¿Es posible tener vida que se alimente de energía térmica?

Se podría hacer, pero sería difícil. El truco es que no se puede obtener energía utilizable directamente de la energía térmica. La única forma de obtener energía utilizable a partir de la energía térmica es encontrar dos áreas con diferentes temperaturas y transferir energía de caliente a fría. Esto es lo que hacen los motores.

Un organismo unicelular como una bacteria tendría dificultades para generar energía. Sería mucho más fácil para una colonia grande hacer esto. Pude ver una colonia aprovechando el hecho de que las reacciones reversibles particulares están sesgadas a diferentes temperaturas. Una colonia puede encontrar un compuesto que puede crear a altas temperaturas y luego pasar a bajas temperaturas donde se prefiere la reacción inversa. Esto generaría energía utilizable al transferir el calor de caliente a frío.

Una sola bacteria podría hacer esto si hay un ciclo térmico confiable. Por ejemplo, si hubo un cambio importante en la temperatura del día a la noche, podría retener esos metabolitos el tiempo suficiente para convertirlos de una manera durante el día (generando energía) y luego convertirlos de otra manera durante la noche. (también generando energía).

En cierto sentido ya lo es, ya que los dos procesos que mencionas dependen indirectamente de la energía térmica:

• la fotosíntesis utiliza fotones emitidos a través de la radiación de cuerpo negro por el sol
• la quimiosíntesis utiliza sustancias químicas activas generadas gracias a las altas temperaturas en áreas volcánicas y similares

Usar energía térmica directamente, y no a través de un intermediario químico, es algo complicado, ya que las células vivas, tal como las conocemos, normalmente están optimizadas para operar en rangos estrechos de temperaturas, en los que la energía térmica directa alcanzable es baja (usar energía térmica directamente). se necesita una fuente de alta temperatura y una descarga de baja temperatura).

Por favor, lea sobre los ciclos de Carnot y esas cosas . Para utilizar energía térmica, necesita un "depósito" caliente y otro frío o, en otras palabras, un gradiente de temperatura y no solo temperaturas "altas" . Hay varios problemas con eso cuando se trata de bacterias:

1. La mayoría de las células son bastante pequeñas. Hay excepciones, pero su microorganismo promedio no será lo suficientemente grande como para exhibir un cambio significativo de temperatura dentro de él. Además, solo debería poder vivir en un área muy pequeña y, al desviarse un poco, podría hacer que todo el organismo muera porque simplemente no está hecho para esas temperaturas.

2. Si encuentra una manera de lidiar con 1, aún debe considerar que la vida tal como la conocemos necesita agua líquida. Con mucha sal, puede obtener, digamos, un rango de 140 ° C para que el agua sea líquida, pero no más es realista si desea vivir permanentemente en ella. El Sr. Spencer proporcionó una referencia en los comentarios: Algunas bacterias pueden crecer a más de 113°C . Sí, los microorganismos pueden sobrevivir en condiciones bastante extremas, pero no se pueden esperar temperaturas permanentes mucho más altas que eso. Así que tienes que estar en el exterior del volcán donde, volviendo al punto 1, el gradiente será mucho menor que en las zonas más calientes. Además de eso, es casi seguro que no encontrará suficientes proteínas que funcionen correctamente en todo ese rango. Un organismo termófilo, por ejemplo, no funcionará a temperaturas más bajas por esa razón.

3. Tendría que evolucionar naturalmente con una fuente de energía bastante ineficiente, mientras que a) Otros que viven a su alrededor podrían haberlo hecho a través de las 2 opciones que nombraste b) el entorno en el que reside es bastante inestable, un volcán no es exactamente un lugar seguro para vivir si mueres por los cambios de temperatura y c) cosas que quiere comer. Un organismo tan ineficiente simplemente no tiene sentido evolutivo. Creo que esto se vuelve mucho más problemático si lo haces más grande para compensar las pequeñas diferencias de temperatura.

Podría hacer un par de puntos más, pero me estoy quedando sin tiempo. No digo que sea imposible, pero tendrías que abordar esos problemas. Tal vez necesites inventar un organismo que vive al lado de un volcán que toca un glaciar.

Siempre que se cumplan la primera y la segunda leyes de la termodinámica, en teoría sería posible. Esta es una respuesta bastante vaga, pero el organismo no podría "vivir" si simplemente se sentara en un ambiente con una temperatura constante. Podría entrar en estado latente en tal caso, pero la actividad dinámica cesaría.

El organismo solo absorberá energía térmica si está más frío que su entorno local. Gran parte de esta energía absorbida elevará la temperatura del organismo, y el resto se utilizará para impulsar procesos químicos o modificar la estructura interna directamente a través de la expansión/contracción térmica. Algunos de estos procesos químicos pueden tener como resultado final que el organismo realice un trabajo sobre el medio ambiente o incluso sobre su propia estructura, pero solo si se pueden satisfacer la primera y la segunda leyes de la termodinámica. Estos procesos se detendrán cuando el organismo alcance el equilibrio térmico con su entorno. Para evitar que el organismo eventualmente se "cocine", no puede simplemente continuar en ambientes más cálidos. Eventualmente tendrá que encontrarse en un ambiente local que sea más frío que él mismo para que pueda arrojar energía térmica, tal vez con la realización de más trabajo. Para cumplir con cualquier definición razonable de vida, el organismo tendrá que encontrarse en un entorno queoscila térmicamente para crear las estructuras y comportamientos que normalmente asociaríamos con la vida.

A menos que el trabajo que realiza el organismo se utilice para transportarse entre ambientes más cálidos y más fríos, tendrá que depender de una causa externa para las oscilaciones térmicas.

Podrías estar imaginando un organismo, como un hongo o una bacteria, que puedes arrojar a un ambiente muy cálido. El calor sería "absorbido" y utilizado por el organismo, dejando menos energía que antes, esencialmente enfriándolo. ¡Este organismo sería increíblemente conveniente y desafortunadamente rompe las leyes de la física! Podría usarse para enfriar reactores nucleares y tal vez sustituir el aire acondicionado si fuera lo suficientemente eficiente. Eventualmente revertiría cualquier tipo de calentamiento global.

Usé comillas alrededor de la palabra "absorbido" porque no tenemos forma de hacerlo. El calor fluye naturalmente de un área de alta temperatura a una de baja temperatura (pasando al estado de máxima entropía: equilibrio térmico). Mover la energía térmica contra este gradiente requiere algún tipo de esfuerzo, lo que inevitablemente aumentará la entropía en otros lugares.

Las áreas de alta temperatura, como los respiraderos térmicos, también tienen gradientes de temperatura altos. La energía útil (mecánica o química) se puede producir mediante un gradiente de calor, pero la reacción siempre acercará todo el sistema al equilibrio térmico.