndices de tamaño considerable. Lo que ya parece mucho más irreal es que consigan despegar del suelo simplemente alzando el vuelo, sin haber adquirido una velocidad previa. Precisamente estas leyes físicas fueron aprovechadas antiguamente por los marineros para mantener cautivos a los albatros que se encontraban en alta mar. Estas aves, dotadas de la mayor envergadura conocida, eran incapaces de despegar de las cubiertas de los barcos una vez que caían en ellas, ya que debido a su enorme peso (unos 10 kg) nunca disponían de un espacio suficiente para adquirir la velocidad mínima y, por tanto, la fuerza de sustentación jamás sobrepasaba su propio peso.

Demasiados árboles

La doctora Grace Augustine, responsable del proyecto «Avatar», afirma que en Pandora existen un billón de árboles y que cada uno de ellos se encuentra interconectado con otros 10.000, formando una especie de gigantesca red a través de la que se comunican mediante procesos electroquímicos. Los «árboles madre» o “kelutral” (en la lengua nativa na’vi) de Pandora son el hogar de los na’vi. Poseen alturas de unos 460 metros y sus diámetros aproximados son de 30 metros. Quizá estas afirmaciones sean exageradas, ya que si nos detenemos por un instante a hacer algunos cálculos elementales, enseguida se puede comprobar que la superficie total de Pandora es insuficiente para albergar semejante número de árboles de dicho tamaño específico. Por un lado, con el valor del radio de Pandora, 5724 km, se puede estimar que su superficie total es de 400 millones de kilómetros cuadrados. Por otro, la extensión de suelo que ocuparían los árboles de 30 metros de diámetro ascendería hasta los 700 millones de kilómetros cuadrados. Y todo ello suponiendo la totalidad del suelo ocupado completamente por árboles, todos juntos y sin tener en cuenta la superficie de Pandora ocupada por montañas y océanos, por poner dos ejemplos evidentes.

El unobtainium

Los seres humanos han sido capaces de desarrollar una tecnología avanzada gracias al unobtainium, mineral abundante en Pandora, cuyas inusuales propiedades magnéticas y superconductoras lo hacen levitar. Así, una de las escenas más impresionantes de la película de Cameron muestra las montañas Aleluya, unos gigantescos bloques de roca que se mantienen en el aire suspendidos gracias al efecto Meissner y que parecen ser las moradas de los ikran e incluso del fantástico “toruk”.

Lo que hace especial al unobtainium es que su superconductividad (propiedad física que consiste en conducir la electricidad sin resistencia alguna) tiene lugar a temperatura ambiente y por ello las montañas Aleluya levitan de forma natural. En la Tierra, en la actualidad, el fenómeno de la superconductividad a altas temperaturas (superiores a la de ebullición del nitrógeno líquido, unos 196 ºC bajo cero) no está muy bien comprendido. Únicamente a muy bajas temperaturas se consiguen materiales superconductores. El récord actual de superconductividad se da a -135 ºC y lo posee un compuesto formado por mercurio, talio, bario, calcio, cobre y oxígeno. Aún habrá que esperar para ver maravillas como las que se dan en un lugar como Pandora.

Sergio L. Palacios es profesor de física en la Universidad de Oviedo y autor de un interesante blog sobre ciencia ficción