Ciencia Kanija

El vacío – espacio esencialmente vacío de materia por completo – es algo extraño. Y puede ser incluso más extraño, de acuerdo con una reciente investigación. Motivados por los resultados del experimento PVLAS, que mostró que no sólo el vacío no tiene nada sino que puede actuar como un cristal bajo un fuerte campo magnético, un grupo de científicos han propuesto una partícula candidata a la materia oscura producida durante los inicios del universo y en el interior de las estrellas.

Los cristales, materiales con una estructura atómica ordenada, no son algo nuevo en el mundo de la física. Los físicos los han usado de muchas formas, como para provocar que la luz que oscila en una dirección (luz “polarizada linealmente”) gire mientras oscila (convirtiéndose en luz “polarizada circularmente). Pero un vacío que actúa como un cristal es algo completamente distinto.

En el experimento PVLAS, que se desarrolla en el Laboratorio Nacional Legnaro en Italia, los investigadores crearon el vacío en una cámara, aplicaron un fuerte campo magnético a la cámara usando potentes imanes, y dirigieron un chorro de luz en un extremo. Observaron que la luz saliente giraba como si hubiese pasado a través de un cristal.

“Proponemos que el intenso campo magnético provoca que la luz se mezcle con ciertas partículas hipotéticas, llamadas pseudoescalares”, explicó Pankaj Jain, físico en el Instituto Indio de Tecnología en Kanpur, a PhysOrg.com. “Esencialmente, la luz es parcialmente convertida en estas partículas, la cual se convierte de nuevo en luz tras un breve intervalo de tiempo. La interacción de estas partículas con la luz y otras partículas conocidas es muy débil. De que aquí que puedan ser candidatas para la materia oscura”.

Obstaculizando su camino, no obstante, se encuentran los límites astrofísicos que gobiernan cómo la luz se acopla a estas partículas. Estos límites sugieren que el acoplado debe ser mucho más débil de lo que sugiere el límite de los resultados de los experimentos de laboratorio. Sin embargo, Jain y sus colaboradores proponen que los límites no son aplicables si los pseudoescalares también interactúan con bastante fuerza con otros pseudoscalares.

Jain y sus colegas proponen que los pseudoescalares, si existen, se habrían producido probablemente en los inicios del universo y luego dispersado a través del mismo. Sugieren que, en el universo actual, cuando las nubes de polvo colapsan en estrellas, los pseudoescalares son absorbidos debido a la gravedad. Además, los pseudoescalares de alta energía se producen dentro de los núcleos de estas estrellas.

Los pseudoscalares pueden pasar a través de una nube de partículas normales pero no una que esté formada por pseudoescalares. Esto es lo que los atrapa dentro de las estrellas: Un pseudoescalar en el Sol no podría viajar muy lejos, sólo aproximadamente un centímetro, antes de colisionar con otro pseudoescalar. Como resultado, los pseudoscalares – al contrario que los fotones – nunca llegarían a la superficie.

En este escenario, las estrellas además desempeñan un papel de equilibrio de la materia oscura. Su enorme gravedad tira e los pseudoescalares galácticos y otra materia mientras, en el interior de las estrellas, los fotones y los pseudoescalares recientemente formados empujan para salir. Finalmente, estas fuerzas se igualan, atrapando algunos pseudoescalares.

Autor: Laura Mgrdichian
Fecha Original: 7 de agosto de 2007
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NASA ha seleccionado cuatro propuestas centradas en prioridades astrofísicas de la ciencia lunar para facilitar el programa de exploración nacional. Los estudios propuestos son parte de un esfuerzo de la NASA por desarrollar nuevas oportunidades que lleven a importantes investigaciones científicas durante la planeada reanudación de la exploración humana de la Luna.

La recientemente anunciada propuesta para estudios conceptuales puede llevar a experimentos en la Luna que permitirían pruebas sin precedentes de la Teoría de la Relatividad General de Einstein, instrumentos para investigar la evolución inicial de la estructura del universo, y la observación de rayos-X producidos mediante las partículas cargadas que emite el Sol, conocido como viento solar. Los instrumentos basados en estos estudios conceptuales también proporcionarían una información única sobre la estructura interna de la Luna y sobre las interacciones Tierra-Luna.

“Estamos entusiasmados por las propuestas que la comunidad científica nos envió para avanzar la ciencia lunar a través de la astrofísica”, dijo Alan Stern, administrador asociado para el Consejo de Administración de la Misión Científica de la NASA en Washington. “La Luna toma forma prominentemente en los objetivos de exploración de la NASA, y estos proyectos nos dan una forma de expandir nuestro conocimiento sobre la luna y nuestro universo a una escala mayor”.

Dos estudios conceptuales proponen colocar instrumentos del tamaño de una maleta en distintas localizaciones de la Luna de forma que la distancia de la Tierra a la Luna pueda determinarse a nivel submilimétrico. Estas observaciones enriquecerán la ciencia, incluyendo pruebas de precisión de la relatividad general y una mejor comprensión de la estructura de las interacciones de la Tierra y la Luna. Las propuestas son:

• “Un Conjunto de Medición Láser Lunar para el siglo XXI “de la Universidad de Maryland en College Park. Douglas Currie es el Investigador Principal.
• “Medidor Láser Lunar de Precisión” del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Stephen Merkowitz es el Investigador Principal.

Un tercer estudio conceptual propone colocar un pequeño conjunto de radio telescopios en la Luna para estudiar la aceleración de las partículas en los objetos celestes tales como supernovas, quásars y la corona solar. También servirá como avanzadilla para un posible radio telescopio futuro para medir el crecimiento de la estructura del inicio del universo. El estudio es el “Radio Observatorio para la Ciencia de Salida Lunar ” del Laboratorio de Investigación Naval en Washington. Joseph Lazio es el Investigador Principal.

El cuarto proyecto medirá las emisiones de rayos-X provocadas por el viendo solar y las interacciones con la magnetosfera de la Tierra. También ayudará a mejoras futuras en las medidas de las emisiones de rayos-X de baja energía desde nuestra galaxia. “Ciencia de rayos-X Suaves con Base Lunar” es el estudio de Goddard. Michael Collier es el Investigador Principal.

Los detalles de los programas de investigación lunar de la NASA están disponibles en: http://www.nasa.gov/exploration

Pasamos nuestra vida en un globo giratorio — nos lleva sólo 24 horas darnos cuenta de ello, conforme se repite el ciclo del día y la noche. Pero, ¿qué provoca que la Tierra gire sobre su eje?

La respuesta comienza con las fuerzas que formaron nuestro Sistema Solar. Una estrella recién formada reúne un disco de gas y polvo alrededor de la misma, dice Kevin Luhman, profesor asistente de astronomía en Penn State. Conforme se iban fusionando, la órbita gravitatoria de la estrella obligaba a girar al gas y polvo. “Cualquier conglomerado que se forme en el interior del disco tendrá de forma natural algún tipo de rotación”, dice Luhman.

Conforme estos cuerpos colapsan sobre sí mismos comienzan a girar cada vez más rápido debido a algo llamado conservación del momento angular. Imagina a un patinador explotando esta ley, cuando pegan sus brazos al cuerpo la velocidad de giro aumenta, explica Luhman. Dado que la gravedad tira hacia el interior de igual forma en todas direcciones, el cúmulo amorfo, si es lo bastante masivo, finalmente se convertirá en un planeta redondo. La inercia mantiene entonces el giro del planeta sobre su propio eje a menos que ocurra algo que lo perturbe. “La Tierra se mantiene en giro debido a que nació girando”, dice Luhman.

Los distintos planetas tienen distintas razones de giro. Mercurio, el más cercano al Sol, está frenado por la gravedad del Sol, apunta Luhman, haciendo que rote una vez por cada 58 veces que lo hace la Tierra. Otros factores que afectan a la velocidad de giro incluyen la rapidez de formación inicial del planeta (un colapso más rápido significa un mayor conservación del momento angular) y los impactos de meteoritos, que pueden frenar un planeta.

La rotación de la Tierra, añade, también está afectada por el tirón de la marea de la Luna. Debido a la Luna, el giro de la Tierra decelera a razón de 1 milisegundo por años. La Tierra giró sobre sí misma más rápido en el pasado, tanto que durante la era de los dinosaurios el día duraba 22 horas.

Además de frenar la rotación de la Tierra, el tirón de la marea de la Luna provoca que la Luna se aleje de la Tierra, a razón de 1 milímetro por año. En el pasado lejano, la Luna estaba más cerca. “Habría parecido mucho más grande en nuestro cielo de que lo la vemos ahora”, dijo Luhman.

Dentro de millones de años, añade, el ciclo del día probablemente se estire hasta las 25 o 26 horas. Tendremos que esperar un poco más para la salida del Sol.

El profesor de física de la Universidad del Noreste Sergey V. Kravchenko junto con sus colegas Svetlana Anissimova (Universidad del Noreste), A Punnoose (Universidad City de Nueva York), AM Finkelstein (Instituto de Ciencia Weizmann, Israel) y TM Klapwijk (Universidad Tecnológica de Delft, Holanda), han publicado un importante artículo en el ejemplar de agosto de la revista Nature Physics que da respuesta a una antigua cuestión en el campo de la física de materia condensada.

El descubrimiento de la transición metal-aislante (MIT) en sistemas de electrones bidimensionales por Kravchenko y sus colegas en 1994 retó la veracidad de una de las conjeturas más influyentes de la física de electrones desordenados realizada por Abrahams, Anderson, Licciardello y Ramakrishnan (1979) que afirma que “en dos dimensiones, no hay verdadero comportamiento metálico”.

Sin embargo, la teoría de 1979 no tenía en cuenta las interacciones entre los electrones. En su nuevo artículo, Kravchenko y sus colegas investigaron la las interacciones electrón-electrón y el desorden cerca del MIT usando medidas simultáneas de resistividad eléctrica y magnetoconductancia.

Los investigadores mostraron que tanto la resistencia como la amplitud de interacción exhiben una dispersión como sometidos a un ventilador cuando se cruza el MIT. A partir de estos datos, los investigadores han construido una diagrama de flujo de resistencia-interacción del MIT que revela claramente un punto cuántico crítico, como se predijo por la reciente teoría de escala de dos parámetros por dos de los autores (A. Punnoose y A.M. Finkelstein). El lado metálico de este diagrama está descrito con precisión por la teoría de grupo de renormalización sin ningún parámetro de ajuste. En particular, la dependencia de la temperatura metálica respecto a la resistencia se establece cuando la amplitud de interacción alcanza un valor que está en un notable acuerdo con el predicho por la teoría.

“Hasta donde conocemos, esta es la primera observación de la dependencia de temperatura de la fuerza en las interacciones electrón-electrón”, dijo Kravchenko. “Encontramos que la interacción crece en la fase metálica mientras que la temperatura se reduce y se suprime en la fase de aislante”.

“Si los electrones pueden conducir o no en dos dimensiones a muy bajas temperaturas en una pregunta que se ha debatido acaloradamente durante más de una década”, dijo Kravchenko. “Ahora sabemos que, debido a las interacciones entre ellos, pueden hacerlo, y tenemos una teoría que explica estas cosas cuantitativa y cualitativamente”.

Una copia de este artículo está disponible en línea en: http://www.nature.com/nphys/index.html

El mayor exoplaneta descubierto hasta la fecha también es uno de los más extraños y teóricamente no debería existir, dicen los científicos.

Apodado TrES-4, el planeta tiene 1,7 veces el tamaño de Júpiter y pertenece a la pequeña subclase de los planetas “hinchados” que tienen densidades extremadamente bajas. El hallazgo se detallará en el próximo número de la revista Astrophysical Journal.

“Esto significa que tiene sólo una densidad de 0,2 gramos por centímetro cúbico, o aproximadamente la densidad de la madera de balsa”, dijo el director del estudio Georgi Mandushev del Observatorio Lowell en Arizona. “Y debido a que el tirón del planeta sobre su atmósfera superior es relativamente débil, parte de la atmósfera probablemente escapa como en la cola de un cometa”.

La gran proporción del planeta en masa-densidad lo hace una anomalía entre los exoplanetas conocidos, y sui existencia no puede explicarse a través de los modelos actuales.

Un planeta anómalo

“TrES-4 es mucho mayor de lo que se supone que debería ser”, dijo Mandushev a SPACE.com. “Para su masa, debería ser mucho más pequeño. Básicamente debería ser del tamaño de Júpiter en lugar de casi el doble de grande”.

“TrES-4 parecer ser un problema teórico”, dijo el miembro del equipo de estudio Edward Dunham, también del Observatorio Lowell. “Los problemas son buenos, sin embargo, dado que aprendemos nuevas cosas cuando los resolvemos”.

El planeta está situado a 1400 años luz de la Tierra y orbita a toda velocidad a su estrella madre en sólo tres días y medio. Un equipo internacional de astrónomos lo descubrió usando una red de telescopios automáticos llamados Investigador de Exoplanetas Transatlántico. TrES-4 fue detectado cuando pasaba frente a, o “transitaba, su estrella madre, llamada GSC 02620-00648. La técnica del tránsito es el único método de búsqueda de planetas que permite a los científicos calcular el tamaño de un planeta.

TrES-4 “es el planeta más grande encontrado hasta ahora para el que tenemos un tamaño conocido”, dijo Mandushev en una entrevista telefónica. “Podría haber planetas más grandes, pero no hay forma de medir sus tamaños debido a que no transitan”.

Estrella acelerada

La estrella padre de TrES-4 es también inusual dado que tiene aproximadamente la misma edad que nuestro Sol pero está mucho más lejos en su historia evolutiva. “Debido a que es mucho más masiva, ha evolucionado más rápidamente”, explicó Mandushev. “Se ha convertido en lo que los astrónomos llaman una sub-gigante, o estrella que ha agotado todo su combustible de hidrógeno del núcleo y está en camino de convertirse en una gigante roja”.

Nuestro Sol no se espera que se convierta en una gigante roja hasta dentro de 5 o 7 mil millones de años. Cuando lo haga, el Sol engullirá a los planetas internos y posiblemente a la Tierra. Dado que TrES-4 orbita tan cerca de su estrella, ciertamente será consumido una vez que la estrella comience su fase de gigante roja en aproximadamente mil millones de años, dijo Mandushev.

GSC 02620-00648 es mucho más luminosa que nuestro Sol y emite de tres a cuatro veces más energía por segundo. Como normal general, los planetas gaseosos que orbitan a estrellas grandes muy luminosas tienden a ser “hinchados”, pero esto no explica el tamaño anormalmente grande de TrES-4.

“En realidad miramos la energía que el planeta obtiene de la estrella, y no hay forma de explicar este tamaño tan grande”, dijo Mandushev.

La vida puede encontrarse en casi cada rincón y grieta de nuestro planeta Tierra. Saltando, nadando, volando, corriendo, deslizándose, reptando o firmemente enraizados en un sitio, los organismos aparecen, mueren y son reemplazados por nuevas generaciones y nuevas especies.

Si existe un botín similar de vida en alguna parte del universo es una de las más antiguas y sobrecogedoras preguntas de la ciencia. Teniendo en cuenta las dimensiones del universo y las incontables estrellas que contiene, las posibilidades parecerían estar a favor de contestar “sí”.

“Estamos aquí, hechos de polvo de estrellas. Por tanto, es cuando menos posible que existen otras”, dijo Jill Tarter, directora del Centro para la Investigación SETI en California.

Criaturas resistentes

Pero los científicos de hoy esperan ir más allá de la mera estadística para encontrar algo más sustancial, y más edificante. Tak vez más que en ningún otro momento de la historia, los científicos son optimistas sobre que exista la vida extraterrestre, y que puede obtenerse una señal de confirmación.

Sus esperanzas se mantienen a flote gracias a los recientes descubrimientos de mundos más allá de nuestro Sistema Solar y las nuevas revelaciones que hemos aprendido sobre la dureza de la vida en nuestro propio planeta.

“Conforme aprendemos más sobre la diversidad de la vida, particularmente de la microbiana, expandemos nuestro definición de lo que es la vida y cómo puede existir la vida en algunos entornos muy hostiles (para los humanos)”, dijo la bióloga Diana Northup de la Universidad de Nuevo México.

Los científicos han descubierto microbios que son resistentes a niveles de calor, frío, salinidad, acidez y radiación que matarían a los humanos. Algunos de estos llamados “extremófilos” han estado prosperando en una completa oscuridad, el secos desiertos e incluso a kilómetros de profundidad bajo el suelo.

Todo esto son buenas noticias para los astrobiólogos que sueñan con encontrar la vida más allá de los confines de la Tierra, ya que muchos de los entornos extremos de nuestro planeta se cree que pueden ser normales en otros mundos. Los desiertos de la Tierra, por ejemplo, tienen analogías con el seco y polvoriento Marte. La luna de Saturno Titán es un mundo repleto de ríos y lagos, y bajo la corteza helada de otra luna de Saturno, Encelado, podría haber entornos que recuerden las heladas profundidades marinas de la Tierra.

Desafiantes nuevos mundos

Los astrobiólogos están también esperanzados por la reciente explosión en el descubrimiento de planetas fuera de nuestro Sistema Solar. Desde 1995, cuando los astrónomos señalaron el primer planeta en órbita alrededor de otra estrella, el número de planetas extrasolares, o “exoplanetas”, ha subido a más de 200. Los científicos conocen ahora más de 20 veces más planetas fuera del Sistema Solar que dentro del mismo.

La mayoría de explanetas descubiertos hasta ahora son globos gigantes de gas que giran a toda velocidad, conocidos como “Júpiter calientes”, que orbitan extremadamente cerca de sus estrellas y por tanto probablemente son poco adecuados para la vida.

Pero algunos exoplanetas son maravillosamente parecidos a la Tierra. Recientemente los científicos señalaron un mundo a sólo 20,5 años luz de distancia que yace en la zona habitable de su estrellas — la región alrededor de una estrella donde el agua líquida, y por tanto la vida, podría existir. (Más tarde se descubrió que el planeta podría ser demasiado cálido para la vida, pero otro mundo potencialmente habitable del mismo sistema tomó rápidamente su lugar).

Con el refinamiento en curso de las actuales técnicas de búsqueda de planetas y ell lanzamiento de nuevos satélites los científicos esperan no sólo encontrar un auténtico mundo similar a la Tierra, sino también ser capaces de investigarlos buscando las huellas espectrales de la vida que lleva la luz reflejada por un planeta.

“Dependiendo de qué nivel de rastreo y búsqueda estemos preparados para hacer, podríamos hacer descubrimientos en las siguientes dos décadas que cambien completamente la forma en que comprendemos el universo y la vida”, dijo Margaret Turnbull, astrobióloga en el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland.

SETI

Por supuesto, siempre está la posibilidad de que la vida extraterrestre nos encuentre primero. Tal vez no en la forma de un OVNI que nos visite, pero una transmisión de radio de una civilización alienígena avanzada se considera aún dentro del dominio de lo posible.

“La humanidad ha logrado una civilización tecno-científica sólo en los últimos 200 años aproximadamente, de los 4,55 mil millones de años de vida en la Tierra”, dijo Frank Wilczek, ganador del Premio Nobel de física en el MIT. “Por lo que paree que deberíamos esperar que hubiese muchas civilizaciones tecno-científicas que hayan tenido muchos millones, o incluso miles de millones de años para desarrollarse”.

Pero incluso el descubrimiento de un microbio unicelular en un mundo distante sería suficiente — suficiente para responder por fin a la antigua pregunta de “¿estamos solos en el universo?” y suficiente para cambiar cómo se ve la humanidad a sí misma.

“El descubrimiento de formas de vida habitando los extremos aún inexplorados de nuestro planeta, y finalmente, el descubrimiento de la vida en otros planetas, nos dará una mayor consciencia de lo magnífico que es un universo vivo”, dijo Turnball a LiveScience, “y, con algo de suerte, una mejor comprensión de nosotros mismos”.

Durante décadas, los chicos en las escuelas aprendían que la civilización humana surgió hace unos 5000 años junto al río Eúfrates en Mesopotamia, junto al Nilo y junto al Indo. Pero los arqueólogos que trabajan en un amplio arco desde las estepas rusas a través de Irán y hasta la Península Arábiga han encontrado pruebas de una compleja red de ciudades que prosperó en la región en la misma época, sugiriendo un drástico cambio en la visión del surgimiento de la civilización humana.

En un artículo en el ejemplar del 3 de agosto de la revista Science, el escritor de noticias Andrew Lawler detalla los descubrimientos de los equipos de investigadores y el surgimiento de un esfuerzo multinacional para unir estas piezas y conseguir ordenar las nuevas pruebas en una comprensión unificada.

Aunque los esfuerzos están en su primera etapa, escribe Lawler, muchos de los arqueólogos dicen que los hallazgos están reescribiendo el conocimiento histórico de la civilización humana ofreciendo “una descripción mucho más compleja en la cual docenas de centros urbanos prosperaron entre Mesopotamia y el Indo, comerciando con artículos y, posiblemente, adoptando las tecnologías, arquitecturas e ideas unos de otros.

“Aunque Mesopotamia es aún la cuna de la civilización en el sentido de que la civilización urbana comenzó allí”, añadió Lawler en una entrevista, “ahora sabemos que el área entre Mesopotamia y la India generó gran cantidad de ciudades entre el 3000 y el 2000 a.C”.

Las pruebas que apoyan esta nueva visión se discutieron el mes pasado por los científicos de más de una docena de países — incluyendo Rusia, Irán, Italia, Francia, y los Estados Unidos — en una reunión de la Asociación Internacional para el Estudio de las Primeras Civilizaciones en el Espacio Intercultural de Oriente Medio en Ravenna, Italia. Lawler fue el único periodista presente.

Los arqueólogos compartieron sus hallazgos de docenas de centros urbanos de aproximadamente la misma época que existieron entre Mesopotamia y el valle del río Indo lo que hoy es India y Pakistán. Las “pruebas más drásticas”, informa Lawler, vienen del área del sureste de Irán, cerca del río Halil y el sur de la ciudad moderna de Jiroft, donde un equipo liderado por Yousef Madjidzadeh ha descubierto restos de una gran y saludable ciudad.

“La antigua ciudad de mitad a finales del tercer milenio a.C cubrió más de dos kilómetros cuadrados, dominada por una gran ciudadela flanqueada por una gran plataforma escalonada al norte”, dice el artículo. “Una sala excavada el año pasado en la ciudadela incluye un torso humano de ladrillo de 2 metros de altura con pinturas de ocre aún adheridas a la superficie. La escultura, dice Madjidzadeh, es la mayor del mundo de este tipo para esta época”.

Los cementerios de esta área han sido saqueados, pero aún así, dijo Lawler, demuestran la afluencia de los antiguos residentes. “Madjidzadeh encontró una gran tumba excavada en la piedra que parecía no haber sido tocada desde que se saqueó en la antigüedad”, escribió. “Una escalera lleva a la cámara inferior que contiene ocho áreas de enterramiento; y dispersas en ellas había 600 cuentas de calcedonia y otros materiales preciosos”. En un poblado cercano abandonado por los saqueadores, los investigadores “encontraron 1200 pequeñas cuentas lapislázuli y turquesa, piezas de 40 o más vasijas de clorita, y de 40 a 50 vasijas de cobre — al menos una con un grabado ornamental”.

Además, los huecos de los ladrones en este lugar desenterraron los restos de otra alfarería que data del 4000 a.C

En un segundo lugar, al noreste de Jiroft, los investigadores han encontrado los restos de “una bulliciosa metrópolis entre el 2550 y 2400 a.C, de un tamaño de 150 hectáreas y con al menos 380 lugares menores rodeando la región”. Las pruebas sugieren que tan antiguamente como en el 3000 a.C, la ciudad se benefició del comercio a largas distancias. “Los artefactos de esta era incluyen lapislázuli de Afganistán, conchas marinas de la costa de Pakistán, vasijas importadas del Indo, y juegos de mesa del estilo de los que encontramos en Ur”, dijo Lawler.

Los investigadores ven pruebas de redes comerciales de largo recorrido para productos e ideas: el cobre de Omán se ha encontrado en Mesopotamia y tal vez en la región del Indo; vasijas de Omán han sido halladas en Asia Central. En Gonur, Turkmenistán,los investigadores han encontrado sellos de Mesopotamia y la región del Indo, junto con algunos productos iraníes. Y algunas pruebas sugieren que los carros tirados por bueyes y camellos pueden haber sido usados para facilitar el comercio en una etapa tan temprana como la mitad del tercer milenio a.C. Y desde la Mesopotamia Oriental al Indo, los arqueólogos han encontrado plataformas ceremoniales masivas con algunas características comunes.

Como antesala a este artículo, Lawler escribió sobre Hassan Fazeli-Nashali, el nuevo jefe del Centro de Investigación Arqueológica en Teherán que espera transformar la arqueología iraní. “Mi objetivo principal es forjar un vínculo entre las universidades iraníes y extranjeras”, dijo Fazeli-Nashali a Lawler. “En la Universidad de Teherán, empezamos a un simple proyecto en Teherán en 2003 con la cooperación entre otras de las Universidades de Leicester, Bradford, y Durham [del Reino Unido]. También tenemos un proyecto para examinar el proceso de urbanización de los Montes Zagros, que involucra a las Universidad de Reading, Londres, Teherán, y Hamadan.

“Nuestro país se resiste a beneficiarse de la cooperación, por lo que quiero animar a la gente a que vengan a Irán… . Esta no es una época para que la arqueología se haga política”.

El sueño de los físicos teóricos es unificarse bajo una teoría común que explique todo, pero este objetivo se ha mantenido esquivo. La Teoría de Cuerdas surgió hace 40 años como uno de los candidatos más prometedores para tal teoría, y desde entonces ha ido viéndose favorecida o perjudicada conforme aparecían nuevas innovaciones. Ahora Europa tiene la suerte de tener a uno de los principales expertos a nivel mundial en la Teoría de Cuerdas trabajando en un ambicioso proyecto que podría hacer un progreso significativo hacia una Teoría Unificada, y ayudará al menos a resolver dos misterios. Uno es cómo surgió el universo en su inicio como una fluctuación aleatoria de un estado de vacío, y la otra es una explicación común para todas las partículas subatómicas.

El físico checo Dr. Martin Schnabl ha sido seleccionado para recibir el Premio EURYI de la Fundación Europea de Ciencia (ESF) y EuroHORCS para ayudarlo a seguir en su proyecto y culminar cinco años de duro trabajo con la solución de la ecuación de la Teoría de Campo de Cuerdas que ha permanecido sin resolución durante 20 años. La elegancia y belleza de la solución ha sido ampliamente elogiada en un campo que está muy bien considerado por su apariencia estética, llevando unidos muchos conceptos importantes de las matemáticas y física. El esquema del Premio EURYI, entrando en su cuarto y último año, se centra en atraer a los jóvenes científicos de todas las partes del mundo a trabajar en Europa para un mayor desarrollo de la ciencia europea, contribuyendo a construir la siguiente generación de investigadores líderes europeos.

La Teoría de Cuerdas se desarrolló como un intento de unificar la física de lo grande y lo pequeño, representados respectivamente por la relatividad general y la mecánica cuántica. Reemplaza la idea de partículas elementales que ocupan un punto único sin dimensión con una cuerda unidimensional que une dos puntos. En este sentido una cuerda, como una partícula, es un modelo diseñado para representar o predecir propiedades fundamentales de las partículas del universo físico. Pero mientras que el número de partículas continúa creciendo, las cuerdas intentan unificarlas todas, llevando a la idea de un campo de cuerdas. Este campo representa todas las partículas como vibraciones de una cuerda en una frecuencias dadas. El campo de cuerdas es entonces la suma total de todas las vibraciones, uniendo elegantemente todas las partículas en una, por tanto los físicos no tendrán que avergonzarse por más tiempo al descubrir un nuevo tipo de partícula.

“Es un tipo de teoría de campo para la torre infinita de modos oscilatorios de una cuerda, cada una de ellas representando una especie distinta de partícula”, dijo Schnabl. Como observó Schnabl, la Teoría de Campo de Cuerdas, al explicar también cómo la Mecánica Cuántica es compatible con la Relatividad General, es esencial para comprender qué sucede en las situaciones en las que ambas funcionan a la vez.

“Es importante en el régimen donde la gravedad cuántica es importante, como en los agujeros negros y en el inicio del universo”, añadió Schnabl. En ambos casos, las dimensiones pueden ser pequeñas, necesitando de la Mecánica Cuántica, pero las energías y masa enormes, creando campos gravitatorios descomunales que actualmente sólo pueden manejarse con la Relatividad General.

Uno de los problemas con la Teoría de Campo de Cuerdas está en llevar a cabo experimentos que prueben las predicciones o ayuden a inspirar nuevos desarrollos teóricos. La teoría predice que el universo tiene 10 dimensiones, de las cuales cuatro son las que se observan en el espacio-tiempo. En 40 años no ha surgido un candidato mejor para explicar las propiedades del universo, o todos los universos, a todas las escalas de tiempo y distancia. Además el campo de cuerdas tiene la costumbre de alimentar al resto de la física y matemáticas gracias a estar en la vanguardia de la razón analítica. Debido a esto es por lo que la gente normal debería también estar interesada, insistió Schnabl. “La gran mayoría del público general puede estar interesando si disfrutan viendo los avances de la humanidad en la comprensión de algunas de las preguntas más fundamentales sobre la naturaleza de nuestro universo”.

Schnabl, científico checo de 34 años, es miembro del Instituto para Estudios Avanzados de Princeton. Consiguió su doctorado en física teórica en la Escuela Internacional de Estudios Avanzados en Trieste, Italia, y se convirtió en investigador asociado del Instituto Tecnológico de Massachussets y miembro del CERN en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas. Se ha establecido como uno de los mayores expertos del mundo en la Teoría de Campo de Cuerdas, una aproximación particularmente prometedora a la Teoría de Cuerdas. Llevará a cabo su investigación en el Instituto de Física de la Academia de las Ciencias de la República Checa tras recibir su premio en Helsinki, Finlandia el 27 de septiembre de 2007 junto a otros 19 jóvenes investigadores.

EURYI está diseñado para atraer a los jóvenes científicos de todo el mundo para crear sus propios equipos de investigación en los centros de investigación europeos y lanzar las carreras de potenciales líderes de investigación a nivel mundial. La mayoría de los premios están entre €1 000 000 y €1 250 000, comparables en cuantía al Premio Nobel.

Más información sobre Schnabl y su trabajo.
Más información sobre EURYI

Se han descubierto grandes cantidades de compuestos químicos destructores del ozono en la atmósfera antártica por investigadores de la Universidad de Leeds, la Universidad de East Anglia, y la Investigación Antártica Británica.

El equipo de química atmosférica llevó a cabo un estudio de 18 meses sobre la composición de la parte más baja de la atmósfera de la Tierra en la Plataforma de Hielo, a unos 20 km del Mar de Weddell. Encontraron altas concentraciones de halógenos – óxidos de bromina y yodina – que perduran a lo largo del periodo de luz solar en la Antártica (desde agosto a mayo). Una gran sorpresa para el equipo científico fueron las grandes cantidades de óxido de yodina, dado que este compuesto químico no ha sido detectado en el Ártico.

El origen de los halógenos es natural – sal marina en el caso de la bromina, y en el caso de la yodina, casi con toda certeza las algas naranjas brillantes que cubren la parte inferior del mar helado alrededor del continente.

Estos halógenos provocan un sustancial agotamiento del ozono sobre la superficie helada. Esto afecta a la llamada capacidad oxidativa de la atmósfera – su capacidad para “limpiarse a sí misma” eliminando ciertos compuestos químicos a menudo de origen humano. Los óxidos de yodina también forman diminutas partículas (de unos pocos nanómetros de tamaño), que pueden crecer para formar nubes de hielo, con el consecuente impacto sobre el clima local.

Los científicos planean ahora llevar a cabo mayores investigaciones para valorar qué impacto podría tener en el entorno local. Observaciones de satélite recientes de uno de los miembros del equipo, el Dr. Alfonso Sáiz-López, han confirmado que los óxidos de yodina están dispersos por toda la costa Antártica.

John Plane, profesor de química atmosférica en la Universidad de Leeds, dice: “Los halógenos de la parte inferior de la atmósfera tienen un impacto importante sobre el agotamiento del ozono, la capacidad de la atmósfera para eliminar compuestos potencialmente dañinos, y la formación de aerosoles. Todos estos fenómenos atmosféricos están vinculados con el cambio climático. Aún tenemos que trabajar sobre las ramificaciones de este descubrimiento. Estos excitantes resultados también demuestran lo que importante que es seguir estudiando la atmósfera – parece que hay mucho más por descubrir”.

Usando un equipo de medida de alta tecnología, se lanzó un rayo de luz a través de la capa de hielo para analizar el espectro de la luz reflejada y medir los niveles de los compuestos químicos. El trabajo se llevó a cabo en un nuevo observatorio atmosférico en la Estación Halley, dirigido por la Investigación Antártica Británica, y fue patrocinado con fondos del Consejo de Investigación Ambiental Natural del Reno Unido.

Investigadores de la Universidad de Saint Louis (SLU) y la Universidad de Pekín en China revelaron por primera vez los hallazgos de un descubrimiento que podría cambiar la forma en que pensamos actualmente sobre el desarrollo de la vida en la Tierra.

Dr. Tim Kusky

Hace dos años, Timothy Kusky, Profesor Paul C. Reinertde Ciencias Naturales en la SLU, Y Jianghai Li, profesor de ciencias geológicas en la Universidad de Pekín, excavaron cientos de fumarolas negras fosilizadas en el norte de China.

Desde entonces, los investigadores han estado analizando las muestras en distintos laboratorios. El descubrimiento es importante, dicen los científicos, porque da apoyo a la teoría de que la vida en nuestro planeta se desarrollo en el lecho marino.

Se informó de los hallazgos de este descubrimiento en el último número de la revista Gondwana Research, una revista interdisciplinaria internacional publicada por Elsevier, el líder mundial en publicaciones de información sobre ciencia y salud. Está colocado como artículo de portada de la revista.

Las fumarolas negras son respiraderos hidrotermales de las profundidades marinas. Los biólogos y geólogos marinos exploran de forma rutinaria las profundidades de los océanos en sumergibles buscando estas fumarolas. Los científicos han descubierto muchas nuevas especies de organismos cerca de fumarolas activas, incluyendo una criatura tan poco usual que se clasificó en un phylum aparte para él.

Debido a que son el hogar de las formas de vida más primitivas de la Tierra, las fumarolas fosilizadas ofrecen pistas importantes sobre los orígenes de la vida en el planeta, dijo Kusky. Sin embargo, sacar a la superficie las fumarolas fosilizadas que se encontraron en el suelo oceánico es difícil – debido a que son frágiles y se desmoronan con facilidad.

Las fumarolas de SLU/Pekín tienen 1,43 mil millones de años, las más antiguas de este tipo de descubrimiento que se tiene registro, con unos hallazgos previos que datan de unos 500 millones de años. También son las más grandes, con los fragmentos más grandes midiendo entre aproximadamente un metro de longitud, mientras que los anteriores descubrimientos tenían apenas unos centímetros.

Kusky dijo que la edad y tamaño de estas fumarolas ayudará a los científicos a comprender las interacciones entre los antiguos procesos hidrotermales y el desarrollo de la vida en el lecho marino de una forma que no se creía posible hasta ahora.

“Este descubrimiento ofrece a los científicos valiosas muestras sobre el terreno para la investigación geológica y biológica con implicaciones sobre el origen y evolución de la vida en la Tierra”, dijo Kusky, también directos del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Saint Louis.

M. Santosh, editor jefe de Gondwana Research y profesor de geología en la Universidad Kochi en Japón, dijo que el artículo representa un avance principal en las ciencias geológicas y ofrece importantes apuntes para los biólogos, oceanógrafos y otros científicos.

Durantes sus meses de pruebas y análisis, el equipo descubrió un tipo de antiguos microbios que dependían del sulfato metálico y que para alimentarse forraban el contorno de las fumarolas. Es el primer caso conocido en el que se ha demostrado que tales microbios vivían en las antiguas fumarolas fósiles.

“Este descubrimiento proporciona unas sugerencias tentadoras sobre que la vida pudo haberse desarrollado y permanecido protegida en las fumarolas hidrotermales de las profundidades marinas hasta que las condiciones se hicieron más favorables para la vida de organismos en tierra”, dijo Kusky.

Kusky, quien se ha ganado el reconocimiento internacional por su investigación, completó el trabajo bajo el auspicio del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Saint Louis.

LA misión del Centro de Ciencias Ambientales es proporcionar una investigación a nivel mundial y un entorno educativo que examinen la interacción de la tierra sólida, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera así como de la interacción de los humanos en estos sistemas, dando a menudo como resultado desastres y peligros naturales.

La Universidad de Saint Louis es una universidad católica jesuita situada entre las mejores instituciones en investigación del país. La universidad fomenta el desarrollo intelectual y personal de más de 12 000 estudiantes en los campus de St. Louis y Madrid, España. Fundada en 1818, es la universidad más antigua al oeste del Mississippi y la segunda universidad jesuita en antigüedad en los Estados Unidos. A través de la enseñanza, investigación, ayuda sanitaria y servicios comunitarios, la Universidad de Saint Louis es el lugar donde se encuentran vida y conocimiento.

Durante casi 40 años, todo el registro fotográfico del proyecto Apolo permaneció en un congelador en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston, casi sin tocar, hasta ahora.

Un nuevo archivo digital – creado a través de la colaboración entre la Universidad Estatal de Arizona (ASU) y la NASA – está facilitándose a través de Internet los escaneos de alta resolución de las películas originales de los vuelos Apolo. Estas asombrosas imágenes estarán accesibles tanto a investigadores como al público general, para verlas o descargarlas, en: apollo.sese.asu.edu.

Las imágenes de la Luna filmadas por los astronautas durante el programa Apolo de la NASA nunca se han visto en detalles de alta resolución por el público, o incluso por la mayoría de científicos lunares.

El nuevo proyecto de escaneo digital de la ASU usará las películas de vuelo originales de Apolo. Los proyectos de escaneo anteriores habían estado limitados en su ámbito, y ninguno había usado las películas originales que regresaron de la Luna.

Mark Robinson, profesor de ciencias geológicas en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio, es el científico jefe del proyecto. Es adecuado, ya que ha estado mucho tiempo centrado en la Luna a lo largo de su carrera. En la escuela primaria Robinson siguió con avidez las misiones Apolo, y tras convertirse en científico, trabajó en Clementine, una misión robótica a la Luna en 1994.

Hoy día, Robinson es el investigador principal de la Cámara Orbitadora de Reconocimiento Lunar (LROC), un conjunto de tres cámaras separadas de alta resolución a bordo del Orbitador de Reconocimiento Lunar de la NASA, prevista para su lanzamiento en octubre de 2008.

“El proyecto de escaneo completa uno de mis deseos largamente anhelado”, dice Robinson. “Dará a todo el mundo la posibilidad de ver una colección única de imágenes con toda la claridad que tenían cuando se tomaron”.

Luna de segunda mano

Entre 1968 y 1972, la NASA envió nueve misiones Apolo tripuladas a la Luna. Tanto desde la órbita lunar como desde la superficie, los astronautas tomaron 36 000 fotografías en varios formatos, desde 35 milímetros a formatos de cámara aérea especialmente modificados.

Las fotografías orbitales registraron las características de la superficie lunar con una resolución de 1 metro de tamaño. Las fotografías tomadas en la superficie, ampliamente publicadas y familiares para millones de personas, documentan el campo de trabajo de los astronautas a la vez que describen el austero paisaje lunar en toda su grandeza.

Hasta ahora, este inmenso archivo de imágenes de Apolo permanecía inexplorado en detalle en su mayor parte. La razón es simple: las fotografías de Apolo están todas en película.

Cada rollo de 35 mm, cada Hasselblad y rollo de cámara de cartografiado, contiene un único registro de primera generación, preservado tal y como cuando vino de la Luna. De hecho, varios rollos de película Hasselblad tomados sobre la superficie lunar muestran rayas y manchas de polvo lunar que se introdujeron en la cámara.

Sabiendo que las películas eran literalmente irremplazables, la NASA hizo conjuntos de duplicados inmediatamente después de las misiones, distribuyéndolas entre distintas bibliotecas científicas e instalaciones de investigación de todo el mundo. Incomprensiblemente reacios a arriesgar los originales, la NASA sólo ha dado acceso a un puñado de investigadores a las películas de vuelo reales.

Esto significa, sin embargo, que los científicos lunares han trabajado casi siempre con copias de segunda o tercera generación. Y las publicaciones dirigidas a los lectores del público general han tenido que trabajar con copias aún más lejanas del original. El copiado múltiple reduce los contornos e incrementa el contraste, ambos efectos se combinan para emborronar los detalles de las películas originales grabadas con exactitud.

Fuera del frío

Maura White se encarga del archivo de imágenes en NASA Johnson; encabeza el proyecto de escaneo de Apolo por parte de Johnson. Preparar cada rollo que va a escanearse, según dice, lleva un par de días.

“Sacamos cada bote de películas de su almacenamiento en el congelador”, explica. “Y dejamos el bote en un frigorífico durante 24 horas”. La temperatura del congelador está puesta en 18 grados bajo cero, mientras que el frigorífico se mantiene estable a 13 grados.

“Esto permite que la película se caliente lentamente”, dice. “Entonces sacamos el bote – aún sellado –a temperatura ambiente durante otras 24 horas”.

Una vez que la película se ha calentado a temperatura ambiente, se abre el bote. El equipo de escaneo entonces inspecciona la película buscando daños, la limpia si es necesario y la coloca en el escáner. Una vez que el rollo ha sido escaneado, los técnicos del proyecto la devuelven al bote. Entonces vuelve al congelador, donde la NASA espera que la película se mantenga para siempre, ahora que existe una versión digital con toda la fidelidad del original.

“Una de las grandes cosas de este proyecto”, añade White, “es que alguna de la gente que trabajó aquí durante Apolo están trabajando con nosotros ahora. Estuvieron envueltos en el manejo de las películas cuando los astronautas volvieron de la Luna y ahora están involucrados en el escaneo. Es maravilloso tener a mano su experiencia y conocimiento”.

Red de información

El proyecto necesitará tres años para completarse y escaneará 36 000 imágenes. Esto incluye unas 600 imágenes en 35 mm, aproximadamente 20 000 Hasselblad de 60 mm (en color y blanco y negro), más de 10 000 imágenes de cámara de cartografiado y unas 4600 imágenes de cámara panorámica.

Para extraer todos los detalles de la película, Robinson decidió escanear las imágenes en blanco y negro a una resolución de 200 píxeles por milímetro, mucho más de lo que alcanzan la mayoría de los escáner. Las imágenes en color están a 100 o 120 píxeles por milímetro.

Dice White, “Estamos mejorando el grano de la película”,

El escáner, construido por Leica Geosystems, ha modificado especialmente su software para el proyecto de modo que se incremente el rango de brillos de los 12 bits normales a una profundidad de tono de 14 bits. Esto significa que las imágenes el blanco y negro registrarán más de 16 000 tonos de gris. Las imágenes en color usarán píxeles de 48 bits para captar todo el rango dinámico de la película.

Combinar esta alta resolución con el amplio rango de brillos produce unos ficheros de imágenes sin comprimir muy grandes, apunta Robinson. Por ejemplo, en su forma descomprimida, los escaneos de las imágenes de la cámara de cartografía de Apolo, cada 12 centímetros cuadrados equivalen a 1,3 gigabytes. En las imágenes de la cámara panorámica, cada una de 13 por 122 centímetros, ocupan 11,8 gigabytes cada una.

“Esto es mucho mayor de lo que la mayoría de la gente querría ver con un navegador”, explica Robinson, “incluso si su navegador y conexión a Internet están en el trabajo”.

Por lo que el sitio web usa una aplicación basada en Flash llamada Zoomify, que permite a los usuarios navegar dentro de una imagen gigante cargando sólo la parte que está examinando. Hay enlaces disponibles en el sitio web para la descarga de imágenes en distintos tamaños, incluido el escaneo completo sin comprimir.

Llevar las imágenes de NASA Johnson a la ASU significa retornar a una vieja forma de mover los archivos, normalmente llamada “red de información”. En lugar de atascar los servidores de Internet de Johnson y la ASU con enormes ficheros, cada semana el equipo de escaneo carga las imágenes en discos duros externos de 500 gigabytes, y se envían por correo postal al campus de Tempe.

Una vez que las imágenes están en el campus, los estudiantes cargan los ficheros en los sistemas de la ASU, y realizan el procesado básico, tales como crear las versiones de menor resolución y ensamblar los datos auxiliares de cada imagen.

¿No sucedió nada en la Luna?

“Uno de los usos más interesantes de estas imágenes de décadas de antigüedad”, apunta Robinson, “es que podemos comprarlas con las imágenes que obtuvimos del Orbitador de Reconocimiento Lunar”. Robinson apunta que, aunque los científicos siempre pudieron comparar visualmente una impresión fotográfica de la era Apolo con una nueva imagen digital del LROC, teniendo ambas en formatos digitales se acelera el trabajo y se hace con mayor precisión.

La búsqueda de cambios lunares no sólo es sólo académica. Los científicos tienen una buena idea de cómo muchos diminutos meteoritos van a toda velocidad por el espacio, gracias a estudios realizados usando satélites en la órbita de la Tierra. “Y sabemos a partir de los tamaños de estos asteroides qué probabilidad hay de grandes impactos”, dice Robinson.

“Pero si enviamos a astronautas de vuelta a la superficie lunar para largas visitas, necesitaremos datos sobre cómo de comunes son los impactos de meteoritos de tamaño medio sobre la Luna”, apunta Robinson. “Los cálculos nos dicen que deberíamos ver algunos cráteres lunares nuevos cuando comparemos las imágenes de LROC con las antiguas del Apolo”.

Más allá de esta utilidad para la exploración lunar, Robinson está encantado de que el proyecto de digitalización se lleve a cabo por otra razón: “Creo que estas imágenes dan a todo el mundo una maravillosa vista de este pequeño y antiguo mundo vecino nuestro”.

Recientes programas de televisión han afirmado que la Tierra podría ser destruida por los agujeros negros creados en los aceleradores de partículas, y que el helio-3 de la Luna podría usarse para la energía de fusión. Frank Close advierte que estas “leyendas urbanas” deben erradicarse antes de que se acepten como hechos.

Un documental de televisión repitió leyendas urbanas sobre que el Gran Colisionador de Hadrones podría crear agujeros negros. Fuente: Mehau Kulyk/Science Photo Library

¿Sabías que cuando el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) se ponga en funcionamiento la próxima primavera en el CERN, podría crear mini agujeros negros que destruyan la Tierra? Esto no es algo extraído de una novela de Dan Brown, sino de una documental de televisión difundido como parte de la serie Horizon (Horizontes) de la BBC el 1 de mayo – un programa que ha estado emitiéndose durante más de 40 años y que se supone el abanderado de la televisión científica en el país. Aunque el documental en sí mismo era bastante mesurado, los productores comenzaron con la afirmación sobre el agujero negro y lo usaron en su publicidad para el documental.

Los físicos que recuerdan excelentes documentales de Horizon en el pasado – por ejemplo, sobre el descubrimiento de los bosones W y Z – se habrán disgustado de que un proyecto tan maravilloso como el LHC haya sido vendido de una forma tan sensacionalista. Era descorazonador que los productores del programa sintieran la necesidad de repetir esta preocupación innecesaria sobre los agujeros negros que se producirían en el acelerador de partículas, que los físicos ya habían descartado antes de que el Colisionador de Iones Pesados Relativistas se pusiera en marcha en el Laboratorio Nacional de Brookhaven en 2000 (Physics World julio 2000 pp19–20, sólo edición impresa).

Mientras tanto, en otro documental de , emitido el 10 de abril, afirmaba que una de las razones para enviar humanos a la Luna es que podemos recolectar helio-3 como combustible para plantas de fusión en la Tierra. La necesidad de traer helio-3 de la Luna ha sido incluso comentada brevemente en Physics World (mayo 2007 pp12–13, sólo edición impresa) y, más preocupante, ha sido presentada a los comités del congreso de los Estados Unidos, incluyendo el Comité de Ciencia y Tecnología de la Casa de los Representantes en 2004.

Como físico de partículas, por supuesto que estoy interesado en el LHC; y como presidente de un grupo de trabajo configurado por el Centro Nacional Espacial Británico para mirar el futuro de la ciencia espacial del Reino Unido – incluyendo la posibilidad de que los humanos vuelvan a la Luna – también estoy intrigado por el tema del helio-3. Ambas afirmaciones me molestaron y, en la investigación, cada una se revela como un ejemplo de lo que conocemos como “leyendas urbanas científicas” – mitos de dudosa procedencia que se propagan, convirtiéndose en algo de dominio público e incluso incluyendo en la política. Por tanto, ¿cuál es la realidad y qué pueden hacer los físicos para corregir esta desinformación?

Las estadísticas de los “strangelet”

La historia del LHC como la máquina del Armagedón sería de risa si no fuese tan serio. Los aficionados de Dan Brown – cuya novela Ángeles y Demonios está en parte situada en el CERN – podrían creer que el laboratorio de Ginebra produce una cantidad de antimateria capaz de hacer armas de destrucción masiva. Pero no esperaba encontrar una afirmación igualmente descabellada usada para promocionar Horizon. Tal y como se colocaba en el sitio web de programa: “Algunos científicos argumentan que durante el periodo de 10 años de operación hay una posibilidad entre 50 millones de que un experimento como el LHC provocase una catástrofe de dimensiones épicas”. El sitio entonces invitaba a tomar parte en una encuesta sobre si el LHC debía ser puesto en marcha o no, basándose en esta “probabilidad”.

Aunque el LHC creará las colisiones más energéticas jamás vistas en la Tierra, los rayos cósmicos y otras energías aún mayores han estado bombardeando nuestro planeta durante miles de millones de años sin ningún contratiempo. Cuando pregunté a los productores de Horizon de dónde habían obtenido esa estadística de 1 entre 50 millones, me dijeron que la habían obtenido de una “fuente fiable”: Our Final Century (Nuestro siglo final) por el cosmólogo de la Universidad de Cambridge Martin Rees. Pero cuando leí este libro, me quedó claro que la investigación del programa había sido tristemente incompleta. En la página 124, Rees discute un artículo publicado en 1999 por los teóricos del CERN Arnon Dar, Álvaro de Rújula y Ulrich Heinz que usaron el hecho de que la Tierra y el cosmos han sobrevivido durante varios miles de millones de años para estimar la probabilidad de que los colisionadores produjesen unas partículas hipotéticas llamadas “strangelets” que podrían destruir nuestro planeta (1999 Phys. Lett. B 470 142).

Rees describe justamente sus conclusiones como sigue: “Si el experimento se ejecutase durante 10 años, el riesgo de una catástrofe no sería mayor de 1 entre 50 millones”. En otras palabras, las posibilidades de un desastre es de 1 entre 50 millones como mínimo (dado que no ha ocurrido ningún desastre ha ocurrido); esto es bastante distinto a decir, como hace Horizon, que hay “una probabilidad entre 50 millones” de que suceda una catástrofe en el momento de encender el LHC.

Además, cuando Dar y sus colegas escribieron el artículo de 1999, un comité de eminentes científicos designado por el laboratorio de Brookhaven también estaba investigando si el RHIC podría producir strangelets (arXiv:hep-ph/ 9910333v3). Este estudio no sólo usó información cosmológica sino también datos obtenidos de las colisiones entre iones pesados (aunque a menores energías de lo que el RHIC obtendría) para demostrar que las posibilidades de una catástrofe era como mínimo de 1 entre 10¹⁹.

Además, estos datos se refieren específicamente a los strangelets que se producirían en el RHIC, como Rees deja claro, y no tiene nada que ver con la cuestión de si deberíamos arriesgarnos a crear agujeros negros. Es más, ¿por qué Horizon habla de agujeros negros? La única razón puede ser que existe una teoría que propone que se pueden generar mini agujeros negros en un colisionador. Pero si se menciona esta teoría, entonces se debe incluir todo sobre ella, la cual afirma claramente que los mini agujeros negros no supondrían ninguna amenaza en absoluto debido a que no crecerían sino que se evaporarían y morirían.

Como si se necesitasen más pruebas de que los colisionadores son seguros, el CERN también convocó un “grupo de estudio de la seguridad del LHC” para ver si los riesgos de este nuevo colisionador podrían crear agujeros negros o strangelets. Concluyó – en un informe oficial del CERN publicado en 2003 (CERN-2003-001) – que “no existe ninguna base de alguna amenaza concebible ” o de alguna eventualidad, que es lo más que puede aproximarse la ciencia a decir que las posibilidades son cero. Desafortunadamente, el programa de Horizon no hizo mención a estas serias y extensas investigaciones incluso aunque la oficina de prensa del CERN dio a los investigadores del programa una copia del informe del laboratorio de 2003. En lugar de esto, se llevó a creer al público que los científicos estaban preparados para embarcarse en unos experimentos que podrían significar el final para el planeta.

Los errores del helio

Permíteme ahora volverme hacia la leyenda del helio-3. En la mayoría de los experimentos de fusión, como el Toro Europeo Común (JET) del Reino Unido, un combustible de núcleos de deuterio y tritio se convierten en un tokamak en helio-4 y un neutrón, liberando además energía en el proceso. No involucra nada de helio-3, por lo que ¿de donde viene el mito? Introduce “fusión de helio-3″ en Google y encontrarás numerosos sitios web que apuntan que el neutrón producido en la fusión del deuterio-tritio hace radiactivos los muros del tokamak, pero que la fusión podría ser “limpia” si se hiciera reaccionar deuterio con helio-3 para producir helio-4 y un protón.

Dado que la cantidad de helio-3 disponible en la Tierra es insignificante, se ha propuesto que deberíamos ir a la Luna a obtener el isótopo, que se produce en el Sol y podría volar hacia la superficie de la luna a través del viento solar. Aparte de no tener siquiera la certeza de que exista helio-3 en la Luna, hay dos problemas principales con esta idea – una obvia y otra intrigantemente sutil. El primer problema es que, en un tokamak, el deuterio reacciona más de 100 veces más lentamente con helio-3 que con el tritio. Esto es debido a que la fusión tiene que superar la repulsión eléctrica entre los protones del combustible, la cual es mucho mayor para las reacciones del deuterio-helio-3 (los núcleos tienen uno y dos protones respectivamente) que para las reacciones deuterio-tritio (un protón cada uno).

Claramente, el deuterio–helio-3 es un proceso de fusión pobre, pero la ironía es mucha mayor como mostraré ahora. Un tokamak no es como un acelerador de partículas donde rayos que giran uno contra otro de deuterio y helio-3 chocan y se fusionan. En lugar de esto, todos los núcleos del combustible se funden, lo que significa que dos núcleos de deuterio pueden fusionarse rápidamente para formar núcleos de tritio y un protón. El tritio puede ahora fusionarse con el deuterio – de nuevo mucho más rápidamente que el deuterio con el helio-3 – para obtener helio-4 y un neutrón.

Por lo que trayendo helio-3 de la Luna, todo lo que conseguiremos será crear una máquina de fusión de deuterio-tritio, ¡que es precisamente lo que los aficionados al helio querían evitar! Sin inmutarse, algunas de estas personas incluso sugieren que dos núcleos de helio-3 podrían usarse para fusionarse entre ellos y producir deuterio, una partícula alfa y energía. Desafortunadamente, esta reacción tiene lugar incluso más lentamente que la fusión del deuterio-tritio y el combustible tendría que calentarse a unas temperaturas inviablemente altas que estarían más allá de lo alcanzable por un tokamak. Y como ni siquiera el próximo Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER) será capaz de generar electricidad a partir de la última reacción, la historia del helio-3 lunar – como la del LHC como máquina del Armagedón – es, para mí, una estupidez.

Mayor presión

¿No eleva la presión sanguínea de los físicos cualquiera de estos temas? Toda publicidad es buena publicidad, dirían algunos. Pero yo creo que todos deberíamos estar preocupados. La leyenda del LHC se ha repetido en el New Yorker y en varios estudios sobre el documental de Horizon. Incluso algunos colegas no físicos me piden que les explique de qué va todo esto. Si Horizon afirma ser el abanderado de las series científicas de televisión en la cual el público confía para formarse su opinión, desearía que los investigadores hicieran sus investigaciones y que los editores diesen cuenta de ellas.

Las leyendas sobre la obtención de combustible para la fusión en la Luna y del Armagedón del LHC se convierten en fábulas. Dentro de una década es posible que comités de científicos bien informados y de políticos bastante menos informados, con la opinión pública sobre sus cabezas, decidirán sobre involucrarnos en megaproyectos como el siguiente acelerador gigante, la exploración espacial humana, o incluso una planta de fusión comercial post-ITER.

Las decisiones que se toman dejándose llevar por la opinión pública que está influenciada por las leyendas urbanas tiene el extremo de la historia en la arena biomédica: la controversia sobre si dar a los niños una inmunización combinada contra el sarampión, paperas y rubeola (triple vírica) puede ser el ejemplo más reciente. Mi advertencia es que si ves un error en los medios de comunicación, habla claro, escribe a los editores y trata de que se hagan las correcciones pertinentes. Es una oportunidad para tener buena ciencia en las noticias.

Un estudio liderado por la Universidad de Toronto ha descubierto diminutos cristales de zirconio en un meteorito procedente de Vesta (un gras asteroide entre Marte y Júpiter), arrojando luz sobre la formación de planetésimos, pequeños objetos astronómicos que forman la base de los planetas.

Fotografía de Vesta

Hasta la fecha, el estudio del zirconio en los eucrites – meteoritos formados mediante actividad volcánica – ha sido difícil debido a las fracturas debidas a los impactos y a su reducido tamaño, habitualmente de menos de 5 micras. La mayoría de los eucrites se forman en el cinturón de asteroides que orbitan entre Marte y Júpiter, un montón de escombros astronómicos de la primera época del Sistema Solar. En un estudio publicado en el último ejemplar de Science, los investigadores tomaron muestras de eucrites encontradas en la Antártica pensando que tenían su origen en Vesta. Los investigadores usaron una nueva tecnología para revelar que la roca fundida del asteroide se había vuelto sólida y cristalizado en menos de 10 millones de años desde la formación del Sistema Solar.

“Hasta ahora no habíamos sido capaces de determinar esta ventana de tiempo de forma inequívoca”, dijo el autor principal Gopalan Srinivasan, profesor del Departamento de Geología en la Universidad de Toronto. “Señalando esta ventana temporal fuimos capaces de añadir una pieza más al mapa geológico e histórico de nuestro Sistema Solar”.

Los científicos creen que en algún momento Vesta se calentó con rapidez y se fundió en un núcleo de metales y silicio, un proceso similar al que tuvo lugar en la Tierra. La energía para este proceso se liberó a partir del decaimiento radiactivo que estaba presente de forma abundante en el Sistema Solar primigenio. Lo que no está claro es cuando tuvo lugar este proceso.

Equipados con la microsonda iónica en el Museo Nacional de Suecia, Srinivasan y sus colegas de cuatro instituciones comenzaron a analizar los zirconios de los eucrites, los cuales se formaron cuando un elemento radiactivo – el hafnio-182 – aún estaba activo. El decaimiento radiactivo del hafnio-182 en otro elemento – tungsteno-182 – tarda casi nueve millones de años de vida media. Estudiando los zirconios para ver la abundancia de tungsteno-182, los investigadores fueron capaces de determinar la época en la que los eucrites se cristalizaron dentro de una ventana de tiempo.

“Los zirconios de la Tierra y el espacio tienen básicamente las mismas características”, dice Srinivasan. “Se generan cuando la roca ardiente cristaliza y se vuelve sólida para formar productos primarios de cristalización o podrían ser productos secundarios provocados por el calentamiento de un impacto. Sabemos que Vesta se volvió inactivo en los primero 10 millones de años de la formación Sistema Solar lo cual es hace casi 4500 millones de años. Esto proporciona una imagen de los inicios del Sistema Solar y nos da pistas sobre los inicios de la evolución del núcleo y manto de la Tierra”.

La posibilidad de descubrir pequeños hombres verdes en otros planetas ha captado nuestra imaginación durante mucho tiempo, pero los científicos están igualmente entusiasmados por encontrar nuevas formas de vida en nuestro propio patio.

Aunque los humanos han compartido el planeta con millones de otras criaturas durante miles de años, sabemos sorprendentemente poco sobre nuestros vecinos — ni siquiera sabemos exactamente cuánta flora y fauna pertenece a la Tierra.

El proyecto “Árbol de la vida” de la Fundación Nacional de Ciencia estima que podría haber entre 5 y 100 millones de especies en el planeta, pero la ciencia sólo ha identificado 2 millones.

“Sólo hemos raspado la superficie del conocimiento de la vida animal”, dijo el entomólogo Brian Fisher de la Academia de Ciencias de California. “Hemos descubierto sólo el 10 por ciento de todas las criaturas vivas de este planeta”.

Índice ambiental

Tener una cuenta exacta de las criaturas vivas de la Tierra puede no parecer la tarea más importante, pero para la taxonomía, la ciencia de descubrir, describir y categorizar las cosas vivas, es “la base para la comprensión de la vida en este planeta”, dijo Fisher.

Saber con quien compartimos el planeta es una preocupación particular ahora debido al calentamiento global, la deforestación y otras señales del desarrollo humano que están amenazando a muchas especies, lo cual podría ser esencial para el funcionamiento de los ecosistemas o podría tener un valor inherente en términos de desarrollo de nuevas medicinas u otros productos.

Como dijo Fisher, saber cuánta vida hay y de qué tipo podría hacer a la sociedad más “bio-ilustrada” — tendríamos una mejor comprensión del impacto que tienen las actividades humanas sobre otras formas de vida.

“Podríamos tener una especie de índice Dow Jones del medioambiente”, dijo Fisher.

No hay una respuesta simple

Aunque los taxonomistas han estado catalogando plantas y animales durante más de 250 años, aún no tienen una respuesta exacta a la pregunta, “¿Cuántas especies hay en la Tierra?”

“Es una pregunta muy simple, pero sin una respuesta simple”, dijo Fisher.

Una de las razones de que no podamos obtener una cuenta precisa es la gran cantidad de cosas que aún no se han descubierto y descrito en el dominio de lo muy pequeño: insectos, bacterias y otros microbios.

“Hemos hecho un trabajo de categorización bastante bueno desde el tamaño de una mosca hacia arriba”, pero cualquier cosa menor que eso es bastante desconocida, dijo Joel Cracraft del Museo Americano de Historia Natural en Nueva York.

Otra parte del problema es que la tradición de la taxonomía ha quedado confinada al mundo desarrollado, dejando fuera la enorme diversidad de gran parte del hemisferio sur, que está, en media, menos desarrollado.

“Las especies no están distribuidas equitativamente a lo largo de la Tierra; tienen estos ‘puntos calientes’”, dijo Fisher.

Por ejemplo, dice el entomólogo del MAHN Randall Schuh, que hay unas 2000 especies de insectos conocidas en Norteamérica, pero sólo 200 en Australia, mientras que la muestra de la diversidad de plantas de Australia que Schuh ha hecho sugiere que debería haber al menos 3000 especies de insectos allí.

Para complicar el tema están las especies “crípticas”, que parecen iguales al ojo humano, pero genéticamente son bastante distintas, haciendo que sea aún más difícil para los científicos el clasificarlas.

“Cuando salimos a la naturaleza y vemos organismos individuales, éstos no llevan pequeñas etiquetas con sus nombres, no nos dicen lo que son”, dijo Schuh.

Nuevas herramientas

Pero los taxonomistas tienen ahora nuevas herramientas como el secuenciado de ADN que les permite distinguir unas especies de otras, especialmente las “especies crípticas” y las criaturas más pequeñas, de forma más fácil.

“Vamos a encontrar cada vez más cosas gracias a estas herramientas, no hay duda sobre eso”, dijo Schuh.

Los biólogos también están combinando sus conocimientos sobre proyectos como el “Árbol de la Vida, el centrado en insectos “Inventario de la Biodiversidad Planetaria” codirigido por Schuh y el Censo de la Vida Marina (una red de investigadores de más de 70 países comprometidos en una iniciativa de 10 años para valorar la diversidad y abundancia de la vida marina), todos ello encaminados a identificar, catalogar y conectar los linajes de las millones de especies de la Tierra.

“Creo que ahora podemos, si ponemos suficientes recursos en ello, tratar este excitante hecho de que el 90 por ciento de la vida del planeta aún no está descubierta”, dijo Fisher.

Una estrechamente entretejida banda de piedras heladas ambulantes en órbita alrededor de Saturno podría estar proporcionando la materia prima para uno de los anillos del planeta, dicen los científicos.

El hallazgo, detallado en el ejemplar del 3 de agosto de la revista Science, podría resolver el misterio sobre qué mantiene al “anillo G” de Saturno y podría ser la prueba de que una luna saturniana fue destruida durante una antigua colisión.

Imágenes del anillo G

La formación de los anillos de Saturno es un misterio general, pero los teóricos creen que son el resultado de una o más roturas de objetos helados en el pasado. En concreto, el anillo G ha intrigado verdaderamente a los científicos desde su descubrimiento a finales de los 70 por la misión Voyager.

El extraño anillo

El anillo G es un tenue y estrecho círculo de escombros situado más allá del conjunto principal de anillos de Saturno. No hay ninguna forma obvia de cómo pudo haberse formado. El material para el anillo E de Saturno es proporcionado por los restos arrojados por la luna Encelado, y el anillo F del planeta está creado por las acciones de guía de las lunas Prometeo y Pandora, que actúan como quitanieves limpiando el sendero a cada lado del anillos.

Pero Mimas, la luna de Saturno más cercana al anillo G, está situada relativamente lejos del anillo (15 000 kilómetros).

En septiembre de 2006, la nave Cassini de la NASA proporcionó a los científicos una de las mejores vistas del anillo G. Las imágenes revelaron una brillante y curvada raya de material cerca del borde interior del anillo compuesta de partículas de hielo con tamaños de menos de un centímetro a un metro de diámetro.

“Normalmente no esperas ver en un sistema de anillos algo confinado a un rango de latitudes alrededor de Saturno”, dijo un miembro del equipo de estudio Matthew Hedman de la Universidad de Cornell en Nueva York. “Por definición, las cosas deberían tender a disgregarse y convertirse en un anillo continuo alrededor de todo el planeta”.

Los científicos estiman que el arco tiene unos 200 kilómetros de anchura y unos 170 000 kilómetros de largo, o aproximadamente un sexto de la circunferencia del anillo G. Si todo el material del arco estuviese reunido en un único cuerpo, formaría una luna helada de unos 100 metros de diámetro.

Y como una luna, el brillante arco orbita alrededor de Saturno, llevándole 19 horas hacer un giro completo. Se mueve en una órbita casi síncrona con Mimas, orbitando siete veces por cada seis órbitas que hace Mimas.

Resonancia orbital

A pesar de la distante localización de Mimas del anillo G, los científicos creen que la gravedad de la luna ayuda a que se muevan en conjunto las grandes piezas de escombros del arco, manteniendo la forma de media luna cuando van alrededor de Saturno.

Ocasionalmente, estos grandes trozos de hielos impactan entre sí, liberando nubes de polvo y finos cristales de hielo al espacio. Los investigadores especulan que el material arrojado es empujado alrededor las partículas cargadas y electrones, llamado plasma, en la magnetosfera de Saturno y finalmente vagar hacia los confines del arco para establecerse en un anillo.

“El gran [arco] de partículas sólo siente la gravedad, por tanto no se dispersa mucho. Están todas atrapadas en el arco”, dijo Hedman a SPACE.com. “Pero los pequeños granos de polvo pueden interactuar con el plasma en la magnetosfera de Saturno. Dado que son más pequeños, pueden sentir esas fuerzas y [las interacciones] pueden causar que el material se disperse radialmente”.

El origen de las mayores partículas del arco aún es un misterio. Una idea es que son remanentes de un pequeño satélite destruido hace mucho en una colisión con otro objeto. “Una posibilidad es que fuera una luna que se destruyó”, dijo Hedman. “El problema es que tiene que encajar en esta configuración con Mimas, y aún estamos intentando comprender cómo sucedió esto en primer lugar”.

Se ha descubierto un planeta de fuera de nuestro Sistema Solar con un año aproximadamente igual al de la Tierra alrededor de una estrella gigante roja moribunda.

Sólo se conocen unas 10 gigantes rojas que alberguen planetas; el nuevo sistema solar está entre los más distantes de éstos.

Nuestro Sol se convertirá en una gigante roja en unos pocos miles de millones de años, probablemente evaporando la Tierra.

El hallazgo, que se detallará en el ejemplar de Noviembre de Astrophysical Journal, se realizó por un equipo liderado por el astrónomo de Penn State Alex Wolszczan, que en 1992 descubrió los primeros planetas fuera de nuestro Sistema Solar alrededor de una estrella moribunda que arrojaba radiación.

Una madre hinchada

El nuevo planeta, observado usando el Telescopio Hobby-Eberly Telescope del Observatorio McDonald en West Texas, circula a su hinchada estrella madre cada 360 días y está situado a 300 años luz de distancia en la constelación de Perseus.

La estrella gigante roja es el doble de masiva y 10 veces más grande que el Sol. El planeta tiene aproximadamente el tamaño del planeta Júpiter o mayor y se descubrió usando la técnica conocida como bamboleo, en la cual los astrónomos buscan ligeros contoneos en el movimiento de la estrella creado por el tirón gravitatorio de los planetas que las orbitan.

El descubrimiento podría ayudar a los astrónomos a comprender qué sucederá con la prole de planetas de nuestro Sol cuando agote su reserva de hidrógeno y sus capas exteriores comiencen a desprenderse. Cuando esto suceda, nuestro Sol será tan grande que engullirá a los planetas interiores y probablemente a la Tierra. Pero mucho antes de que ésto suceda, la vida en nuestro planeta habrá perecido y los mares se habrán evaporado.

“Nuestro Sol probablemente hará de la Tierra un lugar inhabitable en aproximadamente 2000 millones de años debido a que se hará cada vez más caliente conforme evolucione hacia una gigante roja”, dijo Wolszczan.

Surgir de las cenizas

La lenta muerte de nuestro Sol arrojará las órbitas de los planetas restantes a otras irregulares. Algunos planetas podrían colisionar entre sí, y podrían formarse nuevos a partir de los restos. Y aunque los organismos de la Tierra habrán desaparecido para ese época, la vida podría surgir de nuevo en otros mundos de nuestro Sistema Solar. Los científicos especulan que hay tiempo más que suficiente durante la fase de gigante roja para que la vida evolucione de nuevo.

Conforme se expande nuestro Sol, el límite esférico dentro del que puede existir el agua líquida, llamado zona habitable, también se expandirá, por tanto los planetas y lunas ahora fríos de nuestro Sistema Solar podrían ser lo bastante cálidos en el futuro para la vida.

“En nuestro Sistema solar, lugares como Europa – un satélite de Júpiter que ahora está cubierto por una gruesa capa de agua helada – podrían calentarse lo bastante como para dar soporte a la vida durante más de mil millones de años aproximadamente”, dijo Wolszczan.

Tras la fase de gigante roja, una estrella entra en la fase final de su evolución. Se desprende de sus capas gaseosas externas, dejando un cadáver estelar compacto llamado enana blanca, que arderá sin llamas hasta que pierda todo el calor de su radiación.

¿Nuestro cerebro puede descifrar el inicio de los tiempos y el final del universo, pero es incapaz de comprenderse a sí mismo?

Con miles de millones de neuronas, cada una con miles de conexiones, nuestra cabeza es una compleja, y congestionada, autopista. Los neurólogos y científicos cognitivos actualmente están investigando cómo surgen de la mente los pensamientos, acciones, y finalmente la consciencia.

Esta máquina compleja es difícil de abarcar hasta para el más sesudo de los científicos. Pero la recompensa por tal logro podría ser descomunal.

“Si comprendemos el cerebro, comprenderemos tanto sus capacidades como sus limitaciones para las ideas, emociones, razonamiento, amor y cualquier otro aspecto de la vida humana”, dijo Norman Weinberger, neurocientífico de la Universidad de California en Irvine.

Los rompecabezas del cerebro

¿Qué es lo que hace del cerebro una nuez tan difícil de romper?

De acuerdo con Scott Huettel del Centro para Neurociencia Cognitiva en la Universidad de Duke, la respuesta estándar a esta pregunta sería algo como: “El cerebro humano es el objeto más complejo conocido del universo … la complejidad hace poco viables los modelos simples y los modelos precisos imposibles de entender”.

Aunque esta respuesta típica es correcta, dijo Huettel, es incompleta. El auténtico inconveniente para la ciencia cerebral es el de mirarnos el ombligo. Huettel y otros neurocirujanos no pueden dar un paso más allá de sus propios cerebros (y experiencias) cuando estudian el cerebro.

“Un factor más pernicioso es que todos creemos que entendemos el cerebro – al menos el nuestro propio — a través de nuestras experiencias. Pero nuestra experiencia subjetiva es una guía muy pobre para saber cómo funciona el cerebro”, dijo Huettel a LiveScience.

“Si el cerebro humano puede entenderse a sí mismo es una de las preguntas filosóficas más antiguas”, dijo Anders Garm de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, biólogo que estudió las medusas como modelos para el procesamiento neuronal humano de la información visual.

Mecánica mental

Los científicos han hecho algunos progresos en alcanzar un objetivo, la “mirada” directa al cerebro humano.

En los últimos años, las técnicas de fotografía cerebral, tales como la imagen de resonancia magnética funcional (IRMf) han permitido a los científicos observar el cerebro en acción y determinar cómo funcionan los grupos de neuronas..

Han señalado centros en el cerebro que son responsable de ciertas tareas, tales como huir en una situación de peligro, el procesado de la información visual, o crear dulces sueños y almacenarlos en la memoria a largo plazo. Pero comprender la mecánica de cómo colaboran las redes neuronales para permitir esas tareas ha sido más esquivo.

“No tenemos aún una buena forma de estudiar cómo los grupos de neuronas forman redes funcionales cuando aprendemos, recordamos, o hacemos cualquier cosa, incluyendo ver, oir, movernos, amar”, dijo Weinberger.

Además estos cúmulos de células cerebrales, de alguna manera dan lugar a comportamientos y emociones más complejas, como el altruismo, la tristeza, la empatía y la ira.

Huettel y sus colegas usaron IRMf para descubrir una región del cerebro vinculada con el comportamiento altruista.

“Aunque comprender la función de esta región del cerebro puede que no lleve necesariamente a identificar qué impulsa a la gente como la Madre Teresa”, dijo Huettel, “puede darnos pistas sobre el origen de comportamientos sociales importantes como el altruismo”.

¿Quién soy yo?

El misterio más preciado en la investigación científica podría decirse que esta idea de la conciencia. Cuando miras una pintura, por ejemplo, estás pendiente de ella y tu mente procesa sus colores y formas. Al mismo tiempo, la impresión visual podría generar emociones y sentimientos. Esta percepción y atención subjetiva es la consciencia.

Muchos científicos consideran que la consciencia es lo que marca la línea entre el hombre y otros animales.

Por tanto, más que de los procesos cognitivos que llevan directamente al comportamiento (desconocido para nosotros), somos conscientes del pensamiento. ¡Incluso sabemos que sabemos!

Si se resuelve alguna vez este rompecabezas, surgiría una pregunta igualmente sorprendente, de acuerdo con los neurocientíficos: ¿Por qué? ¿Por qué existe la consciencia?

Finalmente, Weinberger dijo, “comprender el cerebro nos permitirá comprender qué es verdaderamente ser un humano”.

Un Fénix (Phoenix) ha reaparecido en el Instituto SETI, esta vez en la forma del siguiente aterrizador en Marte de la NASA, que ha tenido la participación del Dr. John Marshall en el equipo científico. La misión Phoenix de la NASA está dirigida a Marte para buscar agua y compuestos de carbono que podrían indicar vida en Marte. Al igual que el pájaro mitológico del mismo nombre, la Misión Phoenix de la NASA surge de los restos de sus predecesores. Usará muchos componentes de una nave construida originalmente para una misión de aterrizaje en Marte en 2001, que quedaron cuidadosamente almacenados después de que se cancelara la misión.

Agua helada en el polo norte marciano. Crédito: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

Este es el segundo “Fénix” del Instituto SETI; el primero fue el Proyecto Phoenix que surgió tras la desaparición del Investigador de Microondas de Alta Resolución (HRMS) de la NASA en 1992. HRMS había sido diseñado para llevar a cabo una investigación amplia y apuntar a una estrella en su búsqueda de pruebas para la vida sensible (también conocido como señales de civilizaciones tecnológicas) en la Vía Láctea. El Instituto SETI tomó las piezas de HRMS, y mediante la filantropía privada, inauguró una década de investigación SETI de estrellas objetivo usando los principales radio telescopios de todo el mundo bajo la bandera del Proyecto Phoenix.

Hoy, la Misión Phoenix de la NASA busca pruebas de vida microbiana en el cercano planeta Marte, y el Instituto SETI también está involucrado.

El Dr. John Marshall es un científico investigador del Centro Carl Sagan (CSC) del Instituto SETI con unos intereses concretos; estudia el polvo. No pienses que es el “basurero”, sino que es un geólogo que trabaja a escala microscópica. Estudia el polvo y comprende cómo el agua y el viento han alterado la superficie de esos diminutos trozos de roca para aprender sobre la historia geológica de los materiales aquí en la Tierra, y pronto, en Marte. Marshall es co-investigador en la Misión Phoenix de la NASA, que tiene planificado su lanzamiento para el 3 de agosto. Phoenix es una misión de “exploración” dirigida por Peter Smith de la Universidad de Arizona. Así como otros científicos del CSC, Marshall colabora con frecuencia con científicos e ingenieros de universidades y centros de la NASA para llevar a cabo investigación a bordo de misiones espaciales de la NASA.

El aterrizador Phoenix se posará en los terrenos helados cerca de la capa de hielo permanente del polo norte de Marte y explorará la historia del agua en el hielo mientras monitoriza el clima polar. Phoenix es la primera exploración de la NASA de un hábitat potencial moderno sobre Marte (en busca de compuestos relacionados con el carbono) desde los años 70 cuando la misiones Viking de la NASA aterrizaron sobre Marte. La carga científica de Phoenix iincluye instrumentos construidos para el aterrizador de 2001y versiones mejoradas de otros vuelos del Mars Polar Lander, perdido en 1999. En particular, el Dr. Marshall analizará las imágenes del microscopio que es parte de MECA, el Analizador de Conductividad, Electroquímica y Microscopía que buscará polvo en las muestras de superficie.

El Dr. Marshall recibió su formación como geólogo en el Colegio Universitario de Londres en Inglaterra, pero ha pasado la mayor parte de su carrera profesional en los Estados Unidos. La especialidad de Marshall es la sedimentología, y específicamente el estudio de los clastos – que son granos de polvo y arena que se forman a partir de erupciones volcánicas, tormentas de polvo, dunas de arena, sedimentos de ríos, arena de playa, etc. Estos son granos de polvo de un tamaño entre las partículas de harina – unas pocas micras de diámetro – a los granos de arena que encuentras en la costa. Durante tres décadas, Marshall ha investigado el material desde dos perspectivas – su apariencia bajo el microscopio, y su comportamiento electrostático. Con la Misión Phoenix, está poniendo su microscopio en Marte, buscando pruebas de agua y vida cerca de la capa de hielo polar.

¿Qué podemos aprender del polvo? Si preguntas a Marshall, la respuesta es “mucho”. Los diminutos granos de polvo y arena registran su historia como texturas microscópicas en sus superficies. El efecto del agua en la creación de estas texturas de superficie puede detectarse. La Misión Phoenix proporcionará las primeras imágenes microscópicas de Marte – las partículas del suelo se obtendrán mediante un brazo robótico, ay examinadas para determinar si el agua líquida ha desempeñado un papel en la evolución química y física de los materiales en el lugar del aterrizaje. Aclarar el papel del agua líquida en Marte usando pistas microscópicas puede proporcionar información valiosa sobre el antiguo clima de Marte, y el potencial para que la vida evolucionase allí. El Dr. Marshall es el científico principal para la interpretación geológica del tamaño, forma y rasgos de la textura de las partículas de suelo examinadas por el microscopio de la misión Phoenix.

Marshall trabaja también en la protección planetaria: cuando enviamos una nave a Marte, ¿cómo podemos evitar la contaminación del lugar con materiales que realmente tienen su origen en la Tierra? La Misión Phoenix buscará pruebas de agua y vida en Marte, y Marshall y otros científicos del equipo no desean descubrir materiales derivados de la Tierra en lugar de materiales marcianos. A finales de año, Marshall y el Dr. Rocco Mancinelli, microbiólogo del CSC, ejecutarán una simulación en el Centro de Investigación Ames de la NASA sobre el aterrizaje de Phoenix usando un modelo a media escala de la Universidad de Michigan para probar cómo los materiales de la nave Phoenix podrían erosionarse durante el aterrizaje y depositarse en el suelo cercano de Marte. Si se descubren compuestos de carbono en Marte, el equipo quiere estar seguro de que son marcianos.

Entre sus distintos proyectos, también estudió los demonios de polvo de la Tierra y Marte, y el significativo problema provocado por el polvo adherido (en realidad pegado) a los trajes espaciales de los astronautas. Durante los días del Apolo, los caminantes sobre la luna quedaron cubiertos con polvo lunar que se aferraba con tenacidad a sus trajes, botas y cascos, penetraba en las uniones del traje espacial, y entraba en los aterrizadores. En preparación para el retorno a la Luna, y el viaje humano a Marte, esto se mantiene como un reto significativo: ¿cómo puede protegerse al astronauta y al equipo de este adherente y penetrante polvo? Se está trabajando en ello.

Hace poco pregunté a Marshall sobre su carrera como investigador científico y cómo había tomado este camino que le lleva a Marte. Me dijo, “Aunque el espacio es un gran lugar para extender mi investigación sobre la naturaleza de las partículas y sus interacciones, estoy fundamentalmente motivado en comprender la naturaleza básica de materiales de partículas. Soy un científico, y cuando se haya dicho y hecho todo, me gustaría que se me recordase como el tipo que hizo el trabajo fundamental sobre los clastos, aquí en la Tierra y en cualquier otra parte, incluyendo Marte. Mis descubrimientos científicos son lo más importante para mi. Más que ser recordado como un científico sobre Marte que hizo algo con unas muestras de suelo marciano, me gustaría ser respetado por mi trabajo en materiales de partículas. Para mi, el espacio es simplemente un buen lugar para hacer una ciencia excelente, y eso es lo que me motiva”.

Con más de tres décadas de investigación especializada, Marshall espera leer las historias escritas en el polvo marciano en un futuro cercano cuando las imágenes del microscopio sean transmitidas a la Tierra desde el aterrizador de Phoenix. Con Marshall, aprenderemos más sobre el agua de Marte, y tal vez sobre la vida de ese pequeño mundo rojo.

¿Llamar desde un teléfono móvil sin batería, usando sólo el calor de tu mano? Tal vez no sea más que una quimera ahora mismo. Pero los nuevos circuitos ya están haciendo posible aprovechar el calor del cuerpo para generar electricidad.

Nuevos circuitos transforman el calor corporal – como el de una mano – en electricidad.

Numerosos elementos del equipo médico están sujetos al cuerpo de un paciente en la sala de cuidados intensivos. Monitorizan el ritmo de latido del corazón, la presión sanguínea, temperatura corporal, y pulso y ritmo respiratorio. Esto tiende a producir un revoltijo de cables, para todos estos dispositivos que requieren su propio suministro de energía. En el futuro, los sensores médicos podrían ser capaces de funcionar sin la energía de un enchufe. En lugar de esto, obtendrían la energía que necesitan del calor del cuerpo humano. Los datos respectivos serían enviados mediante una señal de radio a la estación central de monitorizado.

En colaboración con colegas del Instituto Fraunhofer para Técnicas de Medidas Físicas IPM y el Instituto Fraunhofer para Fabricado, Ingeniería e Investigación de Materiales Aplicados IFAM, científicos que investigan en el Instituto Fraunhofer para Circuitos Integrado en Erlangen han desarrollado una forma de aprovechar el calor natural del cuerpo para generar electricidad. Funciona sobre el principio de los generadores termoeléctricos, TEG para acortar, hechos a partir de elementos semiconductores. Los TEGs extraen simplemente energía eléctrica a partir de la diferencia de temperatura entre un entorno frío y otro cálido. Normalmente, se requiere una diferencia de varias decenas de grados para generar suficiente energía, pero la diferencia entre la temperatura superficial del cuerpo y su entorno en de sólo unos pocos grados. “Sólo se pueden producir voltajes bajos a partir de diferencias como estas”, explica Peter Spies, directos de este subproyecto en IIS. Un TEG convencional entrega aproximadamente 200 milivoltios, pero los dispositivos electrónicos requieren al menos uno o dos voltios. Los ingenieros han aparecido con una solución a este problema: “Combinamos un número de componentes de una forma totalmente nueva para crear circuitos que puedan funcionar con 200 milivoltios”, dice Spies. “Esto nos ha permitido construir sistemas electrónicos completos que no requieren una batería interna, sino que obtienen su energía sólo del calor corporal”. Los científicos están haciendo más mejoras a este sistema: Los circuitos que se “excitan” a 50 milivoltios ya existen. Peter Spies cree que en el futuro, cuando se hayan realizado aún más mejoras en los sistemas de conmutación, una diferencia de temperatura de sólo 0,5 grados será suficiente para generar electricidad.

Los científicos han puesto sus ojos en un amplio rango de posibles apliaciones: “La electricidad puede generarse a partir del calor de cualquier sitio donde haya una diferencia de temperatura”, afirma Spies. “Esto puede ser en el cuerpo, en radiadores para medir el costo de la calefacción, cuando monitorizamos la cadena de frío durante el transporte de alimentos refrigerados, o en los sistemas de aire acondicionado”.

El trabajo de un científico es imaginar cómo funciona el mundo y “torturar” a la Naturaleza para que revele sus secretos, tal y como lo describió el filósofo del siglo XVII Francis Bacon. Pero ¿quiénes son estas personas vestidas con batas de laboratorio (o americana, o jerseys, o camisetas y vaqueros) y cómo trabajan?

Resulta que hay bastante misterio alrededor de los solucionadores de misterios.

“Uno de los mayores misterios es la pregunta de qué pasa en un ser humano —cerebro, educación, cultura etc.— que le hace capaz de hacer ciencia”, dijo Colin Allen, científico cognitivo en la Universidad de Indiana.
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