¿Podrían Existir Dragones? – Pt. 1

Sello dragones son una especie de gran cosa. Han estado abriéndose camino a través de mitos y folclore desde la época de los antiguos griegos y sumerios, y nadie sabe con certeza de dónde vinieron. Algunos sospechan que originalmente fueron un intento de explicar el descubrimiento de huesos de dinosaurios y ballenas. Otros piensan que los lagartos monitor o los cocodrilos pueden haber sido confundidos con ellos. Otros todavía creen que simplemente representan nuestro miedo a los depredadores. Más allá de eso, los dragones satisfacen nuestra fascinación por el poder. ¿Quién no querría ver a un enorme animal volador soltar un torrente de llamas? (Siempre y cuando no estuvieras muy cerca. Los dragones incluso han sido representados al mando de otros elementos como la iluminación y el hielo. Son increíbles bestias míticas que han encontrado su camino en las culturas y los corazones de personas de todo el mundo. Desafortunadamente, están atrapados allí, ya que no tenemos ninguna razón para creer que los dragones realmente vagaron por la Tierra. Pero, ¿y si lo hubieran hecho? Si rebobinamos la evolución millones de años, ¿tendrían los dragones otra oportunidad? Es su biología realmente factible?

Si es o no un animal alado puede volar depende tanto de factores internos y externos. Los factores internos incluyen su peso, cuánta potencia pueden producir sus músculos y el área total de sus alas. Los factores externos incluyen la fuerza de gravedad, la densidad del aire y la disponibilidad de oxígeno de su planeta natal. Podemos usar lo que sabemos sobre animales voladores reales para determinar qué características anatómicas permitirían que un dragón volara en la Tierra.

Debo señalar que lo que normalmente pensamos como un dragón, no es necesariamente un dragón. Los dragones se definen tradicionalmente como los que tienen cuatro patas y dos alas. Sin embargo, las películas y los programas de televisión a menudo representan dragones con dos patas traseras y dos alas. Esta forma del cuerpo se siente más realista porque coincide con la forma en que sabemos que evolucionaron las aves, los murciélagos y los pterosaurios. Usaré esta forma de cuerpo al construir nuestros dragones hipotéticos porque tiene respaldo biológico y optimiza el peso que tendrían que cargar mientras vuelan. (Y confía en mí. Estos tipos van a necesitar toda la ayuda que puedan para despegar. Sin embargo, estas criaturas serían clasificadas con mayor precisión como wyverns.

Los animales más grandes que jamás volar en la Tierra fueron los pterosaurios gigantes como Arambourgiania philadelphiae y Quetzalcoatlas Northopi. Ambos reptiles antiguos eran del tamaño de una jirafa y esta última pesaba casi lo mismo que un oso pardo.

Los paleontólogos y aeronáutica expertos han determinado que estas bestias eran capaces de volar en virtud de su propio poder con algunas muy ingeniosas adaptaciones. Sus huesos eran huecos como los huesos de un pájaro para ayudarles a ingerir más oxígeno para la respiración y el poder de vuelo, pero tenían una gran circunferencia para soportar el peso de su carne. Y a diferencia de las aves, estos pterosaurios se lanzaron del suelo usando los músculos de sus alas en lugar de los de sus piernas. Los murciélagos en realidad despegan de una manera similar. Se sospechaba que Quetzalcoatlas Northopi alcanzaba velocidades de 80 millas por hora, o 130 kilómetros por hora, y alcanzaba una altitud de crucero de 2,8 millas, o 4,5 kilómetros, en el aire. Es probable que permanezcan en el aire durante siete días a la vez.

Así que ya sabemos de criaturas enormes que podrían volar fenomenalmente. Si nuestros dragones tuvieran huesos y alas similares, probablemente podrían llegar al mismo tamaño y peso que estos antiguos pterosaurios. Quetzalcoatlas tenía 5 metros de altura, o unos 16 pies, y tenía una envergadura de 11 metros, o unos 36 pies. Aunque sus proporciones serían muy diferentes, eso pone a nuestros dragones hipotéticos en la misma escala que la mayoría de los de las películas de Cómo Entrenar a Tus Dragones.

They’d also be comparable in height to some of the smaller dragons from Harry Potter and Game of Thrones.

There are a few caveats I should mention. Algunos paleontólogos sospechan que los pterosaurios grandes como Quetzalcoatlas volaban más en su juventud para evitar a los depredadores y volaban cada vez menos a medida que crecían. Es posible que Quetzalcoatlas adultos solo hayan volado distancias cortas. Además, los científicos tienen razones para creer que la atmósfera era más rica en oxígeno durante la Era Mesozoica. Entonces, los pterosaurios podrían haber obtenido más energía de su comida y producir más energía con sus músculos. Nuestros dragones pueden requerir condiciones similares. Los pterosaurios grandes también evolucionaron para tener sacos de aire en sus cuerpos que almacenaban oxígeno extra, que nuestros dragones hipotéticos probablemente también necesitarían. Finalmente, el peso de nuestros dragones hipotéticos probablemente aumentará a medida que incluimos órganos y combustible para respirar fuego, respirar hielo y generar iluminación. Me ocuparé de si esos dragones todavía podrían volar sobre la marcha.

¿Podría un Dragón Realmente Respirar Fuego?

Por un dragón que respira fuego, es necesario algún órgano o los órganos capaces de producir y almacenar algunas sustancias inflamables, una manera de expulsar la sustancia a velocidades muy altas, y una manera de encender la sustancia, ya que deja el dragón del cuerpo. El dragón también necesitaría ser ignífugo en su exterior e interior para sobrevivir a sus propias llamas.

Empecemos con la fuente de combustible. Ya hay un compuesto inflamable que producen muchos animales cuando digieren los alimentos: el metano. El metano es producido por microbios en los intestinos de los animales a medida que descomponen los alimentos parcialmente digeridos. Hemos establecido que probablemente desarrollarían sacos de aire para almacenar el oxígeno necesario para alimentar sus músculos, así que quizás algunos de estos sacos podrían evolucionar para recolectar metano en su lugar. Podemos determinar cuánto metano necesitaría almacenar un dragón comparando su potencia con la de un lanzallamas.

El X15 lanzallamas puede disparar fuego de hasta 45 pies, o cerca de 14 metros, por un minuto completo en un tanque lleno de combustible. Puede hacer esto con prácticamente cualquier líquido inflamable, pero obtiene el mejor rango usando una mezcla de 75% de gasolina y 25% de queroseno. El tanque de combustible tiene 13.25 litros, o 3.5 galones. Eso corresponde a unos 9,9 litros de gasolina y 3,3 litros de queroseno. La gasolina libera alrededor de 33.867 megajulios de energía por litro cuando se quema. El queroseno libera unos 38.346 megajulios por litro quemado. En total, la X15 produce unos 460 megajulios en un minuto. Para obtener una producción de energía equivalente, nuestro dragón hipotético necesitaría quemar alrededor de 8,3 kilogramos de metano por cada minuto que expulsa fuego.

Si asumimos que nuestro dragón puede almacenar suficiente combustible en cualquier momento para respirar fuego durante 10 minutos, entonces necesitaría contener 83 kilogramos de metano. La densidad del metano gaseoso varía dependiendo de la temperatura y la presión, pero es poco probable que nuestro dragón tenga una temperatura corporal superior a 100 grados Fahrenheit. Por lo tanto, el metano que almacena ocuparía 130.000 litros de volumen a presión atmosférica normal. Definitivamente demasiado. En su lugar, imaginemos que el dragón puede comprimir el metano. El metano se comprime típicamente a 200 libras por pulgada cuadrada. Con esa presión, el dragón podría almacenar todo su metano usando solo 74 litros. Se trata del volumen del cuerpo humano. Si asumimos que el dragón está comprimiendo el metano en una esfera, entonces necesitaría ejercer al menos 132 toneladas de fuerza. Eso es aproximadamente 13 veces la fuerza de un elefante.

No es muy práctico. Además, el gas metano se dispersaría rápidamente en la atmósfera cuando se liberara, haciendo que el fuego del dragón fuera difícil de apuntar. Un método más eficiente de almacenamiento de combustible sería convertir el metano a metanol.

El metanol es un líquido a 100 grados Fahrenheit y ocupa mucho menos volumen. Además, tener una fuente de combustible líquido permitiría a un dragón expulsar llamas de la misma manera controlada que lo hace un lanzallamas. Pero, ¿es posible que un ser vivo convierta metano en metanol dentro de sí mismo?

La ecuación química para la creación de metanol a partir de metano es bastante simple. La combinación de dos moles de metano con un mol de gas oxígeno crea dos moles de metanol para el 5% de todas las reacciones intentadas. Esta reacción puede ocurrir a 100 grados Fahrenheit, pero requiere hasta 50 atmósferas terrestres de presión. También debe liberar unos 110 kilojulios de energía por mol de metanol producido en esas condiciones. Juntos, estos factores nos dan una cantidad mínima de tiempo que le tomaría a un dragón producir suficiente metanol para una ráfaga de fuego de un minuto como la producida por el lanzallamas X15. (Bajé el límite de tiempo de respiración de fuego porque el valor de 10 minutos de metanol sería más de 200 kilogramos y pesaría significativamente a nuestro dragón. Sin embargo, todavía podría respirar fuego durante 10 minutos si liberara solo una décima parte de la potencia de salida del X15, y seguiría siendo bastante amenazante.)

Un dragón respirador de fuego necesitaría un aislamiento increíble dentro de su cuerpo, por lo que podemos suponer que el calor liberado cuando se produce metanol sale de su cuerpo por convección. Eso significa que el aire del interior del dragón se libera y lleva calor con él. El calor perdido por convección debe ser mayor o igual al calor producido en la formación de metanol. Ambos valores dependen de la superficie del saco que contiene los productos químicos, que asumiremos que es esférico. La superficie también es directamente proporcional a la cantidad de fuerza que el dragón necesita ejercer para proporcionar las 50 atmósferas de presión necesarias para la producción de metanol.

Using all the information above, we can derive a formula that directly relates the dragon’s strength to its methanol production time:

Metanol versiones 22.7 megajulios por kilogramo cuando se quema, entonces necesitaríamos alrededor de 20.3 kg de combustible de nuestro dragón de la respiración de fuego. Eso son unos 632 moles de metanol líquido, que podrían almacenarse en un espacio de unos 25,8 litros. Digamos que nuestro dragón tarda un día en repostar. Entonces, tendría que aplicar más de 240.000 newtons de fuerza. Eso lo haría 2,8 veces más fuerte que un elefante. Nuestro dragón respirador de fuego seguiría siendo desproporcionadamente fuerte para su masa, pero podemos suponer que tiene adaptaciones que le dan músculos excepcionalmente fuertes. Músculos fuertes también ayudarían al dragón a volar mientras llevaba el peso extra de su combustible.

también debo mencionar que el 24-horas de producción de metanol de tiempo es el tiempo mínimo que el dragón podría tomar para producir su metanol sin sobrecalentamiento, no necesariamente cuánto tiempo tardaría el dragón para producir mucho metano. Los animales más gaseosos son las vacas, que a lo sumo producen alrededor de 0,3 kilogramos de metano por día. Le tomaría a una sola vaca unos 40 días producir suficiente metano para alimentar el fuego de nuestro dragón, dada la tasa de éxito del 5% de conversión de metano en metanol. Así que nuestro dragón tendría que producir 40 veces más metano que una vaca. Una alternativa sería que nuestro dragón viviera en algún lugar con una alta concentración de metano como un pantano. Sin embargo, estaría en constante peligro de incendiar su hábitat. Una idea convincente sería que un dragón mantuviera el ganado en un entorno cerrado como una cueva. Si un dragón pudiera capturar 40 vacas cada mes más o menos y dejarlas pasar gas hasta que mueran de hambre, podría ser capaz de inhalar suficiente metano para alimentar su aliento de fuego. Entonces, podría comerse a las vacas una vez que mueran. Tener una dieta como esta también le daría a nuestro dragón algo más que necesita: hierro.

La última cosa que necesitamos para nuestro dragón de combustible de metanol es un catalizador. Los catalizadores son sustancias que permiten que las reacciones químicas ocurran a un ritmo más rápido o en condiciones diferentes a las que normalmente ocurrirían. Sucede que el hierro incrustado en el grafeno es un catalizador para la reacción del metano y el oxígeno para formar metanol. Incluso permite que esta reacción ocurra a temperatura ambiente. La carne es rica en hierro, por lo que un dragón con una dieta muy carnosa podría usar parte del hierro hemo que absorbe para crear su catalizador de grafeno. El único otro ingrediente sería el carbono, que nuestro dragón podría obtener de casi cualquier sustancia orgánica. El grafeno es el material más fuerte conocido por la ciencia, por lo que usar grafeno para revestir el saco de gas del dragón le permitiría soportar la inmensa presión que le ejercen los músculos del dragón. El grafeno también es excelente para conducir calor, por lo que no evitará que el saco de gas se enfríe.

por supuesto, ser capaz de producir metanol no es útil a menos que nuestro dragón tiene una manera de encender y expulsar el líquido en llamas. Una posibilidad es que los dragones tengan un tipo de pedernal natural en su garganta o boca que pueden raspar para encender la llama. También podrían ingerir rocas pequeñas como hacen los pájaros y rasparlas. Alternativamente, nuestro dragón podría expulsar el metanol tan rápido que se produzca una ignición estática. Es cuando la fricción entre un contenedor y su combustible crea electricidad estática que enciende el combustible. Pero, ¿cómo expulsaría nuestro dragón su combustible?

Lanzallamas expulsar el combustible por la liberación de gases comprimidos. El X15 con el que hemos estado comparando a nuestro dragón utiliza un tanque de 20 onzas de dióxido de carbono comprimido a 800 libras por pulgada cuadrada. El dióxido de carbono se usa porque no es inflamable. Si nuestro dragón tuviera un segundo saco de gas esférico para almacenar dióxido de carbono, podría usar sus músculos excepcionales para proporcionar la misma presión. Por lo tanto, podría expulsar metanol con el mismo rango de 45 pies que el X15.

El último obstáculo nuestro firebreathing dragón tiene que superar es el fuego en sí. Hace calor, y los seres vivos normalmente no quieren estar cerca de él. Entonces, ¿cómo podría un dragón soportarlo dentro de ellos? Bueno, hay una parte de los seres vivos que es sorprendentemente a prueba de fuego: ¡el ADN! De acuerdo con un artículo de WIRED(que comprobé dos veces con otras fuentes):

La estructura química del ADN lo hace ideal para el trabajo de detención de llamas. Cuando se calienta, su estructura troncal que contiene fosfato produce ácido fosfórico, que elimina químicamente el agua de las fibras de algodón y deja un residuo rico en carbono resistente al fuego. Las bases que contienen nitrógeno liberan amoníaco, que diluye los gases inflamables e inhibe las reacciones de combustión, y pueden actuar como «agentes espumantes», que ayudan a convertir los depósitos ricos en carbono en una capa protectora de combustión lenta. En última instancia, estos ingredientes detienen la combustión formando una espuma rica en carbono o un recubrimiento de carbono vítreo protector llamado carbón.

Científicos de materiales en Italia descubrieron que recubrir un tejido de algodón con ADN extraído de esperma de arenque evitaba que se quemara. Los organismos ya son excelentes en la fabricación de ADN, es algo que les gusta a todos, por lo que un dragón debería ser capaz de producir suficiente ADN para cubrir al menos el interior de su garganta, boca y saco de gas. Existe el problema de que el recubrimiento creado por los italianos no era impermeable, pero podría ser posible sortear este problema al unir el ADN en una matriz grande. Nuestro dragón también podría usar todo el calor producido a medida que hace metanol para evaporar cualquier agua que pudiera disolver su recubrimiento de ADN.

sin Embargo, al ser incombustible no detener el flujo de calor. Nuestro dragón también necesita un aislamiento térmico adecuado. Para ello, recurrimos a los aerogeles. Los aerogeles son materiales porosos que hacen un trabajo increíble de restringir el flujo de calor. Si nuestro dragón puede producir un revestimiento de aerogel natural, podría protegerse del calor de sus propias llamas. Incluso hay organismos que ya producen aerogel: las libélulas!

Libélula de alas tienen una estructura muy similar a la de fabrica de aerogel. Los científicos incluso estudian su crecimiento para hacer aerogeles para aislar casas. ¿Quién hubiera pensado que las libélulas serían la clave de la biología de un dragón real?

Conclusión

Así que vamos a hacer una lista de todas las adaptaciones de un dragón necesitarían poseer:

• Alas, los huesos y el peso corporal comparable a la de los antiguos Quetzalcoatlas Northopi. Sacos diseñados para contener y comprimir gases como oxígeno, dióxido de carbono y metano.
• Músculos extraordinariamente eficientes capaces de ejercer 2.8 veces la fuerza de un elefante sin aumentar el peso de la bestia más allá del de un oso pardo.
• La capacidad de producir metano 40 veces más rápido que una vaca o una estrategia de supervivencia que le permita inhalar el metano de grandes grupos de animales.
• Una dieta rica en hierro.
• La capacidad de hacer grafeno incrustado de hierro dentro de su cuerpo.
• Un sistema de enfriamiento por convección que le permite expulsar rápidamente el calor liberado en la producción de metanol.
• Una cámara que libera gas comprimido para expulsar metanol y es probable que alguna sustancia dura haga clic y la encienda.
• La capacidad de producir un revestimiento de ADN a prueba de fuego.
• Y la capacidad de fabricar revestimientos similares a aerogeles para aislamiento térmico.

Diría que el mayor obstáculo evolutivo serían los músculos mejorados. Tal vez los dragones podrían producir más hormonas que mejoran la fuerza y menos inhibidores de la fuerza que otros animales, o podrían tener músculos más similares a un artrópodo o molusco que a un vertebrado. Las fibras musculares de esos organismos pueden ejercer más fuerza dada la misma área de sección transversal. También hay materiales que los dragones necesitarían producir, como el recubrimiento de grafeno y ADN, que no se encuentran en el reino animal. Así que aunque no puedo decir que la evolución de los dragones sea plausible, tampoco creo que sea completamente imposible. Tal vez los avances en ingeniería genética podrían algún día producir un dragón(tan cargado de implicaciones éticas como eso sería). Personalmente creo que tener una imagen científica de cómo habrían evolucionado los dragones los hace aún más asombrosos.

Este post es el primero de una serie de tres partes que estoy haciendo sobre la biología de los dragones. En el siguiente, echaré un vistazo a la viabilidad de los dragones que atacan con iluminación, hielo e incluso plasma frío. En el post posterior, usaré la fisiología y bioquímica que establecí en los dos primeros posts para predecir dónde viviría cada tipo de dragón, qué comería y cómo cazaría. ¡Espero verte allí!

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