Archivos del mes: septiembre 2007

Investigación de la NASA indica oxígeno en la Tierra hace 2500 millones de años

Astrobiólogos patrocinados por la NASA han encontrado pruebas de que el oxígeno estaba presente en la atmósfera de la Tierra antes de lo que se pensaba previamente, empujando hacia atrás la línea temporal para el surgimiento del oxígeno en la atmósfera. Dos equipos de investigadores informan que aparecieron trazas de oxígenos en la atmósfera de la Tierra de 50 a 100 millones de años antes de lo que se conoce como el Evento de la Gran Oxidación. Este evento tuvo lugar hace entre 2300 y 2400 millones de años, cuando muchos científicos pensaron que se incrementó significativamente el oxígeno atmosférico desde los niveles existentes que eran muy bajos.

Los científicos analizaron un núcleo taladrado de un kilómetro de longitud de Australia Occidental, que representa la época justo antes del surgimiento del oxígeno atmosférico. Encontraron pruebas de que una pequeña pero significativa cantidad de oxígeno estaba presente en los océanos y atmósfera de la Tierra hace 2500 millones de años. Los hallazgos aparecen en un par de artículos de investigación en el ejemplar del 28 de septiembre de la revista Science.
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Comprender el Big Bang: El Colisionador de Iones Pesados Relativistas ayuda en la búsqueda del plasma de quark-gluón

El experimento STAR a gran escala está actualmente en desarrollo en el Laboratorio Nacional Brookhaven, con la Utilidad de Computación Distribuida Sun de Network.com de Sun dando una potencia de computación a gran escala y relacionando fuentes a la utilidad básica que requiere el proyecto.

Acrónimo de Rastreador Solenoide en el RHIC – el colisionador de Iones Pesados Relativistas del laboratorio – STAR rastrea las miles de partículas producidas por la colisión de iones en el RHIC, buscando señales de algo llamado plasma de quark-gluón (QGP), una forma de la materia que se piensa que existió por última vez justo tras el Big Bang, en los albores del universo. (Crédito: Laboratorio Nacional Brookhaven)

Acrónimo de Rastreador Solenoide en el RHIC – el colisionador de Iones Pesados Relativistas del laboratorio – STAR rastrea las miles de partículas producidas por la colisión de iones en el RHIC, buscando señales de algo llamado plasma de quark-gluón (QGP), una forma de la materia que se piensa que existió por última vez justo tras el Big Bang, en los albores del universo.

El objetivo de STAR es ofrecer una mejor comprensión del universo en sus primeras etapas, posibilitando a los científicos una mejor comprensión de la naturaleza del QGP. El experimento STAR es una colaboración masiva de 570 científicos e ingenieros que representan a 60 instituciones de 12 países. El detector STAR capta imágenes a una razón de 100 por segundo y ha acumulado varios cientos de millones de imágenes hasta ahora en el curso del experimento.

Dado que el tamaño de la colaboración y el ámbito de su trabajo continúa creciendo, el reto de tener mayores recursos de poder de computación y procesado de datos para llevar el trabajo a cabo de forma eficiente también aumenta.

Debido al uso intensivo de cálculo y datos del proyecto, la Utilidad de Computación Distribuida de Sun se ha convertido en parte de la estrategia de computación distribuida de STAR para permitir que tales cálculos se realicen más rápido, dejando más tiempo a los físicos para analizar los grandes conjuntos de datos.

“Un científico observará los análisis iniciales y entonces irá a mirar los detalles, los cuales requieren incluso mayores muestras de datos”, explica Jerome Lauret, Jefe de Proyecto de Software y Computación de RHIC/ STAR, “por lo que cuantos más científicos involucrados, mayor es el reto en el conjunto de datos y el ámbito de los mismos”.

La Utilidad de Computación Distribuida de Sun ha demostrado ser útil en el lado del cómputo de la ecuación, como recurso para las simulaciones del diseño, colisiones, y otros modelos esenciales para realizar la investigación por parte de los grupos de trabajo de los físicos del experimentos.

Sun Grid también ha dado soporte a simulaciones asociadas con investigaciones en curso relacionadas con mejores del detector de STAR – mejoras que permitirán mayores avances en la física experimental de las colisiones de iones pesados.


Fecha Original: 28 de septiembre de 2007
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El valor de los vuelos espaciales humanos

El Sr. Steven Weinberg ha sido durante mucho tiempo un crítico ruidoso sobre el programa de vuelos espaciales tripulados de la NASA, cuestionando recientemente la utilidad científica de la Estación Espacial Internacional en concreto, y afirmaron que todo el programar de vuelos espaciales tripulados no había generado ningún valor científico.

La Sociedad Espacial Nacional, compuesta por miembros que promocionan el futuro de la humanidad de vida y trabajo en el espacio, apoya con firmeza el programa de vuelos tripulados de la NASA, y está en desacuerdo con el espíritu y contenidos de sus comentarios.

Como primera respuesta, nos volvemos hacia otro renombrado físico, el Dr. Stephen Hawking, que ha instado a la raza humana a ”dispersarse por el espacio para la supervivencia de las especies”. Hawking afirma que el riesgo cada vez mayor de ser golpeados por un desastre, como un súbito calentamiento global, una guerra nuclear, o algún otro tipo de peligro desconocido es la razón principal para diversificar el futuro de la humanidad más allá de la Tierra.

La NASA tiene numerosos ejemplos de “productos derivados” del programa espacial, tales como las maquinadse diálisis de riñón, monitores cardiacos fetales, marcapasos programables, sólo por nombrar algunos que ayudan a los americanos cada día. Además, las operaciones en la Estación Espacial Internacional permiten a la NASA aprender valiosa información científica sobre los efectos a largo plazo del vuelo espacial en el cuerpo humano, y cómo ayudar mejor a los humanos a adaptarse para estos largos viajes, ya sea en el espacio interplanetario, o en ruta a planetas como Marte.

Aunque todo esto es importante, no se pueden comparar con los efectos que estos logros tienen sobre el espíritu humano. Muchos de nosotros aún recuerdan la primera vez que vimos la Tierra desde la órbita de la Luna, cuando los astronautas del Apolo 8 la filmaron en Nochebuena de 1968. Muchos argumentan que esta conciencia global comenzó el movimiento de conservación, que podría ser uno de los mayores productos derivados del programa espacial, y podría salvar el clima de la Tierra a largo plazo. Muchos de nosotros quedamos inspirados cuando vimos a los astronautas andar sobre la Luna, y nos dimos cuenta que si la humanidad podía hacer eso, podría hacer casi cualquier cosa. Los logros de las naves no tripuladas de la NASA son fenomenales, y merecen aclamación, pero no elevan el espíritu de las personas a esas alturas.

Weinberg debería comprender que muchos ciudadanos no comprenden los beneficios de la física teórica en sus propias vidas, y preguntan la utilidad de la inversión nacional en este trabajo. Esta es una explicación alternativa de por qué el Súper Colisionador Superconductor perdió su patrocinio: el Congreso no estaba convencido de la utilidad de gastar 12 000 millones de dólares en el proyecto. Aquí es donde podemos observar cierto paralelismo con el vuelo espacial: tanto el vuelo espacial como la física de partículas son una inversión básica para el futuro.

Como declaró el Presidente durante su discurso Visión de la Exploración Espacial, “La causa de la exploración y descubrimiento no es una opción que elegimos; es un deseo escrito en el corazón humano”. Los miembros de la Sociedad Espacial Nacional apoyan la vida y el trabajo en el espacio, y los cientos de personas que ya han comprado sus billetes para vuelos espaciales suborbitales son la prueba de que es una visión que se está extendiendo. Por todo lo bueno que nos ha proporcionado los vuelos espaciales tripulados de la NASA, con los exiguos niveles de presupuesto con que contaban, deberíamos estar agradecidos y elogiarlos por su perseverancia y dedicación.

No es posible predecir todos los beneficios que el programa espacial humano o la investigación en física de partículas traerá para nuestro país, pero eso no significa que las búsquedas no merezcan la pena. Es importante para nosotros buscar, y resolver, las cuestiones más profundas del universo, así como es importante explorar nuestro sistema solar y finalmente más allá de los confines de nuestro planeta. Nuestros descendientes nos agradecerán ambas búsquedas.


Autor: Russell Prechtl y George Whitesides
Fecha Original: 28 de septiembre de 2007
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Cambiando nuestras mentes

Los mundos de la arqueología y la neurociencia han unido fuerzas por primera vez para estudiar los orígenes del pensamiento humano En una conferencia en la Universidad de Cambridge.

Eruditos de todo el mundo convergieron en el Instituto McDonald para Investigación Arqueológica la semana pasada para un evento en el que examinar cómo las pruebas físicas dejadas por los primeros humanos pueden contarnos cómo desarrollaron la capacidad de razonar, recordad, imaginar y aprender.

Los neurocientíficos y arqueólogos que atendieron al evento están ya embarcándose en nuevos proyectos de colaboración que usarán algunas de las últimas tecnologías para volver a examinar algunos de las primeras herramientas humanas jamás fabricadas. El objetivo es comprender mejor el proceso de “evolución cognitiva”.

“Los desarrollos recientes en la disciplina neurocientífica abren potencialmente nuevos caminos a los arqueólogos que intentan comprender cómo evolucionaron las capacidades de pensamiento de los humanos”, dijo el Dr. Lambros Malafouris, quien co-organizó el evento.

“Usando sus métodos junto con las primeras herramientas podría ayudarnos a responder algunas de las preguntas más importantes sobre el desarrollo a largo plazo de la cognición humana. Con algo de suerte los expertos combinados que hemos reunido para este evento nos ayudarán dar un empujón a estas áreas de estudio”.

En particular, han surgido nuevas técnicas que combinan la imagen por resonancia magnética funcional (IRMf) con la psicología experimental. La IRMf se usa para ver la estructura del cerebro y mostrar la relación entre los cambios físicos (tales como el flujo sanguíneo) y en funcionamiento mental (tales como realizar tareas cognitivas).

Los arqueólogos esperan combinar la investigación en esta “arquitectura” humana cognitiva con las pruebas físicas de cambios en la cultura material humana, para crear una descripción de cómo se desarrollo con el tiempo el cerebro humano. Las presentaciones en las conferencias de la semana pasada cubrieron temas que fueron desde este, al significado evolutivo de la fabricación de herramientas de piedra, o la forma en que los tipos de actividad tangible del cerebro se han demostrado correlados con tipos particulares de experiencias.

La conferencia fue organizada por el Profesor Colin Renfrew y el Profesor Chris Frith, así como el Dr. Malafouris. Se espera que un volumen sobre el simposio se publique en Philosophical Transactions of the Royal Society en 2008.


Fecha Original: 26 de septiembre de 2007
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¿Por qué los analgésicos no funcionan en pacientes con fibromialgia?

Las personas con dolor crónico común tienen menos capacidad en los receptores de alivio del dolor del cerebro según encontró un estudio de la UMHS

Las personas que padecen de fibromialgia, dolor crónico común, a menudo informan que no responden a los tipos de medicación que calman los dolores de otras personas. Una nueva investigación del Sistema Sanitario de la Universidad de Michigan ayuda a explicar a qué podría ser debido: Se ha encontrado que los pacientes con fibromialgia tienen menos capacidad de unión en un tipo de receptor cerebral que es el objetivo de los analgésicos opiáceos tales como la morfina.

El estudio incluyó escaneos del cerebro mediante tomografías de emisión de positrones (PET) de pacientes con fibromialgia, y un número igual de personas con la misma edad y sexo sin ésta condición. Los resultados mostraron que los pacientes con fibromialgia tenían reducida la capacidad del receptor mu-opiáceo (MOR) en las regiones del cerebro que normalmente procesan y alivian las señales de dolor – específicamente, el núcleo accumbens, el cingulado anterior y la amígdala.

“La reducida capacidad de los receptores está asociada con un mayor dolor entre las personas con fibromialgia”, dice el autor principal del estudio el Dr. Richard E. Harris, investigador en la División de Reumatología en el Departamento de Medicina Interna de la Escuela de Medicina de la U-M e investigador del Centro de Investigación de Fatiga y Dolor Crónico de la U-M.

“Estos nuevos hallazgos podrían explicar por qué se piensa que los opiáceos son inefectivos en la gente con fibromialgia”, apunta. Los hallazgos aparecen en la revista The Journal of Neuroscience. “Los hallazgos son significativos dada la dificultad de determinar las causas del dolor en los pacientes con fibromialgia, hasta el punto de que la aceptación de la condición por los profesionales médicos ha sido lenta”.

Los analgésicos opiáceos funcionan uniéndose a los receptores opiáceos del cerebro y la médula espinal. Además de la morfina, se incluyen la codeína, medicamentos que contienen propoxyfeno tales como Darvocet, medicamentos que contienen hidrocodona como la Vicodina, y medicamentos que contienen oxicodona como el Oxycontin.

Los investigadores teorizan en base a sus hallazgos que, con la menor capacidad de MORs en tres regiones del cerebro de personas con fibromialgia, tales analgésicos pueden no ser capaces de unirse a los receptores tan bien como en las personal sin tal condición.

Dicho de forma más simple: Cuando los analgésicos no pueden unirse a los receptores, no pueden aliviar el dolor del paciente de forma efectiva, dice Harris. La capacidad reducida de los receptores podría derivarse de un número reducido de receptores de opiáceos, una liberación mayor de opiáceos endógenos (tales como las endorfinas, que son producidas de forma natural por el cuerpo), o ambos, dice Harris.

El equipo de investigación también encontró un posible vínculo con la depresión. El escáner PET mostró que los pacientes con fibromialgia con más síntomas depresivos tenían reducciones del potencial de unión de MOR en la amígdala, una región del cerebro que se piensa que modula el humor y la dimensión emocional del dolor.

Los sujetos del estudio fueron 17 mujeres con fibromialgia y 17 mujeres sin ésta condición.



Referencia: The Journal of Neuroscience, Sept. 12, 2007, 27(37):10000–10006.
Autor: Katie Vloet
Fecha Original: 27 de septiembre de 2007
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La sonda Dawn de la NASA se eleva con el Sol

La misión Dawn al cinturón de asteroides se lanzó hoy desde Cabo Cañaveral en Florida a las 7:34am hora local. La nave está destinada a un viaje de ocho años para estudiar el asteroide Vesta y el planeta enano Ceres, ambos situados entre Marte y Júpiter. Los científicos planetarios esperan que la misión — la cual ha sufrido varios retrasos — proporcione valiosas pistas sobre cómo se formó nuestro Sistema Solar.

En su viaje de 5 000 millones de kilómetros, la nave espacial de 267 millones de dólares tomará datos usando tres instrumentos: una cámara de luz visible y dos espectrómetros para cartografiar neutrones en luz visible e infrarroja. Se usarán para detectar minerales en la superficie y catalogar los elementos presentes en Ceres y Vesta.

Tras un vuelo alrededor de Marte en un “tirachinas gravitatorio”, Dawn debería alcanzar Vesta en agosto de 2011. Aproximadamente con 500 km de diámetro, Vesta es el mayor asteroide del cinturón y comprende un núcleo rocoso con una superficie de lava solidificada. Los científicos usarán los datos de Dawn para intentar comprender qué causó el cráter gigante en el polo sur de Vesta — un evento que redujo la masa del asteroide en un 1% y podría haber expulsado suficiente material para formar muchos otros asteroides del cinturón y meteoritos hallados en la Tierra.

El segundo encuentro de Dawn será en 2015 cuando alcance el planeta enano Ceres. Los astrónomos creen que Ceres tiene una estructura diferente a Vesta, y podría contener hielo o incluso agua líquida enterrada bajo su corteza.

La pregunta principal para los científicos es cómo estos dos cuerpos tan distintos pudieron haberse formado en la misma región. Cuando los planetas comenzaron a surgir hace aproximadamente 4500 millones de años, los planetas rocosos se formaron cerca del Sol donde hacía más calor, dejando que los planetas helados se formasen más lejos. De no haber sido por la descomunal influencia gravitatoria de Júpiter, Vesta y Ceres podrían haber reunido suficiente material para convertirse ellos mismos en planetas. La misión Dawn espera comparar los caminos evolutivos que tomaron, y haciendo esto arrojar luz sobre los inicios del Sistema Solar.

Sin embargo, no fue un camino fácil el que tuvo hasta la plataforma de lanzamiento. La misión se canceló por primera vez en 2003, pero se reinició al siguiente año. Entonces, en octubre de 2005, la NASA forzó a una “retirada” de Dawn debido a que los costes se habían disparado y a fallos críticos con los motores iónicos. Además, el equipo de la misión admitió que había una lucha de poder entre los científicos que trabajaban en misiones a pequeña escala y la dirección de la NASA. Fue sólo después de que se introdujera un nuevo sistema de gestión cuando Dawn se pusiera en el buen camino hasta finalizar en marzo de este año.


Autor: Jon Cartwright
Fecha Original: 27 de septiembre de 2007
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Telescopio Hubble: Misterios resueltos y por resolver

Más allá de tomar imágenes extraordinarias de nebulosas distantes, el revolucionario Telescopio Espacial Hubble ha transformado completamente nuestra visión del universo desde que se lanzó en 1990. Captando las imágenes del cosmos más claras y profundas jamás tomadas, Hubble ha arrojado luz sobre algunos duraderos misterios que desconcertaban a los científicos – aunque los más profundos aún siguen sin respuesta.

El empuje de la energía oscura

El universo nació en el Big Bang, pero antes del Hubble, su edad era incierta. Midiendo dónde están las galaxias distantes con mayor precisión que nunca antes y cómo de rápido se mueven conforme se expande el universo, el telescopio orbital resolvió que el cosmos tiene aproximadamente 13 700 millones de años.

Sin embargo, al mismo tiempo, Hubble y varios telescopios terrestres descubrieron inesperadamente que la expansión del universo estaba acelerando, en lugar de decelerando como se podría esperar debido al tirón gravitatorio de las galaxias. La fuerza repulsiva que dirige esta expansión acelerada, apodada energía oscura, que forma el 7 por ciento del universo, permanece como “uno de los mayores misterios de la ciencia”, dijo el científico senior del proyecto David Leckrone.

La energía oscura ha impulsado nuevas teorías sobre el origen del universo, como una en la que el choque de membranas de realidad dispara infinitos ciclos cósmicos de muerte y renacimiento, así como el destino del universo, surgiendo la posibilidad de que la energía oscura acabe con el universo en un Big Rip. Los futuros avances en la comprensión de la naturaleza de la energía oscura probablemente requerirán una misión espacial dedicada a este tema, “en algún momento a mediados de la próxima década, tal vez”, dijo Leckrone.

El tirón de la materia oscura

Las galaxias no tienen suficiente material normal para mantener unidos los gigantescos cúmulos de galaxias que forman, por lo que los principales científicos especulan con la existencia de una gravedad procedente de una “materia oscura” invisible que tira de las galaxias para mantenerlas unidas.

Aunque lo que es en realidad la materia oscura sigue siendo un misterio, Hubble ayudó a demostrar cuánta hay allá afuera, observando cuánta gravedad de materia oscura curva el espacio-tiempo y de esta forma distorsiona la luz procedente de las galaxias distantes. El telescopio espacial ayudó a revelar que hay cinco o seis veces más materia oscura que materia común en el universo.

Hubble, junto a otros telescopios, también ha desarrollado el primer mapa 3-D de la materia oscura. “Esto ayudó a demostrar que el agolpamiento de la materia oscura aparentemente ha incrementado con el tiempo, mostrando que exhibe una gravedad común, a diferencia de otras”, dijo Leckrone. Una mejor comprensión de cómo se comporta la materia oscura podría ayudar a los científicos a comprender mejor lo que es en realidad, añadió. Mientras tanto, el mapa de materia oscura 3-D ayuda a explicar “cómo el universo adquirió la estructura “de red” a gran escala que observamos en los patrones de cómo se distribuyen las galaxias en el cielo”, añadió.

Otros misterios resueltos y por resolver

Las mayores explosiones del universo

Los satélites descubrieron por primera vez los estallidos de rayos gamma, las mayores explosiones del universo, a finales de los años 60, pero los científicos tenían poca idea de dónde venían. Hubble ayudó a descubrir que estaban originadas en su mayor parte de estrellas muy masivas jóvenes y calientes en galaxias distantes, “las cuales pensamos que colapsan catastróficamente sobre sí mismas para producir estos estallidos de rayos gamma”, dijo Leckrone. “Creemos que deben estar explotando en todos los lugares del universo”.

Fotografiando mundo

Ni el Hubble ni ningún otro telescopio hasta el momento ha fotografiado directamente un exoplaneta. “Hubo un objeto que se afirmó que era un planeta, y bien podría serlo, pero está a una distancia tan descomunal de su estrella central y es tan anormalmente brillante, que pensamos que no lo es en realidad”, dijo Leckrone.

Discos protoplanetarios

Hubble fue el primero en captar una imagen directa con gran detalle de los discos de polvo y gas donde nacen los planetas, las imágenes eran lo bastante detalladas como para revelar los huecos en el discos que los mundos nacientes labraban conforme orbitaban sus estrellas. “Estos hallazgos ayudaron a arrojar luz sobre cómo se formaron los mundos, aunque hay bastantes formas de seguir esta investigación”, dijo Leckrone.

Sucesores del Hubble

El Telescopio Espacial James Webb está considerado como una mejora significativa sobre Hubble, un observatorio infrarrojo orbital capaz de tomar imágenes de objetos sustancialmente más tenues. Podría incluso “tener una buena posibilidad de captar directamente una imagen de un planeta alrededor de otra estrella”, dijo Leckrone.

Dado que la luz arrojada en las primeras etapas del universo naturalmente se desplaza hacia el infrarrojo, distorsionada por la expansión del universo, Leckrone añadió que el Telescopio Espacial James Webb también debería ayudar en el esfuerzo por ver una era que o ha sido vista hasta ahora, cuando se formaron las primeras galaxias en un tiempo en que el universo tenía sólo unos cientos de millones de años. Investigar estas primeras galaxias podría arrojar luz sobre el proceso vagamente comprendido de cómo se formaron las galaxias iguales a nuestra Vía Láctea.

Aun así, el Hubble continuará mostrándose de incalculable valor para fotografiar el universo en las longitudes de onda de la luz visible y ultravioleta, añadió Leckrone.

“Aunque el Telescopio Espacial James Webb puede verse como un sucesor del Hubble, no es el reemplazo del Hubble”, dijo Leckrone. “Finalmente, será necesario un telescopio mucho mayor visible en ultravioleta para llevar a cabo el trabajo del Hubble”.


Autor: Charles Q. Choi
Fecha Original: 10 de septiembre de 2007
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Girando lentamente en la red

Astrónomos de la Universidad de St. Andrews han tenido éxito al rastrear la red magnética que une las estrellas de reciente formación al gas y polvo que las rodea.

Los hallazgos mejorarán nuestra comprensión de cómo las estrellas, incluyendo nuestro Sol, se forman.

Los científicos escoceses formaban parte de un equipo internacional liderado por el astrónomo francés Jean-Francois Donati.

El investigador de St. Andrews, Dr. Moira Jardine dijo, “Esta es la primera vez que hemos sido capaces de cartografiar el campo magnético de una estrella tan joven que aún se está formando. Sabemos que las estrellas nuevas se forman en nubes moleculares y, conforme colapsan deberían girar más rápido – justo igual que un patinador sobre hielo cierra sus brazos para girar. Esta era la predicción teórica para cualquier caso, pero cuando se observaron por primera vez estrellas jóvenes, se encontró que de hecho giraban bastante lentas, contrariamente a la predicción original. Habíamos pensado durante algún tiempo que este rápido giro se vitaba mediante la red magnética que une la nueva estrella con el disco de polvo y gas a partir de la cual se formó. Ahora, por primera vez, hemos sido capaces de rastrear los hilos individuales de esta red la cual extrae gas del disco hacia la estrella. Estas nuevas observaciones ayudarán a comprender cómo las estrella como el Sol se formaron, y cómo sus discos pudieron evolucionar para formar planetas como el nuestro”.

La estrella bebé en cuestión (V2129 Ofiuco) tiene sólo unos pocos millones de años de antigüedad y es tan joven que aún se está formando. Actualmente está menguando a sus proporciones adultas por tanto, aunque tiene aproximadamente el mismo peso que el sol, es de más o menos 2,5 veces su tamaño. Puede encontrarse en la constelación de Ofiuco pero, a una distancia de 420 años luz, es aproximadamente un millón de veces más tenue que las que podemos observar a simple vista.

El artículo se publicará en las Noticias Mensuales de la Real Sociedad Astronómica.


Autor: Oficina de prensa de la Universidad de St. Andrews
Fecha Original: 26 de septiembre de 2007
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El agua se elaboró en la Tierra, no en el espacio

¿De dónde vinieron los océanos? La mayoría de los científicos cree que asteroides y cometas ricos en agua cayeron sobre el planeta durante su juventud.

Pero ahora científicos planetarios de Japón sugieren que los océanos podrían ser en realidad de “fabricación casera” –pueden haberse formado gracias a que la joven Tierra tenía una gruesa capa de hidrógeno, que reaccionó con los óxidos del manto para formar lagos y océanos.

“El agua es esencial para el origen y evolución de la vida”, dice Hidenori Genda del Instituto Tecnológico de Tokio. “¿Por qué hay agua en la Tierra, de dónde vino? Estas son cuestiones fundamentales para los seres humanos”.

Los científicos creen que justo después de la formación de la Tierra, ésta era caliente y seca. La teoría también sugiere que millones de cometas y asteroides ricos en agua bombardearon nuestro planeta hace aproximadamente 3800 millones de años, explicando con claridad por qué aparecieron después los océanos.

Es más, la razón de deuterio – o “hidrógeno pesado” dado que contiene un neutrón además de un protón – a hidrógeno en nuestro agua del mar encaja con los valores encontrados en los encontrados en los asteroides ricos en agua, sugiriendo un origen común.

Pero Genda y su colega Masahiro Ikoma sugieren otra posibilidad. Dicen que la Tierra podría haber tenido una gruesa atmósfera de hidrógeno, la cual reaccionó con los óxidos del manto de la Tierra para producir grandes cantidades de agua.

Gas espeso

Las pruebas para este grueso velo de hidrógeno vienen de la órbita de la Tierra. Su órbita, como la de Venus y Marte, es muy circular ahora, pero los modelos sugieren que era más alargada en un principio. Si los planetas estuviesen aún sumergidos en una gruesa nebulosa solar rica en hidrógeno tras su formación, sin embargo, el grueso gas podría haber reducido la elongación en la órbita de los planetas.

Si el agua de la Tierra se formó a partir de una gruesa atmósfera de hidrógeno, no obstante, debería haber tenido originalmente un valor mucho más bajo de la razón de deuterio a hidrógeno que vemos en el agua del mar hoy. Pero Genda e Ikoma han solventado este problema. Sus cálculos demuestran que esta razón habría aumentado de forma natural con el tiempo.

Distintos efectos habrían contribuido a esta elevación, incluyendo filtraciones de hidrógeno al espacio. La energía del Sol habría hecho que escapase la mayor parte del hidrógeno, pero el deuterio, más pesado, habría escapado con menor facilidad, por lo que habría quedado mayor concentración.

También, las reacciones químicas favorecen el intercambio gradual de hidrógeno por deuterio en moléculas de agua. Genda e Ikoma concluyen a partir de sus cálculos que los océanos podrían perfectamente haberse fabricado químicamente aquí en la Tierra.

Prueba de Marte

“Es sólo teórico, pero es una buena hipótesis y creo que es muy interesante para futuras investigaciones”, comenta Kathrin Altwegg, experto en cometas de la Universidad de Berna en Suiza. “Tendríamos que repensar las teorías de cuánta agua pudieron haber traído los cometas”.

Sospecha que la descripción podría ser compleja de forma que el agua proviniese tanto de reacciones químicas en la Tierra como de asteroides y cometas.

Pero Altwegg dice que se necesitan muchas más pruebas observacionales para clarificar nuestro vago esbozo de los inicios de la historia del Sistema Solar. Las misiones de naves espaciales necesitan investigar las razones de deuterio-hidrógeno en planetas, lunas y cometas de distintas localizaciones a lo largo del Sistema Solar, dice.

Una pista intrigante podría venir del Aterrizador Marciano Phoenix de la NASA, que tiene prevista su llegada al Planeta Rojo para mayo de 2008. Tiene previsto medir la razón de deuterio-hidrógeno en el hielo de agua de Marte por primera vez.

“Será verdaderamente interesante una vez que analicemos el agua de Marte”, dice Altwegg. “Sería divertido si Marte no hubiese obtenido su agua de la misma forma que la Tierra”.


Autor: Hazel Muir
Fecha Original: 25 de septiembre de 2007
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Dividir el agua con luz solar

El hidrógeno es uno de los combustibles más importantes del futuro, y el Sol será una de las fuentes de energía más importantes. ¿Por qué no combinar los dos para producir hidrógeno directamente a partir de la energía solar sin ningún desvío que implique corriente eléctrica? ¿Por qué no usar un proceso similar al que usan las plantas en la fotosíntesis para convertir la luz solar en energía química?

Los investigadores del Instituto Max Planck de Alemania han desarrollado un catalizador que hace exactamente eso. Tal y como informan en la revista Angewandte Chemie, el disilicio de titanio divide el agua en hidrógeno y oxígeno. Y el semiconductor no sólo actúa como fotocatalizador, también almacena los gases producidos, lo cual permite una separación elegante del hidrógeno y el oxígeno.

“La generación de hidrógeno y oxígeno a partir del agua a través de semiconductores es una importante contribución al uso de la energía solar”, explica Martin Demuth (del Instituto Max Planck de Química Bioinorgánica en Mülheim an der Ruhr). “Los semiconductores adecuados para su uso como fotocatalizadores han sido difíciles de obtener, tienen unas características de absorción de luz poco favorables, o se descomponen durante la reacción”.

Demuth y su equipo han propuesto ahora una clase de semiconductores que no han sido usados antes para este propósito: silícidos. Para un semiconductor, el disilicio de titanio (TiSi2) tiene unas propiedades optoeléctricas muy poco usuales que son ideales para su uso en tecnología solar. Además, este material absorbe luz en un amplio rango del espectro solar, se obtiene fácilmente, y es barato.

Al inicio de la reacción, una ligera formación de óxido en el disilicio de titanio da como resultado la formación de los centros catalíticamente activos requeridos. “Nuestro catalizador divide el agua con una mayor eficiencia que la mayoría de los otros sistemas semiconductores que también funcionan con la luz visible”, dice Demuth.

Uno de los aspectos del sistema que es particularmente interesante es el almacenamiento reversible simultáneo del hidrógeno. La capacidad de almacenamiento del titanio es menor que los materiales habituales de almacenaje, pero es técnicamente más simple. Lo más importante es que temperaturas significativamente bajas son suficientes para liberar el hidrógeno almacenado.

El oxígeno también queda almacenado, pero se libera bajo distintas condiciones que el hidrógeno. Requiere temperaturas por encima de 100°C y oscuridad. “Esto nos da una forma elegante para una separación fácil y limpia de los gases”, explica Demuth. Él y sus socios estadounidenses, noruegos y alemanes han fundado una compañía en Lörrach, Alemania, para un posterior desarrollo y venta del proceso propietario.


Cita: Martin Demuth et al., A Titanium Disilicide Derived Semiconducting Catalyst for Water Splitting under Solar Radiation—Reversible Storage of Oxygen and Hydrogen, Angewandte Chemie International Edition 2007, 46, No. 41, 7770–7774, doi: 10.1002/anie.200701626

Fecha Original: 26 de septiembre de 2007
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