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El espacio exterior o espacio vacío, también simplemente llamado espacio, se refiere a las regiones relativamente vacías del universo fuera de las atmósferas de los cuerpos celestes. Se usa espacio exterior para distinguirlo del espacio aéreo y las zonas terrestres. El espacio exterior no está completamente vacío de materia (es decir, no es un vacío perfecto) sino que contiene una baja densidad de partículas, predominantemente gas hidrógeno, así como radiación electromagnética. Aunque se supone que el espacio exterior ocupa prácticamente todo el volumen del universo y durante mucho tiempo se consideró prácticamente vacío, o repleto de una sustancia llamada éter, ahora se sabe que contiene la mayor parte de la materia del universo. Esta materia está formada por radiación electromagnética, partículas cósmicas, neutrinos sin masa e incluso formas de materia no bien conocidas como la materia oscura y la energía oscura. De hecho en el universo cada uno de estos componentes contribuye al total de la materia, según estimaciones, en las siguientes proporciones aproximadas: elementos pesados (0.03 %), materia estelar (0.5 %), neutrinos (0.3 %), estrellas (0.5 %) hidrógeno y helio libres (4 %) materia oscura (aprox. 25 %) y energía oscura (aprox. 70 %); total 100.33 %, por lo que sobra un 0.33 % sin estimar. La naturaleza física de estas últimas es aún apenas conocida. Solo se conocen algunas de sus propiedades por los efectos gravitatorios que imprimen en el período de revolución de las galaxias, por un lado, y en la expansión acelerada del Universo o inflación cósmica.

En el espacio exterior las estrellas, planetas y otros cuerpos celestes no se someten a ninguna fricción, por lo que pueden moverse libremente en sus órbitas. Sin embargo, el supuesto vacío del espacio no lo es del todo, contiene algunos átomos de hidrógeno por metro cúbico.15 La baja densidad de materia en el espacio exterior significa que la radiación electromagnética puede viajar grandes distancias sin dispersarse: la trayectoria libre media de un fotón en el espacio es de aproximadamente 10^23 km, o 10 billones de años luz.16

Las estrellas, planetas y otros objetos celestes retienen sus atmósferas por atracción gravitacional. Estas no tienen un límite superior definido: la densidad del gas atmosférico disminuye de forma gradual con la distancia hasta que se vuelve indistinguible del espacio exterior. La presión atmosférica de la Tierra cae a aproximadamente 0.032 Pa a 100 kilómetros de altitud.1

La temperatura del espacio exterior se mide en términos de la actividad cinética del gas, como lo es en la Tierra. Sin embargo, la radiación del espacio exterior tiene una temperatura diferente a la temperatura cinética del gas, lo que significa que el gas y la radiación no están en equilibrio termodinámico. La temperatura del gas en el espacio exterior siempre es al menos la temperatura de la radiación de fondo de microondas, pero pueden ser mucho más altas. Por ejemplo, la corona del Sol alcanza temperaturas por encima de entre 1.2 y 2.6 millones de K.20

A pesar del entorno hostil, existen varias formas de vida que pueden soportar condiciones espaciales extremas durante largos períodos. Las especies de líquenes usadas en la instalación BIOPAN de la ESA sobrevivieron a la exposición durante diez días en el año 2007.21 Las semillas de Arabidopsis thaliana y Nicotiana tabacum germinaron tras estar expuestas al espacio durante 1,5 años. Una cepa de Bacillus subtilis sobrevivió 559 días expuesta a una órbita terrestre baja o a un ambiente marciano simulado.