neo2009fall

NeoFronteras 2009 Edici´ on de oto~ no

El LHC vuelve a funcionar este oto˜ no despu´ es de que el a˜ no pasado sufriera una grave aver´ıa Foto del interior del tunel del LHC.

– No solamente las part´ıculas han vuelto a circular, sino que adem´ as se han producido las primeras colisiones. Recientemente ha batido el record mundial haciendo chocar protones a 1.18 TeV. Este colisionador de 27 km de circunferencia constituye la m´aquina m´as grande del mundo y con ´el se espera conseguir colisiones a 7 Tev, descubriendo nuevas part´ıcula y quiz´as una nueva F´ısica en el camino.

ESPACIO

Seg´ un LCROSS hay agua helada en la Luna Datos espectrosc´opicos recientes de la misi´on LCROSS revelan que en la Luna hay lugares con agua helada en el subsuelo.

Noviembre – La misi´ on hizo estrellarse un objeto sobre un cr´ ater lunar que est´ a permanentemente a la sombra, levantado una pluma de gas y polvo que pudo ser analizada. Adem´ as de agua helada se ha detectado metano,

di´ oxido de carbono y otras sustancias.

La presencia de agua facilitar´ıa la permanencia de los seres humanos e la Luna, aunque no est´a claro si se puede explotar f´acilmente.

Fracasa la cumbre de Copenhague La cumbre del clima de Naciones Unidas concluy´o sin un acuerdo sobre medidas concretas a tomar.

Diciembre – No est´ a nada claro c´ omo ser´ a la lucha contra el cambio clim´ atico a partir de 2013, cuando termina el primer per´ıodo del anterior Protocolo de Kioto.

Las razones del fracaso de la cumbre de Copenhague quiz´ as habr´ıa que buscarlas en las diferencias pol´ıticas entre los pa´ıses en v´ıas de desarrollo y los pa´ıses desarrollados, que son los responsables hist´ oricos de la mayor parte de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Vida: Biolog´ıa, Ecolog´ıa, Etolog´ıa, Gen´etica, Medio ambiente, Paleontolog´ıa. p. 52 Antropolog´ıa, Neurolog´ıa, p. 90

Otros campos: General, Tecnolog´ıa. p. 96 Opini´ on: Editorial, Humor, Cr´ıticas. p. 101

NeoFronteras

PULSO DE LA TIERRA Deforestaci´ on 3250000 Hect´ areas (trimestral)

Cosmos y Tierra: Espacio, F´ısica, Geolog´ıa, Matem´aticas, Meteorolog´ıa, Qu´ımica. p. 3

Hombre: Medicina, Psicolog´ıa.

MEDIO AMBIENTE

Nivel CO2 385,99 ppm 70,280 ppm desde 1958

´INDICE

Extinciones 2500 Especies (trimestral)

EDITOR J. J. Moreno neofronteras@yahoo.es http://neofronteras.com

NeoFronteras Trimestral

PORTADA

2009 Edici´ on de oto˜ no 2 / 108

Presentaci´ on de esta revista J. J. Moreno Vivimos un mundo de informaci´ on acelerada, una revoluci´ on en las comunicaciones. Un mundo en donde cada uno de nosotros no s´ olo puede recibir informaci´ on de los medios como anta˜ no, sino que adem´ as puede producirla, interpretarla, modificarla, difundirla, etc. Esto ha generado una incre´ıble explosi´ on de oferta informativa, una saturaci´ on tal, que es imposible seguir todo lo m´ as importante que aparece en Internet. Adem´ as del mundo cient´ıfico hay otros sectores del conocimiento humano, o del mundo social y pol´ıtico, que tambi´en generan informaci´ on, y mucha.

Hemos llegado a un punto en el que el lector no tiene tiempo material para leer todo lo que le apetecer´ıa, por lo que este supuesto lector puede llegar a consumir compulsivamente s´ olo titulares y peque˜ nos res´ umenes. Si adem´ as gasta tiempo en escribir comentarios, las posibilidades que tiene de leer noticias completas son muy escasas.

Pero para poder llegar a tener un conocimiento fundamentado sobre un descubrimiento cient´ıfico tendr´ıa que leer completamente lo que se le proporciona.

Cuando me plante´e crear NeoFronteras lo hice pensando en crear aquello que no hab´ıa y que a m´ı, como lector, me gustar´ıa que existiera. Una de las condiciones para su creaci´ on era que no s´ olo habr´ıa que informar del hallazgo cient´ıfico o tecnol´ ogico en cuesti´ on, sino adem´ as explicar c´ omo se lleg´ o a ´el, por qu´e es importante, qu´e implicaciones tiene, etc. Estos condicionantes hacen que la brevedad est´e re˜ nida con la confecci´ on de las noticias que puedan aparecer publicadas.

A este objetivo de leer completamente una noticia se opone tanto esta excesiva extensi´ on de las noticias, como la incomodidad de la lectura en la pantalla de un ordenador.

Por lo tanto, poder contar con una edici´on en papel o una versi´on en pdf podr´ıa ayudar aquellos que deseen leer m´as tranquilamente o quieran estar desligados de su ordenador.

Lo que el amable lector tiene entre sus manos, en su pantalla o en su libro electr´onico es el primer ejemplar, con estructura de revista y en formato A4, de NeoFronteras. Est´a basado en las noticias aparecidas durante los u ´ltimos 3 meses en el sitio web del mismo nombre. Naturalmente, est´a confeccionado con LaTex, lo que permite dotarlo de un aspecto profesional que otros procesadores no consiguen, aunque a costa de tener muy pocos “efectos gr´aficos especiales”. Espero que la f´acil lectura del negro sobre blanco y el contenido compensen esta carencia visual.

Como esto casi es una versi´on beta, un primer prototipo, una improvisaci´on creada en poco tiempo para que salga en fechas navide˜ nas, es inevitable que los errores hagan acto de presencia. Por adelantado vayan mis disculpas. Las ideas y sugerencias de los lectores ser´an siempre bienvenidas.

Esto es un experimento y, como tal, no constituye un proyecto que necesariamente se prolongue en el tiempo en el actual formato o se prolongue sin m´as en el futuro. Es una posibilidad, un ejercicio de imaginaci´on sobre qu´e pasar´ıa si existiera algo as´ı. Puestos a imaginar m´as all´ a del actual prototipo, se podr´ıa concebir una revista con el triple o cu´adruple de contenido sin que menguara su calidad, y que la edici´on fuera mensual. Un lugar en donde otros autores tuvieran cabida. Un lugar en donde se viera reflejado el conocimiento humano actual, conocimiento que es la mayor empresa que el Homo sapiens puede concebir.

´INDICE DETALLADO POR MATERIAS   Espacio        F´ısica   Cosmos y Tierra   Geolog´ıa        Matem´aticas      Biolog´ ıa p´ag. 52         Etolog´ ıa p´ ag. 61      Gen´ e tica p´ ag. 62 Vida       Medio Ambiente p´ ag. 67     Paleontolog´ ıa p´ a g. 84 Este documento    Medicina p´ a g.

86      Neurolog´ıa p´ag. 90 Hombre      p´ag. 92   Psicolog´ıa   General p´ ag. 96   General   Tecnolog´ ıa p´ ag. 97      Editorial p´ a g.

101      Humor p´ a g.

105 Opini´ o n     Cr´ıticas p´ag. 106

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p´ag. 3 p´ag. 28 p´ag. 41 p´ag. 49

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Espacio

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ESPACIO

¿Materia oscura hecha de ´atomos oscuros?

La materia oscura podr´ıa estar formada por “´atomos” e “iones” oscuros que emitir´ıan “fotones” oscuros y formar´ıa “mol´eculas” oscuras, “estrellas” oscuras y quiz´as “planetas” oscuros.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Materia oscura inferida (en azul) a partir del efecto de lente gravitacional. Foto:NASA, Chandra X-ray Observatory.

Desde hace a˜ nos hay algo que trae de cabeza a los f´ısicos y astrof´ısicos: la materia oscura. La materia con este desafortunado nombre, que podr´ıamos haber llamado mejor “materia oculta”, no emite luz ni la bloquea, pero tiene influencia gravitatoria, como podemos medir en galaxias y en c´ umulos de galaxias. Incluso podemos inferir su distribuci´ on a partir de c´ omo se desv´ıa la luz al viajar por el espacio curvado que esta materia produce (toda materia-energ´ıa curva el espacio-tiempo seg´ un la Relatividad General).

Seg´ un los c´ alculos un 80 % de la materia total del Universo es materia oscura, pero no tenemos ni idea de qu´e est´ a hecha o cu´ al es su naturaleza. Admitir que no tenemos ni idea del 80 % de la materia del Universo es desde luego una cura de humildad.

La hip´ otesis m´ as aceptada en la comunidad cient´ıfica es que la materia oscura estar´ıa hecha de part´ıculas d´ebilmente interactuantes o WIMPs en sus siglas en ingl´es, que tendr´ıan una fuerte influencia gravitatoria cuando se agregaran en gran cantidad a escala cosmol´ ogica. Ser´ıan part´ıculas producidas durante el Big Bang y, en teor´ıa, deber´ıa ba˜ nar la Tierra como lo hacen los rayos c´ osmicos de materia ordinaria. Como interaccionar´ıan poco con la materia ordinaria casi no lo har´ıan con los fotones (de ah´ı su invisibilidad) y lo har´ıa muy d´ebilmente con la materia s´ oli-

da que componen nuestros detectores.

Como adem´as nos llegar´ıan en poca cantidad la medida directa aqu´ı de su influencia gravitatoria ser´ıa imposible.

Pero de vez en cuando alguna de estas part´ıculas provocar´ıa una se˜ nal en monocristales de silicio o germanio refrigerados cerca del cero absoluto de temperatura.

El problema es que los detectores ultrasensibles que hemos instalado hasta ahora nos dicen que las WIMPs (si existen) no es que interact´ uen poco, es que parecen no interactuar nada. Pero, ¿y si en lugar de part´ıculas elementales oscuras las materia oscura estuviera compuesta por “´atomos oscuros”?, ¿cambiar´ıa algo la situaci´on?

En la materia ordinaria los quarks se combinan para formar protones y neutrones que se juntan para formar n´ ucleos bajo la fuerza nuclear fuerte y, a su vez, se combinan con electrones para formar ´atomos gracias a la fuerza electromagn´etica. Es f´acil detectar un electr´on o un prot´on viajero de los rayos c´osmicos con nuestros dispositivos, pues son part´ıculas cargadas que interaccionan f´acilmente con la materia ordinaria, pero es un poco m´ as complicado detectar ´atomos neutros de materia ordinaria, aunque totalmente posible.

Ellos mismos admiten que la teor´ıa es muy especulativa.

Podr´ıa darse algo similar con las WIMPs. Pudiera ser que versiones “cargadas” de estas hipot´eticas part´ıculas elementales se agregaran y combinaran, bajo su propia interacci´ on, para formar “´atomos” de materia oscura que ser´ıan a´ un m´as dif´ıciles de detectar o dar´ıan una se˜ nal diferente en nuestros detectores.

Sabemos, gracias a las observaciones astron´omicas, que la materia oscura forma agregados gravitacionales y que ´estos no superan un tama˜ no de 400 a˜ nos luz de anchura. La distribuci´ on de materia oscura, aunque invisible se puede inferir por c´alculos como

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en la foto de cabecera. Esta informaci´on nos puede servir a la hora de discernir el realismo de los modelos propuestos.

Los datos de todos los detectores de WIMPs durante todos estos a˜ nos han sido negativos hasta el presente salvo por un muy discutido resultado procedente de DAMA. DAMA est´a instalado en el laboratorio italiano de Gran Sasso y los cient´ıficos que los gestionan dicen haber encontrado pruebas que parecen indicar la detecci´on de materia oscura.

Lo malo es que los resultados obtenidos no son los que cabr´ıa esperar por los producidos en colisiones de WIMPs, adem´as de contradecir los resultados negativos de otros experimentos en otros laboratorios.

Ahora, David Kaplan y sus colaboradores de Johns Hopkins University dicen que el problema se podr´ıa solucionar si consideramos que los impactos de materia oscura son producidos por los equivalentes de “´ atomos” e “iones” compuestos de part´ıculas WIMPs “cargadas”.

Los investigadores apuntan que la existencia de este tipo de part´ıculas habr´ıa alterado la evoluci´on de la materia oscura en el universo primitivo.

Las WIMPS sin “carga” tradicionales se habr´ıan desacoplado del resto de la radiaci´on 1 segundo despu´es del Big Bang, mientras que los “´ atomos oscuros” habr´ıan alcanzado el equilibrio t´ermico 20 minutos despu´es del Big Bang. La expansi´on cosmol´ ogica habr´ıa expandido los agregados de materia oscura hasta cierto tama˜ no antes de que la gravedad producida por su propia masa tirara de ellos hasta alcanzar un tama˜ no espec´ıfico en la actualidad.

Para explicar la discrepancia entre DAMA y los otros experimentos, Kaplan y sus colegas proponen que las colisiones detectadas en DAMA son inel´asticas. En ellas parte de la energ´ıa cin´etica es absorbida por los “objetos oscuros” en el choque para terminar siendo un poco m´as masivas (adquirido m´as energ´ıa). El fen´omeno se dar´ıa

NeoFronteras Trimestral m´ as f´ acilmente con el yoduro de sodio pesado que DAMA usa como material detector que con el silicio o germanio usados en otros experimentos. La ganancia en energ´ıa de los “objetos oscuros” se podr´ıa explicar si asumimos que son “´ atomos oscuros” que saltan a un estado excitado de mayor energ´ıa al colisionar, en lugar de deberse a la creaci´ on de nuevas part´ıculas como se suele postular en este tipo de procesos.

Los investigadores admiten que, para que cuadren los n´ umeros y se expliquen las estructuras observadas en el Universo antes mencionadas, parte de estos “´ atomos oscuros” deben de

Espacio estar “ionizados”.

Ellos mismos admiten que la teor´ıa es muy especulativa pero tiene el beneficio de traer a la materia oscura hasta un terreno m´as familiar y similar a la materia ordinaria. Sugieren que a´tomos de “hidr´ogeno oscuro” podr´ıan crean enlaces con otros atomos iguales para formar “mol´ecu´ las oscuras” y que agregando este tipo de material oscuro se formar´ıa “estrellas oscuras” y otros “objetos compactos oscuros” (¿planetas oscuros?). ¿Habr´ a tambi´en una qu´ımica oscura que d´e lugar a una vida oscura?

A˜ naden que la interacci´on entre fotones oscuros con fotones ordinarios

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podr´ıa dar lugar a l´ıneas espec´ıficas de emisi´on en el espectro de rayos gamma c´osmicos, por lo que la teor´ıa es comprobable.

A otros expertos del campo les gusta esta explicaci´on para la materia oscura. Adem´as, ya vimos en NeoFronteras (ver referencias) que hay ciertos estudios de F´ısica te´ orica que podr´ıan avalar este tipo de ideas.

Fuentes y referencias: Noticia en Physicsworld.

Copia art´ıculo original.

Luz oscura iluminando materia oscura.

ESPACIO

El espacio un poco m´as accesible Tres nuevos resultados acercan al ser humano a la estaci´on espacial, a Marte, a la Luna y a otros lugares del Sistema Solar.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Concepci´ on art´ıstica de una nave impulsada por un motor VASIMR. Foto: Ad Astra Rocket Company.

Varias noticias surgidas estos d´ıas nos hacen pensar que el espacio exterior y la exploraci´ on espacial est´ an ya un poco m´ as cerca.

La raz´ on por la que no volvemos a la Luna, no establecemos una colonia all´ı o exploramos el sistema solar de una manera tan lenta es sobre todo porque es muy caro y utilizamos una tecnolog´ıa muy anticuada. B´ asicamente seguimos utilizando la misma tecnolog´ıa cohete de hace 50 a˜ nos, pero ya se est´ an dando t´ımidos pasos en otras direcciones.

Por un lado est´ a el problema de colocar cargas en ´orbita baja. Esto es necesario para abastecer la estaci´on espacial, colocar sat´elites en ´ orbita baja o, a partir de ese punto, subirlos a ´ orbitas m´ as alejadas o incluso abandonar la Tierra. c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

Pero hacer estas cosas sale muy caro porque utilizamos tecnolog´ıa cohete. Utilizar un ascensor espacial saldr´ıa mucho m´as barato, pero esto es ahora (y probablemente lo ser´a por siempre) ciencia ficci´on. Aunque quiz´ as la ciencia ficci´on del pasado nos eche una mano al respecto. ¿Qu´e tal el ca˜ n´on de Julio Verne? Tal cual no funcionar´ıa, pero seg´ un John Hunter con algunas modificaciones la idea s´ı podr´ıa funcionar, al menos para lanzar cargas a ´ orbita baja.

El concepto viene de un ca˜ n´on de hidr´ogeno comprimido de 47 metros que este f´ısico ayud´o a construir en el Lawrence Livermore National Laboratory. El ca˜ n´ on era capaz de lanzar proyectiles de unos pocos kilogramos a 3 km/s.

Ahora se ha juntado con otros colegas para fundar en San Diego la compa˜ n´ıa Quicklaunch, que pretender desarrollar esta tecnolog´ıa hasta alcanzar su viabilidad comercial, seg´ un informa NewScientist.

Seg´ un los nuevos dise˜ nos, presentados en Boston durante el congreso Space Investment Summit, un ca˜ n´ on de 1100 metros de longitud ser´ıa capaz de lanzar cargas de 450 kilogramos a 6 km/s. Como esta velocidad no es suficiente como para situar dicha carga en ´orbita baja (LEO), un peque˜ no cohete terminar´ıa el trabajo.

Lo mejor es que con este sistema el precio por kilogramo situado en LEO ser´ıa diez veces menor que con la tecnolog´ıa actual. Aunque estiman el coste de construcci´ on del sistema en 500 millones de d´olares.

Lo malo es que la aceleraci´on tan brutal en el interior del proyectil destruir´ıa cualquier carga delicada y matar´ıa a cualquier persona. Sin embargo, este sistema podr´ıa abastecer de combustible a la estaci´on espacial o situar cargas robustas en ´orbita. Otro escollo es el calor generado por la fricci´on con la atm´osfera, aunque seg´ un los

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proponentes se podr´ıa solucionar con un buen escudo y gracias al corto periodo tiempo que el proyectil necesita para cruzar la atm´ osfera. Su velocidad no obstante se ver´ıa reducida en 0,5 km/s debido a esta fricci´ on atmosf´erica.

Tambi´en se podr´ıa instalar en la Luna donde no hay atm´ osfera y por tanto no hay fricci´ on atmosf´erica. Hasta cierto punto esta idea recuerda la tecnolog´ıa del ca˜ n´on electromagn´etico que de vez en cuando tambi´en parece resucitar, aunque u ´ltimamente lo hace como arma a bordo de barcos de guerra.

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La segunda noticia proviene de la compa˜ n´ıa Ad Astra Rocket que est´a desarrollando un motor a plasma desde hace unos a˜ nos: el VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket). En una prueba en c´ amara de vac´ıo realizada recientemente han conseguido batir una marca de 201 kw de potencia con su modelo VX-200. Este motor, como ya vimos en estas p´aginas, acelera un plasma de arg´on a altas velocidades gracias a campos electromagn´eticos.

Seg´ un John Hunter el ca˜ no ´n de Julio Verne podr´ıa funcionar con algunas modificaciones, al menos para lanzar cargas a o ´rbita baja.

Este mismo motor podr´ıa ser acoplado a la estaci´on espacial para darle impulsos peri´ odicos (y as´ı evitar su ca´ıda) con muy poco combustible y alimentado con electricidad procedente de paneles solares. Ese sistema abaratar´ıa mucho los gastos de mantenimiento de la estaci´ on espacial.

En lugar de las 7,5 toneladas anuales de combustible que se consumen en la actualidad se necesitar´ıa s´ olo 0,3 toneladas de arg´ on para realizar el mismo trabajo.

Este motor, a esa potencia de consumo, produce un empuje de unos 5 newtons que, aunque parezca peque˜ no, es suficiente para llevar dos toneladas de carga desde las cercan´ıas del Sol hasta J´ upiter en 18 meses.

La NASA ha efectuado una serie de pasos cr´ıtico hacia el desarrollo de un generador nuclear de fisi´on del tama˜ no de un cubo de basura. Este sistema estar´ıa alimentado con uranio enriquecido y basado en reacciones en cadena de fisi´on nuclear, en lugar de hacerlo en la desintegraci´ on espont´anea de is´otopos de plutonio, como ven´ıa siendo el caso de las sondas enviadas al sistema solar exterior.

En este paso, en el que no se ha empleado material radiactivo, se ha querido comprobar el sistema t´ermico que obtendr´a la energ´ıa a partir del calor generado por la fisi´on nuclear. Parad´ojicamente se basa en un motor Stirling como el empleado en algunos sistemas de energ´ıa solar t´ermica terrestre y que hemos cubierto en NeoFronUn sistema VASIMR abaratar´ıa mucho los gastos tera alguna vez. El concepto de motor de Stirling se basa en dise˜ nos de motores de combusti´on externa del siglo XIX de mantenimiento de la estaci´ on espacial. . realizador por Robert Stirling. Los ciclos de expansi´ on de Una versi´ on mayor de este tipo de motor, de entre 10 y un gas en un circuito cerrado permiten transformar calor 20 Megavatios, permitir´ıa hacer un viaje r´ apido a Marte de en movimiento y a partir de ´este y un generador el´ectrico 40 d´ıas, disminuyendo as´ı la exposici´ on de los astronautas puede obtener energ´ıa el´ectrica. a la lesiva radiaci´ on espacial (el factor m´ as limitante ahora mismo para un viaje a Marte adem´ as del econ´ omico).

Tambi´en podr´ıa servir para desviar asteroides peligroEl concepto de motor de Stirling se basa en sos cuyas ´ orbitas se acerquen en exceso a la Terrestre y dise˜ nos de motores de combusti´ on externa del evitar as´ı una colisi´ on. siglo XIX realizador por Robert Stirling.

El competidor m´ as cercano a este motor es el impulsor Hall de 50 kw de la NASA que acelera iones a alta veloEn las pruebas efectuadas tambi´en se trataban de tescidad como chorro de propulsi´ on. Sin embargo, se dej´o de tar los materiales empleados y la transferencia de calor en desarrollar en 2005 debido a recortes presupuestarios. el sistema.

Aunque hay otros motores i´ onicos funcionando en el esEl pr´oximo paso ser´a la prueba en 2012 de un prototipacio para acelerar sondas espaciales, su potencia es muy po que a´ une radiador t´ermico, motor Stirling y generador inferior a la de estos casos. el´ e ctrico, pero sin el reactor nuclear propiamente dicho.

La compa˜ n´ıa espera probar su VASIMR en el espacio Un sistema nuclear de este tipo, y del tama˜ no mencioel pr´ oximo a˜ no con vistas a ser utilizado en la estaci´on nado, proporcionar´ ıa unos 40 kw de potencia el´ e ctrica, que espacial para 2013. ser´ ıa suficiente para alimentar una base lunar o marciana.

Pero si queremos aplicaciones de gran potencia, como Para otras aplicaciones se podr´ ıa utilizar una bater´ ıa de la misi´ on corta a Marte, el VASIMR no puede ser alimenestos generadores o escalar el sistema a un tama˜ n o a uno tado con energ´ıa solar, sobre todo en misiones alejadas del mayor. sistema solar interior. En ese caso se necesita alimentaci´on nuclear.

Fuentes y referencias: La tercera noticia versa precisamente sobre el desarro- Nota de prensa en pdf. llo de un futuro generador nuclear espacial que alimente Nota de la NASA de corriente el´ectrica este tipo de sistemas de propulsi´on ¿C´omo ir a Marte? o provea de energ´ıa a una hipot´etica base lunar.

Alto rendimiento en energ´ıa solar t´ermica.

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Qu´ımica estelar y exoplanetas rocosos La firma qu´ımica de las estrellas podr´ıa ayudar a identificar sistemas solares donde haya planetas de tipo terrestre.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Seg´ un un grupo de astr´ onomos nuevos an´ alisis sobre la composici´ on del Sol podr´ıan proporcionar nuevos m´etodos de detectar planetas similares a la Tierra orbitando otras estrellas.

Ya conocemos la existencia de cientos de exoplanetas, pero, debido a los sistema actuales de detecci´on, y a la espera de los resultados de la misi´on Kepler, casi todos son gigantes gaseosos como J´ upiter, en donde se supone

que no puede haber vida. Puede que tengan compa˜ neros de tipo rocoso o puede que no sea as´ı. Si es el segundo caso una nueva teor´ıa trata de explicar la raz´on.

Interpretaci´ on art´ıstica de un exoplaneta (NASA)

Estos investigadores, dirigidos por Jorge Mel´endez de la Universidad de Oporto, creen que la composici´ on qu´ımica del Sol puede que est´e relacionada con la formaci´ on de planetas de tipo rocoso. Adem´ as, esta firma qu´ımica, observable en su espectro, podr´ıa servir para identificar posibles sistemas solares similares al nuestro, con presencia planetas rocosos. Su teor´ıa ha sido publicada en Astrophysical Journal Letters.

Quiz´ as lo m´ as interesante de la idea, seg´ un Martin Asplund del Instituto Max Planck, sea que el Alfa centauri A es una estrella muy similar al Sol y sus posibles planetas podr´ıan ser pronto observados directamente gracias a los poco m´ as de 4 a˜ nos luz que nos separan de ella.

El equipo tuvo esta idea al comparar los espectros de 11 estrellas similares al Sol y 10 estrellas un poco menos similares con el telescopio Magallanes del observatorio Las Campanas en Chile y el telescopio Keck en Hawaii.

Aunque en estudios previos se suger´ıa que la composici´ on del Sol es t´ıpica, Mel´endez y Asplund sostienen que la composici´ on del Sol es inusual.

Si la comparamos con sus gemelos tiene la misma cantidad de elementos ligeros, como ox´ıgeno o carbono, que elementos m´as pesados como aluminio, hierro o n´ıquel, y muestra una abundancia de entre un 10 % a un 20 % menor.

La distribuci´ on de elementos se correlaciona fuertemente con sus temperaturas de condensaci´ on.

Apuntan que esta distribuci´on de elementos se correlaciona fuertemente con sus temperaturas de condensaci´ on y sugieren que una alta temperatura de condensaci´on estuvo implicada en el proceso de formaci´on del sistema solar. El escenario que proponen es que durante la formaci´on del Sol parte del gas se condens´o en polvo que finalmente dio lugar a los planetas.

Un 10 % ´o 20 % de las estrellas estudiadas tienen una qu´ımica que se parece a la solar. Sin embargo, seg´ un Mel´endez, las estrellas con planetas gigantes no son qu´ımicamente similares al Sol. Otra caracter´ıstica especial del Sistema Solar es que el Sol, al care-

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cer de elementos refractarios, podr´ıa haber facilitado la presencia de planetas rocosos. Por ejemplo, la masa total de los elementos perdidos por el Sol es similar al total encontrado en los planetas rocosos. Adem´as, la corteza terrestre contiene relativamente menos elementos ligeros y m´ as refractarios comparados con el Sol. Sin embargo, Jos´e Robles, del Kennedy Space Centre en Florida, duda de esta interpretaci´on. Seg´ un ´el, aunque las medidas realizadas por Mel´endez son muy buenas, se sabe que la presencia de elementos ligeros vol´atiles en las estrellas var´ıa y la ausencia relativa de elementos refractarios en el Sol puede deberse precisamente a la p´erdida de los primeros.

El equipo de Mel´endez va ahora a estudiar 100 estrellas en busca de similitudes con el Sol. Si tienen raz´ on el Sol, y por tanto tambi´en el Sistema Solar, ser´ıa un lugar especial, de los pocos con planetas tel´ uricos. Aunque como hay tantas estrellas en la galaxia, no deber´ıa de ser dif´ıcil encontrar planetas de tipo terrestre, m´ axime si podemos identificarlos f´acilmente por el espectro de su estrella.

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Retraso para LIFE El retraso en la misi´on rusa a Fobos pospone los posibles resultados del experimento LIFE en dos a˜ nos m´as.

J. J. Moreno, NeoFronteras

previsto enviar a la luna marciana Fobos. La noticia sirve como excusa para hablar de un bonito experimento que se va llevar a cabo esta misi´on y que ha sido dise˜ nado por la Sociedad Planetaria. El experimento se llama LIFE (Living Interplanetary Flight Experiment) y tratar´a de estudiar, cuando finalmente vuele en 2011, la habilidad de diversas formas simples de vida para sobrevivir en el espacio profundo. Los objetivos principales de la mion son otros (principalmente recoger El biom´ odulo del experimento LI- si´ muestras de suelo), pero este peque˜ no FE. Foto: Bruce Betts, The Planem´ o dulo nos puede ayudar a saber sotary Society. bre las posibilidades de un viaje triLa agencia espacial rusa retras´ o en pulado a Marte y sobre la posibilidad septiembre pasado la misi´ on que ten´ıa de que se d´e o no la transpermia.

Los retrasos en las misiones marcianas son habituales. Adem´ as, como la ventana de lanzamiento se da cada 26 meses hay que esperar m´ as de dos a˜ nos para la siguiente oportunidad.

Aunque en los meses anteriores el equipo ruso de la misi´on hizo un gran esfuerzo para llegar a la ventana de octubre, al final no pudo ser y habr´ a que esperar. La Sociedad Planetaria reconoce que es mejor que se tenga que esperar para tener una misi´ on exitosa que improvisar un lanzamiento que puede significar un fracaso, aunque ten´ıan muchas ganas de ver los resultados del experimento LIFE.

Dibujo en donde se explican las distintas partes del biom´ odulo del experimento LIFE. Foto: The Planetary Society. c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

NeoFronteras Trimestral La misi´ on a Phobos-Grunt pretende recoger muestras del sat´elite natural de Marte Fobos y traerlas a la Tierra. Es la u ´nica misi´ on espacial programada que permite la realizaci´ on de un experimento como LIFE. Adem´ as del biom´ odulo que ir´ a en la sonda, en tierra se conservar´ an dos copias de control de este biom´ odulo.

Todas estar´ an cargadas de microorganismos y formas de vida sencilla como los tard´ıgrados. Ya se ha demostrado la resistencia de los tard´ıgrados a las condiciones de vac´ıo y radiaci´ on intensa, sobre todo gracias a una misi´ on espacial realizada en 2007. El biom´ odulo porta 30 muestras y pesa 100 gramos.

En ´el est´ an representados tres dominios de la vida: bacteria, eucariotas y arqueas.

La idea es que el m´ odulo viajero simule las condiciones de un meteorito que transporta formas de vida de un planeta otro en un fen´ omeno que podemos denominar transpermia.

Se sabe que algunos impactos de

Espacio meteoritos expulsan rocas al espacio exterior que eventualmente pueden caer en otros lugares del sistema solar como otros meteoritos. En experimentos realizados en el pasado se demostr´ o que algunos microorganismos pueden sobrevivir al impacto y a las fuertes desaceleraciones que se dan en este tipo de eventos.

En este nuevo experimento se probar´ a por primera vez si la vida puede sobrevivir en el espacio profundo durante a˜ nos (similares misiones a la Luna s´ olo duraron unas pocos semanas), de manera similar a como lo har´ıa en un meteorito. Aunque tambi´en se han realizado este tipo de experimentos prolongados en ´orbita terrestre, hay que recordar que esas formas de vida estaban bajo el paraguas protector de la magnetosfera terrestre. Algo que no se da en un viaje a Marte, en el cual las radiaciones pueden ser letales.

Despu´es de un viaje de 10 meses el biom´ odulo llegar´a a Fobos, despu´es los organismos sobrevivientes espera-

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ran en ´el hasta que regresen, junto con muestras de suelo de la luna Fobos, a la Tierra. La duraci´on total de viaje de ida y vuelta ser´a de 34 meses.

Una vez aqu´ı los cient´ıficos abrir´ an el biom´odulo y comprobar´an qu´e organismos han sobrevivido al viaje.

De momento los m´odulos actuales permanecer´an sellados (ya estaban preparados para ser utilizados) hasta que se decida qu´e hacer con ellos durante estos dos a˜ nos. Es de suponer que se preparen otros nuevos para esas fechas.

La Sociedad Planetaria es una organizaci´on privada sin ´animo de lucro fundada por Carl Sagan y hasta el momento tiene miembros en 125 pa´ıses.

Fuentes y referencias: Nota de prensa 1.

Nota de prensa 2.

Supervivencia de tard´ıgrados a condiciones espaciales. ¿Sembr´o la Tierra vida en el sistema solar?

ESPACIO

Sobre la supernova m´as lejana Publican los resultados del an´alisis de la supernova m´as lejana registrada hasta la fecha. Al parecer no pertenece a la primera generaci´on de estrellas.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Hay estallidos gamma tan potentes que cuesta imaginar. Uno de los m´ as interesantes sucedidos recientemente es el denominado GRB 090423 y que ha batido la marca como el objeto m´ as lejano conocido hasta la fecha, situ´ andose a 13100 millones de a˜ nos luz de distancia (un corrimiento al rojo de 8,2).

Para hacernos una idea de importancia de este descubrimiento hay que remontarse al Big Bang. Seg´ un creemos, el Universo tiene una edad de unos 13700 millones de a˜ nos m´as o menos. Despu´es del propio Big Bang, y durante unos 400.000 a˜ nos, el estado del universo era de plasma y, por tanto, la luz no lo pod´ıa cruzar. El Universo era opaco a la luz. Despu´es de ese momento, seg´ un el Universo se enfriaba, los electrones libres fueron atrapados por los n´ ucleos cre´andose atomos neutros y los fotones primor´ diales creados en el propio Big Bang pudieron ser por fin libres (o los que se recrearon a partir de ellos). A esta etapa la llamamos la de la recombinaci´ on y en ella el Universo se hizo transparente por primera vez en su historia. Hay diez ´ordenes de magnitud m´ as fotones primordiales que protones en el Universo y ahora constituyen lo que denominamos fondo c´osmico de microondas (FCM).

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Despu´es no se gener´o m´as luz durante un tiempo hasta que la primera generaci´on de estrellas empez´ o a brillar. En el momento actual carecemos de telescopios lo suficientemente potentes como para poder captar la luz de esas primeras estrellas. De hecho, tenemos mapas del Universo muy deficientes en los que s´olo conocemos los c´ umulos de galaxias m´as cercanos a nosotros. Gracias a las fotos Deep Field del telescopio Hubble se cuenta, eso s´ı, con un par de vistazos al Universo remoto, fotos para las que se necesit´o exposiciones de muchos d´ıas de duraci´on. En esas fotos ya hay galaxias que son bastante posteriores a la primera generaci´on de estrellas.

Las estrellas masivas tienen una vida corta y unos pocos millones de a˜ nos despu´es de su formaci´on explotan en forma de supernovas, explosiones de las que a veces podemos captar rayos gamma que son producidos en un proceso no totalmente aclara-

NeoFronteras Trimestral do. Cada semana se dan dos o tres estallidos de rayos gamma o GRBs en sus siglas en ingl´es, algunos asociados a explosiones de tipo supernova. Algunas de esas estrellas de la primera generaci´ on debieron de estallar como explosiones de supernovas y hay esperanzas de poder registrarlo alg´ un d´ıa.

En primera aproximaci´ on* podemos considerar que estamos en el centro del Universo visible y que ´este tiene un radio de unos 13700 millones de a˜ nos luz. Es decir, m´ as o menos, la distancia que a la luz le ha dado tiempo recorrer en los 13700 millones de a˜ nos transcurridos desde que se produjo la recombinaci´ on. Si podemos observar un fen´ omeno situado 13100 millones de a˜ nos luz estamos hablando de algo que ocurri´ o hace 13100 millones de a˜ nos y por tanto relacionado quiz´ as con las primeras generaciones de estrellas.

Distribuci´ on de los estallidos gamma.

En este caso, la luz de un evento de tipo supernova se registr´ o el pasado 23 de abril, pero se calcula que estuvo viajando durante todo ese tiempo. Los fotones gamma de ese evento fueron registrados por el sat´elite Swift y r´ apidamente se puso en marcha el sistema de alerta temprana para este tipo de sucesos. En los siguientes minutos ya hab´ıa telescopios convencionales (pero alguno entre los m´ as grandes que actualmente hay) en tierra apuntando a ese punto del cielo para registrar m´ as informaci´ on y ver la contrapartida ´ optica de ese estallido gamma, en este caso situada en el infrarrojo, ya que la expansi´ on cosmol´ ogica hab´ıa corrido al rojo todas las frecuencias emitidas por suceso.

Espacio Gracias a la informaci´on recogida se pudo averiguar que el estallido supernova que produjo este estallido se dio en la “Edad oscura” del Universo, unos 600 millones de a˜ nos despu´es del Big Bang, cuando el Universo ten´ıa una edad de un 5 % la actual.

En esa ´epoca la luz emitida por las estrellas y este tipo de eventos deb´ıa de reionizar el medio material en un Universo que todav´ıa estaba bastante caliente, lo que dificulta su estudio.

Seg´ un se registren m´as fen´omenos de este tipo sabremos m´as acerca de este fen´ omeno de reinoizaci´on y su historia.

La marca anterior la ostentaba GRB 090423 con un corrimiento al rojo de z=6,7, lo que equivale a una distancia 180 millones de a˜ nos luz m´as cercana.

Cada semana se dan dos o tres estallidos de rayos gamma.

Dos estudios sobre los resultados de este evento han sido publicados recientemente en Nature. El an´alisis espectral de la luz procedente de este evento sugiere que a pesar de su proximidad al Big Bang la estrella progenitora de esta explosi´on de supernova no pertenece a la primera generaci´on estelar.

Se estima que la densidad de estrellas en esa ´epoca era lo suficientemente grande como para esperar la detecci´ on m´ as fen´omenos de este tipo en el futuro, incluso de estrellas supernovas pertenecientes a la primera generaci´ on. Tambi´en se espera mejorar el sistema de alerta y colaboraci´on para as´ı tomar espectros muy r´apidamente y aumentar la calidad de los datos disponibles.

As´ı que un d´ıa de estos recibiremos probablemente la luz de alguna estrella primordial explotando como supernova en un momento en el que ni la Tierra ni nuestra galaxia exist´ıan, envi´ andonos un mensaje que ha tardado casi la edad del Universo en llegarnos.

2009 Edici´ on de oto˜ no 9 / 108

par´ametros conocidos de ´el se puede traducir este corrimiento al rojo a distancia. Estos par´ametros, como la constante de Hubble, no se conocen con exactitud, por lo que las cifras que se dan no son exactas.

Contrapartida infrarroja de GRB 090423. Foto: Gemini Observatory, NSF, AURA, D Fox, A Cucchiara (Penn State Univ.) y E Berger (Harvard Univ.).

Adem´as, hay que tener en cuenta que durante todo este tiempo el Universo ha estado expandi´endose y por tanto el borde el Universo visible (el FCM) debe de encontrarse ya a unos 46.000 millones de a˜ nos luz de nosotros.

Por cierto, si el lector encuentra otras fuentes sobre este evento en la que se mencionan otros n´ umeros en cuento a distancia o edad, no se preocupe. Es normal que puedan ser diferentes, porque el error en este tipo de medidas suele ser bastante apreciable.

Fuentes y referencias: Noticia en Science.

Art´ıculo original en Science (resumen)..

Art´ıculo original en Nature (resumen).

Art´ıculo original en Nature (resumen).

Video.

Imagen cabecera: Imagen en falso co* En realidad en Astrof´ısica no se lor en rayos X (naranja), ultraviolehabla de una distancia determinada ta (azul) y ´optico (verde) tomada por a la que se encuentran estos cuerpos, Swift y que cubre 6,3 minutos de arco. sino de corrimiento al rojo. Bajo el Foto: Harvard-Smithsonian Center for modelo est´andar de Big Bang y los Astrophysics.

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NeoFronteras Trimestral

Espacio

2009 Edici´ on de oto˜ no 10 / 108

ESPACIO

Kepler tiene problemas El telescopio espacial Kepler, especializado en la b´ usqueda de exoplanetas, tiene problemas con tres de sus amplificadores, por lo que se retrasa el posible hallazgo de planetas similares a la Tierra.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Impresi´ on art´ıstica. Foto: NASA.

El telescopio Kepler fue lanzado en marzo de este a˜ no con la misi´ on de encontrar planetas extrasolares, incluso alguno de tama˜ no terrestre. B´ asicamente vigila una peque˜ na regi´ on del cielo constantemente a la espera de ver parpadear alguna las 100.000 estrella que hay all´ı. Si eso ocurre es que alg´ un planeta ha pasado por el disco de su estrella seg´ un nuestra perspectiva, fen´ omeno conocido como tr´ ansito.

Sin embargo, no podr´ a encontrar ning´ un planeta como la Tierra hasta 2011, seg´ un el equipo de la misi´ on. La raz´ on de este retraso se debe a unos amplificadores ruidosos de la electr´ onica del telescopio.

Este equipo compite con la misi´ on europea Corot y los telescopios convencionales en ser los primeros en detectar el primer exoplaneta de tama˜ no similar a la Tierra. Actualmente la t´ecnica de medida de velocidad radial por Doppler, con la que se han detec-

tado la mayor´ıa de los m´as de 400 exoplanetas conocidos, prima la detecci´on de planetas masivos. Sin embargo, la precisi´ on de los espect´ometros pronto alcanzaran la sensibilidad suficiente como para detectar planetas de masa similar a la terrestre.

Seg´ un el investigador principal de esta misi´ on, William Borucki, no van a poder detectar planetas de tipo terrestre en la zona habitable hasta que solucionen este problema.

Esperan resolver el problema para 2011 Los tres amplificadores ruidosos pertenecen a los que se encargan de amplificar la se˜ nal de los CCD (el sistema cuenta con 42 CCD) que forman el coraz´ on del telescopio de un metro de abertura. La informaci´on de cada CCD es dividida en dos y enviada por dos canales distintos, sumando en total 84 canales de datos. Tres canales de esos 84 son los que est´an controlados por estos amplificadores, que introducen ruido electr´onico y compromete la “visi´on” del telescopio. Aunque s´ olo afecta a una porci´on peque˜ na de los datos, los miembros del equipo tienen que solucionarlo. Lo har´an con software, ya que hacerlo a mano es inviable. Esperan resolver el problema para 2011.

Los amplificadores ruidosos fueron detectados en tierra antes del lanzamiento y todo el mundo estaba preocupado al respecto, pero al final pen-

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saron que era m´as arriesgado abrir las entra˜ nas del telescopio que lanzarlo as´ı y solucionar el problema despu´es.

En realidad el problema es m´ as bien estad´ıstico y depende si la mala suerte hace caer a alguno de estos planetas sobre la parte comprometida de los CCD, pues entonces no ser´ıan detectados.

Boruki se˜ nala que el equipo probablemente tendr´a que esperar al menos tres a˜ nos para detectar un planeta rocoso en la zona habitable. Los astr´onomos t´ıpicamente esperan a detectar tres tr´ansitos antes de confirmar la presencia de un planeta por esta t´ecnica. Como la Tierra tarda un a˜ no en completar una ´orbita, si buscamos algo similar habr´a que esperar tres a˜ nos. Aunque tambi´en puede darse la situaci´on en la que un planeta de este tipo orbite mucho m´as cerca de su estrella en la zona habitable de la misma si la estrella es m´as d´ebil. En ese caso se podr´ıa detectar antes, incluso s´olo en unos meses.

No todo son malas noticias. Las estrellas vigiladas por Kepler son intr´ınsecamente menos variables de lo que se pensaba por lo que ser´ a m´ as f´acil detectar tr´ansitos.

Una vez m´as hay que esperar.

Fuentes y referencias: Noticia en Nature.

En busca de exoplanetas propicios para la vida. ¿Encontrar´a Kepler lunas habitables?

NeoFronteras Trimestral

Espacio

2009 Edici´ on de oto˜ no 11 / 108

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Estrellas primordiales de materia oscura Proponen la existencia de estrellas primordiales de materia oscura. Al igual que las ordinarias emitir´ıan luz.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Algo se ha especulado sobre la primera generaci´ on de estrellas, sobre todo c´ omo explicar su formaci´ on y funcionamiento en las condiciones del Universo primitivo. Pero desde hace s´ olo unos pocos a˜ nos se viene teorizando sobre las estrellas de materia oscura o black stars. En un art´ıculo publicado el pasado octubre, Katherine Freese, Peter Bodenheimer, Paolo Gondolo y Douglas Spolyar especulan que entre las primeras estrellas podr´ıa haber habido tambi´en este tipo de estrellas ex´ oticas, muy distintas de las que conocemos en la actualidad.

Pese a su nombre, este tipo de estrellas emitir´ıan luz ordinaria, pero, en lugar de estar basadas en reacciones de fusi´ on nuclear para producir energ´ıa, se basar´ıan en la aniquilaci´ on part´ıcula-antipart´ıcula de WIMPs (part´ıculas d´ebilmente interactuantes propuestas por algunas teor´ıas de altas energ´ıas).

Basta pasearse por el repositorio arXiv para encontrarse con bastantes art´ıculos acerca del asunto. En el caso de este estudio te´ orico que ahora relatamos se trata de explicar cosas como la materia oscura, los agujeros negros supermasivos y otros fen´ omenos astrof´ısicos utilizando modelos te´ oricos de estrellas de materia oscura.

Seg´ un los autores del art´ıculo, 200 millones despu´es del Big Bang la densidad de materia oscura era mucho m´ as alta que en la actualidad y sugieren que se podr´ıan haber formado este tipo de estrellas en el centro de los halos de materia oscura, que se suponen que son los precursores de los c´ umulos de galaxias (la materia ordinaria, m´ as escasa, se vio atra´ıda gravitatoriamente y se agreg´ o gracias a estos halos).

Con el tiempo estos objetos pudieron haber incorporado m´ as materia oscura por acreci´ on, aumentando en masa y en tama˜ no. Con la masa suficiente se pudo llegar a un equilibrio hidrost´ atico entre gravedad y el calor producido por la aniquilaci´ on de las

WIMPs de manera similar a las estrellas ordinarias. En este caso, como el proceso de aniquilaci´on produce mucha energ´ıa comparado con la fusi´on, s´ olo una peque˜ na cantidad de materia oscura ser´ıa necesaria para mantener el sistema caliente y en equilibrio, gener´ andose luz corriente formada por fotones ordinarios (no fotones oscuros como se propone en otros modelos).

Seg´ un sus c´alculos este tipo de objetos ser´ıan muy grandes, muy brillantes, del orden de una unidad astron´ omica o m´as, ser´ıan relativamente fr´ıos (10.000 kelvins) y tendr´ıan un aspecto similar al de una estrella corriente pero miles o millones de veces m´ as masivos que el Sol. Con el aporte de m´ as materia oscura de los alrededores este tipo de estrellas crecer´ıan sin parar. Pero con el tiempo algunas de estas estrellas de materia oscura ser´ıan expulsadas de sus localizaciones en el centro de los halos, qued´andose sin el combustible (materia oscura) necesario para mantener el calor interno. Despu´es pasar´ıan a una fase de fusi´ on nuclear ordinaria y finalmente colapsar´ıan en agujeros negros. Los autores creen que estos agujeros negros podr´ıan explicar los agujeros negros supermasivos que hay en el centro de las galaxias y que, de momento, son objetos para los que no se dispone de una explicaci´on convincente en cuanto a su origen. Quiz´as los restos apagados de estas estrellas, en forma de agujeros negros, hicieron de semillas para estos agujeros negros supermasivos gal´acticos.

Calculan que la vida media de este tipo de estrellas va de un mill´on de a˜ nos a miles de millones de a˜ nos.

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Quiz´as todav´ıa quede alguna de estas estrellas en funcionamiento hoy en d´ıa.

Afortunadamente esta teor´ıa no est´a falta de comprobaci´on experimental. Como ya sabemos, debido a la velocidad finita de la luz, cuanto m´ as lejos miremos m´as atr´as en tiempo podemos observar. Los autores predicen que ser´ıa posible detectar estos objetos primordiales con la pr´oxima generaci´on de telescopios, que podr´ıan explorar el borde del Universo justo en el momento en el que aparecieron las primeras estrellas.

A diferencia de las estrellas ordinarias de la secuencia principal, estas estrellas ser´ıan m´as grandes y m´ as fr´ıas. Como punto de comparaci´ on se podr´ıan utilizar estrellas corrientes de la primera generaci´on, que explotaban como supernovas en esa ´epoca y que enriquecieron el medio interestelar con proporciones precisas de determinados elementos. Se espera que en los pr´oximos cinco a˜ nos se puedan medir estas abundancias relativas de elementos. Por otro lado, las estrellas de materia oscura al no utilizar fusi´ on nuclear no producir´ıan ese enriquecimiento.

Lo interesante es que si se logra encontrar algunos ejemplos de este tipo de estrellas ex´oticas (algo ya revolucionario en s´ı mismo) se podr´ıan saber m´as cosas sobre la materia oscura per se. Recordemos que la naturaleza de la materia oscura es, a d´ıa de hoy, un enigma y ni siquiera se ha detectado una sola part´ıcula WIMP directamente.

Aunque lo m´as probable es que quede como una idea te´orica m´ as, de las muchas que se proponen y que no se confirman experimentalmente.

Fuentes y referencias: Art´ıculo original (resumen).

Copia art´ıculo original.

Foto cabecera: ilustraci´on art´ıstica (NASA).

NeoFronteras Trimestral

Espacio

2009 Edici´ on de oto˜ no 12 / 108

ESPACIO

Atm´osfera de carbono en estrella de neutrones Seg´ un un estudio la estrella de neutrones de Casiopea A podr´ıa tener una atm´osfera compuesta por carbono.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Foto del tomada por Chandra de Casiopea A y dibujo de la estrella de neutrones de su centro. Foto e ilustraci´ on: NASA, CXC, Southampton, W. Ho et al, M.Weiss.

Todos ya conocemos la evoluci´ on estelar de las estrellas masivas. Despu´es de unos pocos millones de a˜ nos consumiendo hidr´ ogeno, se pasa a fusionar helio que dura un mill´ on de a˜ nos m´ as, despu´es se fusiona carbono, ox´ıgeno, ne´ on, magnesio y finalmente silicio que produce hierro. Es decir, la estrella alcanza una estructura como la de una cebolla, en la que en cada capa se fusionan elementos cada vez m´ as pesados cada vez m´ as r´ apidamente. En el centro hay un coraz´ on de hierro que s´ olo tarda un d´ıa en formarse.

Pero el hierro no produce energ´ıa al fusionarse, as´ı que a falta de energ´ıa la estrella implosiona. Esto hace que el n´ ucleo de hierro se caliente hasta los 10.000 millones de grados kelvin, lo que produce la fotodesintegraci´ on de hierro. Entonces, cuando ya no se puede comprimir m´as, las capas exteriores rebotan produci´endose una explosi´on que ilumina toda la galaxia. Es lo que se llama una supernova de tipo II. Lo queda despu´es es un remanente de supernova, una nube de gas en expansi´ on hecha jirones, y una estrella de neutrones o un agujero negro en el centro.

Supongamos que estamos en el caso en el queda una estrella de neutrones. Este tipo de objetos son muy peque˜ nos, del orden del tama˜ no de una ciudad, e incre´ıblemente densos. Son como n´ ucleos at´ omicos, con la misma densidad. S´ olo el principio de exclusi´ on impide que los neutrones (fermiones) que compone su interior colapsen por efecto de la gravedad. Se cree que las estrellas de neutrones est´ an cubiertas por una corteza de hierro y se ha especulado con monta˜ nas de hierro de un mil´ımetro de altura que constar´ıa miles de veces m´ as trabajo de subir que el Everest.

Adem´ as, el campo magn´etico de las estrellas de neutrones es muy fuerte. A lo largo de su eje magn´etico se aceleran part´ıculas que producen potentes haces de ondas c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

electromagn´eticas.

Como el eje de giro no suele coincidir con el eje magn´etico, el efecto que se produce es similar a un faro y bajo nuestro punto de vista las estrellas de neutrones parpadean, a veces incluso en periodos del orden del milisegundo. Es lo que llamamos pulsar. Es muy dif´ıcil imaginar un objeto de 15 kil´ometros de di´ametro y masa estelar girar cientos de veces por segundo, pero, a veces, as´ı es.

Por eso hubo cierta sorpresa cuando el telescopio de rayos X Chandra ech´o un vistazo al remanente de supernova Casipea A en 1999 durante su primera luz y encontr´ o que la estrella de neutrones que hab´ıa ah´ı (a no ser que hubiera un agujero negro se esperaba encontrar una estrella de neutrones) no parpadeaba. Casiopea A se encuentra a 11.000 a˜ nos luz de distancia de nosotros.

Ahora investigadores canadienses y brit´anicos han encontrado una explicaci´on para este comportamiento: la estrella de neutrones de Casiopea A tiene una atm´ osfera de carbono.

Casiopea A es muy joven, pues s´olo han pasado 330 a˜ nos desde que explot´o la supernova que la form´ o. Puede que en lugar de estar rodeada por hidr´ogeno, como el las estrellas de neutrones m´as viejas, lo est´e por carbono.

Craig Heinke de University of Alberta y Wynn Ho de Southampton University llegan a este resultado despu´es de comparar los espectros proporcionados por Chandra con modelos te´oricos. Se cre´ıa que el tama˜ no de este objeto era demasiado peque˜ no, pero result´o que todo encajaba bien si se supon´ıa un tama˜ no de unos 8-17 km (habitual en este tipo de objetos) y una atm´osfera de carbono.

El campo gravitatorio es tan intenso que los elementos est´an estratificados. Por eso el carbono podr´ıa formar la atm´osfera de esta estrella y por encima haber hidr´ ogeno.

Es la primera vez que se deduce la existencia de una atm´osfera de carbono en una estrella de neutrones, aunque no se esperaba algo as´ı.

La temperatura en la superficie de este objeto es elevada, de unos 1,6 × 10 6 K, no tanto como los fabulosos miles de millones de grados que se alcanzaron justo despu´es de la explosi´on de supernova, pero es suficiente como para calentar un atm´osfera de carbono de s´olo 10 cm de grosor.

Pero esta situaci´on no durar´a mucho. Estos investigadores creen que un campo gravitatorio tan intenso dar´a cuenta de esta atm´osfera y har´a que desaparezca en 1000 ´o 2000 a˜ nos. Seg´ un la temperatura baje, el carbono de la atm´osfera caer´a sobre la superficie y quedar´ a la habitual atm´osfera de hidr´ogeno, que al ser m´as ligero puede evitar caer.

Este estrella de neutrones es la m´as joven conocida, as´ı que de momento no hay otros casos con los que se pueda comparar. Por tanto, va a ser dif´ıcil comprobar de manera independiente esta idea.

NeoFronteras Trimestral

Espacio

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Atm´ osfera terrestre comparada con la atm´ osfera de carbono de la estrella de neutrones de Casiopea A. Foto: NASA, CXC, M.Weiss.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Art´ıculo original (resumen).

V´ıdeo.

ESPACIO

¿D´onde buscar vida inteligente?

Seg´ un un estudio los mundos m´as propicios para encontrar vida inteligente orbitan alrededor de estrellas como el Sol. J. J. Moreno, NeoFronteras

Impresi´ on art´ıstica de un mundo habitado cubierto por agua. Foto: Nahks Tr’Enhl.

en estado l´ıquido, ni demasiado cer- trario, nuestras observaciones deben ca de la estrella (demasiado caliente de ser las t´ıpicas entre las de los oby el agua se evapora) ni muy dema- servadores inteligentes. siado lejos (tan fr´ıo como para que se Seg´ un Daniel Whitmire, de Unicongele). versity of Louisiana en Lafayette, hay La zona habitable var´ıa mucho de un pero, y es que nuestra estrella no una estrella a otra. En estrellas fr´ıas es una estrella t´ıpica. Las estrellas m´ as ese anillo estar´a muy cerca de la es- abundantes en nuestra galaxia son las trella y en estrellas calientes lejos. estrellas de baja masa y no vivimos Adem´ as, las abundancias relativas de alrededor de una estrella de baja malos distintos tipos de estrellas no son sa. Seg´ un ´el, en su art´ıculo se explica la misma en nuestra galaxia, y encima por qu´e. El 93 % de las estrellas de la cada tipo de estrella brilla durante un galaxia son menos masivas que el Sol, periodo de tiempo muy distinto al res- menos luminosas y m´as fr´ıas. La esto. trella t´ıpica pesa un d´ecimo de la maSeg´ un un estudio reciente si que- sa solar. En el estudio se confirma el remos buscar planetas propicios para principio de mediocridad si se aplica la vida inteligente lo ideal es que lo al Sol. hagamos alrededor de estrellas como En NeoFronteras ya nos hicimos el Sol, con una temperatura de entre eco de ciertas teor´ıas que sostienen 5300 y 6000 Kelvins. Esto es algo que que la vida es posible alrededor de los cient´ıficos siempre hab´ıan sospe- enanas rojas o en lugares incluso m´ as chado. ex´oticos. Pero que sea posible, no sig-

Por primera vez en la Historia estamos detectando mundos alrededor de otras estrellas. Quiz´ as dentro de relativamente poco tiempo podamos incluso detectar planetas similares en tama˜ no a la Tierra. La esperanza es que alguno de ellos est´e a una distancia tal de su estrella que caiga dentro de la zona habitable, esto es, la regi´ on Seg´ un el principio de mediocridad, nifica que sea probable. Seg´ un este esen la cual el agua puede permanecer a menos que haya evidencias de lo con- tudio los m´as probable es que la vida c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

NeoFronteras Trimestral inteligente se d´e en estrellas m´ as escasas, como la nuestra.

Para realizar los c´ alculos Whitmire y John Matese combinaron modelos de formaci´ on planetaria con datos de la distribuci´ on de estrellas en la V´ıa L´ actea en funci´ on de la masa.

Los modelos de formaci´ on muestran cu´ ando es m´ as f´ acil que se forme un planeta en la zona habitable, que es donde es m´ as f´ acil que pueda surgir la vida.

Los modelos astrof´ısicos predicen

Espacio adem´ as que cuanto m´as masiva es la estrella m´as grande es su zona habitable. Pero seg´ un lo que sabemos, las estrellas masivas son menos abundantes y cuanto m´as masiva es una estrella m´ as corta es su vida al consumir el combustible nuclear m´as r´apidamente. Por encima de un l´ımite incluso explotan como supernovas a los pocos millones de a˜ nos de haberse formado.

Es muy dif´ıcil que a la vida le de tiempo aparecer y evolucionar en un planeta que orbite alrededor de una

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estrella demasiado masiva. Pedir, encima, que aparezca vida inteligente es pedir demasiado en este caso.

Puede que haya planetas en la zona habitable de una enana roja. Contar´ıan con la ventaja de que la posible vida que hubiera all´ı tendr´ıa mucho tiempo para evolucionar. Pero la probabilidad de que un planeta se forme en una zona habitable tan estrecha y cerca de la estrella es muy baja.

Distribuci´ on de los exoplanetas conocidos en funci´ on de su masa y distancia orbital. Se a˜ naden algunos planetas de nuestro sistema solar y una franja habitable: la nuestra. Foto: NASA.

Por tanto, la probabilidad de que haya vida compleja en un planeta depende de un compromiso entre la distribuci´ on de tipos de estrellas que hay y la probabilidad de que haya un planeta en la zona habitable. Hay que distinguir tambi´en entre un planeta en la zona habitable y uno que adem´ as pueda llegar a tener vida inteligente. En nuestro caso se necesitaron 4500 millones de a˜ nos para que apareci´eramos por aqu´ı.

Estos autores llegan a la conclusi´ on que el equilibrio se alcanza justo con estrellas como el Sol. Tienen suficiente masa como para que haya cierta probabilidad de que haya planetas en sus zonas habitables, pero son lo suficiente longevos como para permitir la aparici´ on de vida inteligente. Seg´ un ellos un 10 % de las estrellas de la V´ıa L´ actea caen dentro de esta categor´ıa, es decir, hay unos 10.000 millones de candidatos.

Seg´ un Whitmire este resultado mitiga el argumento, usado frecuentemente, de que la vida inteligente debe de ser muy escasa. Esta idea se basa en el principio antr´opico y fue introducida por Brandon Carter. Seg´ un Carter hay una coincidencia entre el tiempo que le llev´o a la vida alcanzar la inteligencia sobre la Tierra y la vida del Sol. Si asumimos que estas dos escalas son independientes esta coincidencia hace que la vida inteligente sea muy improbable, ya que la vida necesita en general de m´as tiempo que la estrella le puede dar.

Seg´ un Whitmire, en su estudio se explica la coincidencia de que el tiempo de vida del Sol es el que es. El otro argumento en contra del razonamiento de Carter es que la vida inteligente necesita de varios miles de millones de a˜ nos para aparecer, si asumimos que nuestro caso es el t´ıpico, pero esto puede ser proporcionado por cierto

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tipo de estrellas.

Lo malo de las estad´ısticas basadas en un solo caso es que realmente no sabemos cu´anto tiempo se necesita en promedio para llegar a la vida compleja o a la vida inteligente una vez aparece la primera c´elula. Ni siquiera sabemos la probabilidad de que aparezca la vida una vez tenemos un planeta propicio situado en la zona habitable.

Otro punto flaco de este estudio es que hasta que tengamos datos reales sobre planetas en zonas habitables con los que elaborar una estad´ıstica, debemos de conformarnos con modelos de formaci´on planetaria, que no tienen por qu´e ser necesariamente correctos.

Fuentes y referencias: Noticia en Astrobiology magazine.

Art´ıculo original.

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ESPACIO

Rosetta: bonitas fotos y quiz´as anomal´ıa au ´ltima maniobra de asistencia gravitatoria de la sonda Rosetta ha producido bellas fotos e interesantes registros. Se espera tener adem´as datos sobre una supuesta anomal´ıa gravitatoria.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Dibujo de Rosetta. Foto: ESA.

Rosetta es una misi´ on europea destinada a estudiar el cometa Churyumov-Gerasimenko a trav´es de un viaje de 11 a˜ nos que comenz´ o el 5 de marzo de 2004. Para poder alcanzar su objetivo ha tenido que realizar tres asistencias gravitatorias con la Tierra y una con Marte. En el camino estudi´ o el asteroide 2867 Steins (septiembre 2008) y estudiar´ a el a˜ no

pr´ oximo a 21 Lutetia. Alcanzar´a su destino final en 2014.

El pasado d´ıa 13 realiz´o la u ´ltima de estas maniobras de asistencia gravitatoria, tomando bellas fotograf´ıas de la Tierra. Rosetta pas´o sobre el oc´eano, justo al sur de la isla de Java, exactamente a las 08:45:40 CET, con una velocidad de 13,34 km/s respecto a la Tierra y a una altitud de 2481 km. La maniobra hab´ıa sido pre-programada y se realiz´o completamente en autom´atico, aunque el sat´elite mantuvo comunicaci´on directa con Tierra durante la aproximaci´on, con la estaci´ on de la ESA de New Norcia, en Australia.

El ´exito de la maniobra fue confirmado a las 09:05 CET cuando los controladores de la misi´on reestablecieron el contacto con Rosetta a trav´es de la estaci´ on de la ESA de Maspalomas, en Espa˜ na. Aunque a´ un se est´a reali-

zando un an´alisis detallado de la maniobra, el equipo de operaciones del sat´elite ha confirmado que la asistencia gravitatoria ha impulsado la nave 3,6 km/s.

Algunos de los instrumentos de Rosetta han permanecido encendidos desde principios de noviembre, tomando im´agenes, realizando observaciones atmosf´ericas y magnetosc´ opicas, y buscando agua en la Luna. El primer conjunto de im´agenes y datos recogidos justo antes y durante la maniobra de asistencia gravitatoria fueron enviados a Tierra durante ese d´ıa.

Adem´as de las fotos y datos tomados durante este evento, y del ´exito que supone esta maniobra para que la sonda alcance sus objetivos y termine con ´exito la misi´on, hay un inter´es desde el punto de vista de la F´ısica Te´orica.

Franja iluminada de la Tierra, mostrando parte de Sudam´ erica y la Ant´ artida. Foto: ESA.

Desde 1990 los cient´ıficos de la NASA y de la ESA han venido notando unas inexplicables diferencias entre las velocidades ganadas en este tipo de asistencias con la Tierra y lo que predec´ıan los modelos te´ oricos basados en las teor´ıas de gravedad conocidas.

Ya en 1990 la sonda Galileo de la NASA realiz´o una maniobra similar y se pudo comprobar un aumento de la velocidad superior al que te´oricamente se esperaba, concretamente de 3,9 mm/s. La m´axima diferencia se observ´ o en 1998 con la sonda NEAR con

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13 mm/s. Sin embargo, con Cassini y Messenger la diferencia fue despreciable.

Roseta ya ha recibido dos asistencias gravitatorias gracias a la Tierra y midi´o un aumento inexplicado de 1,8 mm/s en 2005, pero una diferencia

NeoFronteras Trimestral despreciable en 2007.

Estas diferencias suponen un misterio, aunque hay algunos que mantienen que quiz´ as se deban a correcciones a´ un por descubrir de la teor´ıa de la Relatividad General.

Entre las posibles otras causas para estas anomal´ıas que no recurren a modificaciones de la teor´ıa de la gravedad estar´ıan la presi´ on de radiaci´ on de la luz reflejada por la Tierra o el roce con las altas capas de la atm´ osfera.

Y entre otras explicaci´ on ex´ oticas estar´ıan, como no, la materia y energ´ıa oscuras.

Causas m´ as mundanas, como me-

Espacio didas err´ oneas de la velocidad debido problemas de software, errores de seguimiento y similares han sido sistem´ aticamente eliminadas, as´ı que las anomal´ıas siguen sin tener explicaci´ on.

Entre las anomal´ıas m´as famosas, aunque no referidas a asistencias gravitatorias, est´a la anomal´ıa experimentada por las sondas Pioner 10 y 11, que en su viaje m´as all´a de los planetas exteriores del sistema solar han experimentado una aceleraci´on hacia el Sol extra. Tampoco se ha encontrado una explicaci´on convincente para esta anomal´ıa.

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En este caso, tanto desde las estaciones de New Norcia y Maspalomas, como desde otras de la NASA, se ha puesto especial cuidado en la toma de datos que puedan ayudar a aclarar este misterio.

Despu´es del an´alisis de estos datos sabremos si esta vez se ha presentado esta anomal´ıa y en qu´e cuant´ıa.

Fuentes y referencias: Nota de prensa 1.

Nota de prensa 2.

Nota de prensa 3.

Imagen de alta resoluci´on (0,6M).

ESPACIO

Nuevos datos sobre el flujo oscuro Un nuevo an´alisis, m´as amplio, parece confirmar la existencia de un “flujo oscuro” de c´ umulos de galaxias.

J. J. Moreno, NeoFronteras

C´ umulo de Coma. Foto: NASA.

Un an´ alisis sobre m´ as de 1000 c´ umulos de galaxias revela que muchos de ellos parecen moverse en la misma direcci´ on. A este flujo se le ha denominado flujo oscuro (por desgracia, u ´ltimamente hay un abuso del adjetivo “oscuro” como sin´ onimo de “misterioso” en Astrof´ısica) y algunos investigadores especulan que el efecto podr´ıa atribuirse a otro universo “cercano” al nuestro.

El a˜ no pasado Sasha Kashlinsky y sus colaboradores del Goddard Space Flight Center identificaron un patr´ on inusual en el movimiento de 800 c´ umulos de galaxias. Lo vieron gracias a los datos aportados por WMAP sobre el fondo c´ osmico de microondas o FCM. Los fotones de este FCM interaccionan con los electrones que hay en los c´ umulos seg´ un viajan a trav´es del espacio hacia la Tierra y esto hace cambiar sutilmente la temperatura

aparente de dicho fondo.

El equipo combin´o los datos de WMAP con observaciones de rayos X y encontraron que los c´ umulos se mov´ıan netamente a 1000 km/s hacia una zona particular del Cosmos (The Astrophysical Journal Letters, vol 686, p L49).

Otros investigadores argumentaron que quiz´as este flujo oscuro no se volver´ıa a ver en ulteriores observaciones (es decir, que no era real), pero ahora el mismo equipo de investigadores sostienen haber confirmado su existencia. En su u ´ltimo an´alisis revelan que al menos 1400 c´ umulos gal´ acticos forman parte de este flujo y se prolonga al menos hasta los 3000 millones de a˜ nos luz de distancia de la Tierra, lo que constituye una fracci´on apreciable de la distancia al borde del universo visible, siendo una distancia dos veces m´as lejana que en el estudio anterior.

El flujo oscuro parece estar causado por algo posterior al Big Bang que ya no est´a en el Universo observable.

No tendr´ıa efecto a d´ıa de hoy porque nada, ni siquiera la luz, puede llegar m´ as all´ a de ese borde. Simplemente no ha habido tiempo para ello.

El flujo oscuro podr´ıa estar causado por un universo vecino al nuestro.

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T´engase en cuenta que todo esto se complica con la expansi´on y el ritmo de aceleraci´on de esta. Si la expansi´ on del Universo se parase, conforme pasa el tiempo ver´ıamos cada vez m´ as parte del Universo y el Universo visible crecer´ıa. Pero debido a la expansi´ on, que cada vez parece acelerarse m´ as debido a la energ´ıa oscura, iremos perdiendo informaci´on sobre el Universo porque los c´ umulos ir´an cruzando el borde del Universo visible.

Adem´as, como observamos estos c´ umulos a 3000 millones de a˜ nos luz de distancia podemos decir que el fen´omeno se dio hace 3000 millones de a˜ nos.

Una explicaci´on para este flujo oscuro ser´ıa la existencia de una gran concentraci´on de materia, pero esto parece imposible que suceda bajo los modelos cosmol´ogicos actuales que predicen una distribuci´on m´ as o menos homog´enea de materia.

Pero podr´ıa haber una explicaci´ on m´as ex´otica. La observaci´on del flujo oscuro fue predicha en 2006 por Laura Mersini-Houghton, de University of North Carolina, cuando propuso que nuestro universo pudo alguna vez verse influenciado por un dominio cercano. Seg´ un Mersini-Houghton el flujo oscuro podr´ıa estar causado por un universo vecino al nuestro. Si la regi´ on de vac´ıo* que sufri´o la inflaci´ on cos-

NeoFronteras Trimestral mol´ ogica primordial que dio origen a nuestro universo estaba cu´ anticamente entrelazada a otras regiones similares (que dieron lugar a otros universos) se podr´ıa haber ejercido una fuerza desde m´ as all´ a del horizonte actual en alg´ un momento.

Mersini-Houghton especul´ o que si una fuerza era ejercida por otro universo deb´ıa de afectar al nuestro, gener´ andose un efecto repulsivo que impedir´ıa la contracci´ on de los c´ umulos, pero que no dejar´ıa huella a escalas m´ as peque˜ nas. Esto deformar´ıa la distribuci´ on de los agregados de materia del Universo de tal modo que no ser´ıan los mismos en todas las direcciones, por tanto habr´ıa una direcci´ on privilegiada, es decir un flujo oscuro.

La isotrop´ıa del Universo es uno de los principios cosmol´ ogicos y quedar´ıa invalidado si esto fuera verdad.

Adem´ as predijo que deb´ıa de haber dos agujeros o regiones con menos galaxias y que estos deb´ıan de verse como zonas m´ as fr´ıas en el FCM. Al menos parece se ha visto una de estas regiones en los mapas levantados por WMAP. El agujero es una gran regi´ on del espacio en donde el fondo de microondas es m´ as fr´ıo, en promedio, que el resto. Sin embargo, la causa de este agujero, o incluso su propia existencia, es todav´ıa muy controvertida dentro de la comunidad cient´ıfica.

Espacio Pero, a pesar de los nuevos hallazgos, el flujo oscuro es un tema controvertido entre los especialistas por m´ as motivos. Seg´ un Charles Bennett, investigador principal del WMAP, el an´ alisis no es estad´ısticamente significativo y, por tanto, se puede decir que no hay pruebas de la existencia de un gran flujo oscuro a partir de los datos disponibles.

Sobre el tema de otros universos siempre surgen dos preguntas. Si por definici´ on el Universo es todo lo observable y podemos observar luego otros universos, ¿son o no parte del Universo estos nuevos universos? Si no podemos ver o medir otros posibles universos, ¿podemos decir realmente que podemos hacer ciencia sobre ellos?

Fuentes y referencias: Noticia en New Scientist.

Copia art´ıculo original 1.

Copia art´ıculo original 2.

* Desde un punto de vista mec´ anico-cu´antico un vac´ıo no es la nada, sino que tiene propiedades. En este caso incluso la capacidad de inflar un universo a partir de ese vac´ıo (o falso vac´ıo), universo que crecer´ıa exponencialmente debido a una inflaci´on causada por un campo escalar de ori-

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gen desconocido. De la misma manera podr´ıan haber surgido otros universos con los que no habr´ıa conexi´ on causal (o s´ı seg´ un esta teor´ıa ex´otica). La inflaci´on permite eliminar varios problemas, como el de la homogeneidad observada del Universo, o la inexistencia de paredes de dominio entre nuestro universo y el universo m´ as pr´ oximo. Paredes que no observamos y que separar´ıan un universo con ciertas caracter´ısticas (un dominio) de otro con caracter´ısticas distintas (otro dominio). Como nuestro universo est´ a “inflado”, las posibles paredes de dominio quedar´ıan m´as all´a del horizonte del Universo observable. Seg´ un esto, b´asicamente s´olo vemos una peque˜ na porci´on de nuestro universo: el Universo observable. Nosotros ocupamos el centro del Universo observable y a nuestro alrededor vemos la parte del Universo que la velocidad finita de luz permite ver ahora. M´as all´ a incluso podr´ıa haber otros universos que a su vez habr´ıan sufrido inflaci´on.

Nota: como siempre se reserva la palabra “Universo” con may´ usculas para “el Universo”, el nuestro. Mientras que si hablamos de un universo gen´erico cualquiera o “nuestro universo” en comparaci´on con otros lo hacemos con min´ usculas.

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Una misi´on con doble objetivo Una misi´on espacial de la ESA para medir la energ´ıa oscura tambi´en servir´ıa para detectar exoplanetas.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Peter Garnavich, de la Universidad de Notre Dame, dice que ambos casos, la energ´ıa oscura y el efecto de microlentes gravitatoria, pueden estudiarse con un telescopio de campo amplio optimizado para el infrarrojo.

En Europa los cient´ıficos que proponen la misi´ on Euclides creen que el proyecto ser´ıa m´as atractivo, y por tanto m´as f´acil de financiar (sobre todo ahora que parece no haber mucho dinero para estas cosas), si se incluye la b´ usqueda de exoplanetas, maximizando as´ı el retorno cient´ıfico de la misi´on.

Para estudiar la energ´ıa oscura, adem´as de estudiar las supernovas, se puede estudiar la manera en la que las galaxias forman c´ umulos u observar la distorsi´on aparente en la forma de las galaxias provocada por la materia existente en la l´ınea de visi´on. Euclides explorar´ıa esta tercera v´ıa.

Para ello se necesita un telescopio que observe una gran porci´on del cielo con gran precisi´on.

El proyecto Euclides proviene de dos proyectos anteriores cancelados: DUNE y SPACE, a los que la ESA oblig´ oa unirse. Euclides est´a actualmente bajo proceso de evaluaci´on y todav´ıa bajo proceso de dise˜ no. Ser´ıa un telescopio de 1,2 m de abertura con un sistema ´optico de alta resoluci´on. Con ´el se espera levantar mapas de la distribuci´ on Esquema del efecto de microlente gravitatoria. Foto: de galaxias en el cielo, as´ı como medir el grado de distorJPL PlanetQuest. si´on (de lente gravitatoria d´ebil) provocado cuando la luz, en su viaje hacia la Tierra, cruza el espacio curvado por Por esta raz´ on, y desde hace alg´ un tiempo, se planea regiones densas de materia. lanzar una misi´ on espec´ıfica para el estudio de la energ´ıa Sin necesidad de efectuar ning´ un cambio t´ecnico podr´ıa oscura. tambi´en servir para detectar eventos de microlente graSaber la naturaleza de la energ´ıa oscura, o incluso es- vitatoria provocados por un mecanismo muy similar al tar seguros de su existencia, es importante porque si existe anterior, pero en el que est´an implicados exoplanetas y determinar´ a el destino u ´ltimo del Universo. Si asumimos estrellas. que se comporta como una constante cosmol´ ogica el Universo se expandir´ a cada vez m´ as r´ apidamente. Todas las galaxias salvo las m´ as cercanas desaparecer´ an m´ as all´a del horizonte causal y las pocas vecinas colapsar´ an localmente en una sola galaxia aislada en un vac´ıo c´ osmico. Si esta energ´ıa oscura es m´ as poderosa que una constante cosmol´ ogica el espacio terminar´ a por expandirse tan r´apido que hasta los ´ atomos ser´ an desgarrados por la expansi´on.

Se han propuesto varias misiones espaciales para estudiar esta energ´ıa que supuestamente forma el 70 % de la energ´ıa total del Universo, tanto en la NASA como en la ESA. El u ´ltimo proyecto de la ESA sobre este objetivo se denomina Euclides y est´ a todav´ıa sin aprobar. Consistir´ıa en un telescopio dedicado al estudio de lentes gravitatorias en lugar de dedicarse a observar supernovas.

Seg´ un una propuesta reciente lo mejor en este caso es que con ´el tambi´en se podr´ıa detectar exoplanetas, pues ´estos producen un efecto de microlente gravitatoria basa- La gr´ afica ilustra c´ omo cambiar´ıa el brillo de una estredo en el mismo principio de la Relatividad General y por lla durante un evento de microlente gravitatoria. Foto: Arnaud Cassan, IAP. tanto servir´ıa el mismo instrumental.

La energ´ıa oscura se descubri´ o gracias a las explosiones de supernova de tipo Ia. Pero este tipo de estudio no es f´acil de realizar. Hay que esperar a que se d´e una explosi´on de ese tipo espec´ıficamente y tomar los datos antes de que desaparezca. Adem´ as, las supernovas que nos dar´ıan los mejores datos, correspondientes a una ´epoca muy anterior en la cual la energ´ıa oscura ten´ıa menos fuerza que la gravedad, se dan a una distancia muy lejana. Hacer este tipo de medidas desde tierra es complicado, costoso y necesita de mucho tiempo en los mejores telescopios.

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Un evento de microlente gravitatoria se da cuando la luz procedente de una estrella del fondo (pertenecientes a nuestra galaxia) es enfocada por otra estrella m´ as cercana que pase por delante de ella (bajo nuestra perspectiva).

De este modo, la luz de la estrella se amplifica, aunque en algunos casos el efecto es el contrario. La ganancia en brillo puede ser desde unas pocas veces el brillo original a un factor 1000.

Si hay un exoplaneta orbitando alrededor de la segunda estrella entonces se tiene una ganancia (o disminuci´on) adicional del orden de un 20 % o 30 %.

Se ha detectado alg´ un exoplaneta con esta t´ecnica, que b´ asicamente explora una zona del cielo y espera a ver si alguna estrella brilla s´ ubitamente m´ as de lo normal. B´asicamente s´ olo hay una oportunidad para detectar un exoplanetas en concreto alrededor de cada estrella que tenga la posibilidad de pasar frente a otra. El evento no se vuelve a repetir en un tiempo razonable.

El estudio de los datos obtenidos de este tipo de eventos permite calcular la masa de la estrella, del planeta y la separaci´ on orbital entre ambos, adem´ as de la distancia

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al sistema.

Este tipo de eventos se observan s´olo cuando la distancia es muy grande y son muy dif´ıciles de estudiar desde tierra, de hecho s´olo se han detectado unos pocos exoplaneta con esta t´ecnica usando telescopios en tierra. Usando un telescopio espacial se aumentar´ıa la resoluci´on angular y permitir´ıa estudiar m´as estrellas, ya que s´olo hay una posibilidad en un mill´on de que se d´e este efecto.

Sin embargo, esta t´ecnica tiene la ventaja estad´ıstica de ser m´as sensible a distancias orbitales superiores a una unidad astron´omica, por lo que puede revelar la existencia de planetas que no se pueden detectar con otras t´ecnicas (velocidad radial y tr´ansito). Esto ayudar´ıa a la hora de perfeccionar los modelos de formaci´on planetaria.

Jean-Philippe Beaulieu, del equipo de Euclides, cree que esta misi´on podr´ıa estudiar en tres meses 200 millones de estrellas y detectar 10 planetas similares a la Tierra.

Ahora mismo la ESA est´a evaluado 5 misiones, entre ellas Euclides, para seleccionar 2 de ellas, que ser´ıan lanzadas entre 2015 y 2025. Sirva este art´ıculo para animar a que finalmente sea aprobada.

Esquema en el que se representa en horizontal la distancia orbital de un exoplaneta en UA frente a la masa en vertical en masas terrestres del mismo. Las dos regiones definen los posibles candidatos a ser detectados por Kepler y por Euclides. Los planetas ya detectados por el m´ etodo de la velocidad radial est´ an representados por puntos negros, mientras que por puntos rojos se representan los exoplanetas ya descubiertos por microlente gravitatoria. Foto: JP Beaulieu IAP & D Bennett Notre Dame.

Garnavich habla acerca de la pol´ıtica, no siempre noble, dentro de las agencias espaciales. Seg´ un ´el las agencias se dividen en ´ areas de temas amplios, como por ejemplo “Cosmolog´ıa” y “Sistema Solar” a la hora de asignar recursos. Cuando aparece un proyecto que puede producir buena ciencia a lo largo de estas divisiones, frecuentemente los imperativos territoriales y la burocracia hacen

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que los grupos no est´en dispuestos a compartir recursos econ´omicos e incluso a trabajar con otro grupo aunque pertenezca a la misma organizaci´on.

Fuentes y referencias: Noticia en Astrobio.

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Proponen escudo magn´etico de reentrada Est´an desarrollando un sistema magn´etico para proteger a las c´apsulas en su reentrada en la atm´osfera terrestre.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Hay una maniobra que siempre entra˜ na peligro para una c´ apsula espacial y es la de su retorno a la superficie. La incre´ıble velocidad de 7 o m´ as kil´ ometros por segundo debe de reducirse a casi 0 para que as´ı sus ocupantes o carga sobrevivan. La atm´ osfera de la Tierra facilita el trabajo mediante el rozamiento o fricci´ on que produce en la c´apsu-

la que efect´ ua la reentrada en ella, pero a cambio de unas condiciones infernales. Toda la energ´ıa cin´etica que lleva la c´apsula debe de disiparse entonces en forma de calor, pero esa energ´ıa es mucha y, por tanto, el calor generado muy grande. La consecuencia inmediata es que la temperatura sube tanto que el gas se ioniza, transform´andose en un plasma.

La parte m´as emocionante de los documentales o pel´ıculas sobre la carrera espacial es cuando las c´ apsulas espaciales alcanzan el nivel de ionizaci´on y todas las comunicaciones con ella se interrumpen. Al recuperar la se˜ nal el equipo en tierra suele respirar tranquilo. Aunque en la actualidad parece que todo est´a bajo control, siempre hay una posibilidad de que falle algo, incluso ahora cuando han pasado d´ecadas desde los primeros lanzamientos espaciales. La tragedia del Columbia as´ı lo demuestra.

Para proteger la c´apsula se suele utilizar un pesado escudo de ablaci´on que, b´asicamente, se quema poco a poco, llev´andose lejos de la c´apsula el calor abrasador. Otras veces, como en la lanzadera espacial, se utiliza un material refractario de alta tecnolog´ıa que irradia el calor generado.

Un campo magn´ etico potente se proyectar´ıa fuera de la nave y desviar´ıa las part´ıculas de plasma. Seg´ un afirman sus partidarios este sistema ser´ıa m´ as ligero y fiable que los sistemas tradicionales.

Ahora diversas agencias y compa˜ n´ıas espaciales europeas est´ an pensando en utilizar otra aproximaci´on para resolver este problema. Como fuera de la c´ apsula se forma un plasma, ¿por qu´e no utiliza un campo magn´etico para desviarlo? Al fin y al cabo los sistemas de fusi´on por confinamiento magn´etico hacen algo parecido.

Para conseguirlo est´ an desarrollando un im´ an superconductor que genere el campo magn´etico potente que se necesita para la tarea. Este campo se proyectar´ıa fuera de la nave y desviar´ıa las part´ıculas de plasma. Seg´ un afir-

man sus partidarios este sistema ser´ıa m´as ligero y fiable que los sistemas tradicionales.

En la actualidad est´an en pleno desarrollo del sistema y no han finalizado los detalles t´ecnicos que permitan embarcar el sistema en una c´apsula rusa Volan para realizar una prueba. Tambi´en tendr´an que modificar la trayectoria de reentrada para compensar el nuevo sistema de desv´ıo de aire caliente. Adem´as en el experimento ser´a complicado recoger datos de telemetr´ıa debido al problema de ionizaci´on.

Cohete Volna.

La c´ apsula Volan y el nuevo sistema magn´etico ser´ıan lanzados en un vuelo suborbital desde un submarino ruso en el mar. Para el lanzamiento se utilizar´ a un misil bal´ıstico modificado Volna. La reentrada se efectuar´a a Mach 21 y la c´ apsula aterrizar´ a sobre la remota regi´on de la pen´ınsula de Kamchatka. c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

Detlev Konigorski de EADS Astrim afirm´o el mes pasado que esperan que el lanzamiento se efect´ ue en unos tres a˜ nos si es finalmente aprobado.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

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Reflejos y niebla en Tit´an Seg´ un los u ´ltimos dados se ha podido ver la luz del sol reflejada en la superficie de alg´ un lago de metano de Tit´an, adem´as de bancos de niebla.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Reflejo de la luz del sol sobre un lago de Tit´ an. Fuente: NASA, JPL, University of Arizona y DLR.

Cuando se dise˜ no la misi´ on Cassini-Huygens a Saturno no s´ olo se pretend´ıa estudiar todo el sistema saturniano, sino que se ten´ıa un especial inter´es en descubrir la fuente de metano de su mayor luna: Tit´ an. Desde mucho antes se sospechaba que deb´ıa de haber mares de metano, aunque se fueron rebajando estas expectativas a extensiones l´ıquidas de menor ´ area como lagos y similares.

Una de las primeras maniobras de Cassini que fueron dise˜ nadas para revelar la presencia de estos lagos estaba encaminada a ver el reflejo de la luz del Sol sobre la superficie calma de uno de esos hipot´eticos lagos, el brillo inequ´ıvoco de las u ´nicas extensiones l´ıquidas superficiales en el Sistema Solar fuera de la Tierra. No pudo ser posible en aquellos primeros y apasionantes momentos de la llegada de la sonda espacial al sistema saturnino, pero ahora por fin tenemos una de esas po´eticas y excitantes im´ agenes.

Ya contamos con otras pruebas de la existencia de lagos en Tit´ an, principalmente a trav´es del radar, de las que hemos dado ya cuenta en NeoFronteras. Sin embargo, hay que se˜ nalar que el estudio de la superficie de esta luna es muy dif´ıcil, porque Tit´ an est´ a cubierto al completo de una calima que bloquea la luz visible. Esta capa de part´ıculas org´ anicas (denominadas tolinas) est´ a a gran altura e impide ver su superficie. S´ olo el radar y una gama en el infrarrojo pueden penetrar esa calima.

La raz´ on por la cual no se hab´ıan visto estos reflejos hasta el presente es porque en esta estaci´ on titaniana (las estaciones en Tit´ an son mucho las largas que las terrestres) los lagos est´ an situados principalmente en el hemisferio norte, que ha siso el m´ as fr´ıo hasta ahora. Pero ha sido precisamente el m´ as fr´ıo porque estaba en invierno y casi no recib´ıa la luz del Sol. Tit´ an pas´ o por el equinoccio en agosto pasado y con la llegada de la primavera la luz del Sol empez´ o a caer sobre estas g´elidas regiones.

La imagen que ahora se presenta se tom´ o por casualidad en pasado 8 de julio, pero ha sido revelada ahora en San Francisco en el congreso de la American Geophysical c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

Union.

Katrin Stephan, del Centro Aeroespacial Alem´ an, estaba procesando la imagen original cuando vio el reflejo. “Fue muy excitante porque el reflejo me record´ o una imagen de nuestro planeta tomada desde ´orbita terrestre mostrando el reflejo de la luz del sol por el oc´eano.”

Queda trabajo por hacer, pues hay que descartar que la luz infrarroja recibida provenga de una erupci´on volc´ anica. Para ello los cient´ıficos comparar´an la localizaci´ on de este reflejo con las im´agenes de radar e infrarrojas adquiridas con anterioridad. Se especula que el fen´omeno pudo darse en la superficie del lago Kraken Mare, que cubre una superficie de 400.000 kil´ometros cuadrados.

Tit´an ha resultado ser un mundo a la vez extra˜ no y familiar. Un mundo con lagos de metano l´ıquido, nubes de metano y en donde llueve metano. Este compuesto se comporta de manera similar a como el agua lo hace en la en la Tierra.

En Tit´an el metano (o una mezcla de metano-etano) forma parte de su tiempo atmosf´erico. La lluvia de metano rellena esos lagos durantes las estaciones fr´ıas y se evapora durante las c´alidas.

Las “rocas” de Tit´an est´an formadas por hielo de agua que forman cantos rodados en los r´ıos de metano. El suelo de Tit´an est´a hecho de hidrocarburos complejos sintetizados en la atm´osfera gracias al metano y a la luz del Sol.

Niebla en Tit´ an. Foto: Mike Brown, Caltech.

Otra noticia reciente acerca de Tit´an es que parece que se ha demostrado la presencia de nieblas de metano (de metano, ¡¿c´omo no?!). Seg´ un Mike Brown y su equipo, todos del California Institute of Technology, la Tierra y Tit´an tambi´en comparte este fen´omeno meteorol´ ogico ligado a la presencia de l´ıquido en la superficie. El estudio fue presentado en el mismo congreso antes mencionado.

Los bancos de niebla parece que se han movido a lo largo del hemisferio Sur de Tit´an en las im´agenes reconstruidas por este cient´ıfico. Despu´es del largo verano de este hemisferio, durante el cual el metano ha estado evapor´andose de la superficie y de los lagos que hay y hab´ıa

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all´ı, ahora, una vez que las temperaturas empiezan a bajar, se van formando bancos de niebla de este gas.

La presencia de niebla constituye una prueba directa del intercambio de materia entre la superficie y la atm´osfera de Tit´ an, y sobre un ciclo hidrol´ ogico activo. S´olo en la Tierra se conoce un ciclo hidrol´ ogico similar.

Para poder llegar a esta conclusi´ on de la presencia de niebla en Tit´ an, los cient´ıficos se basaron en los datos procedentes de la c´ amara y espectr´ ometro infrarrojo VIMS de Cassini.

El estudio no fue sencillo, pues hubo que filtrar los datos para poder as´ı separar las distintas estructuras que se dan a distintas alturas sobre la superficie, centr´ andose en aquellas que dispersan la luz de manera especial por estar constituidas por peque˜ nas part´ıculas, en este caso las gotitas de metano que forman la niebla o las nubes.

Pudieron aislar nubes situadas a unos 750 metros de altura sobre el suelo que no se extend´ıan a mayor altura como los hacen las nubes, es decir, estas nubes formaban niebla.

Para que se forme niebla, nubes o roc´ıo se necesita en general una humedad cercana al 100 % y hay dos maneras de conseguirlo: a˜ nadir l´ıquido (agua o metano en la Tierra y Tit´ an respectivamente) o hacer que al aire sea muy fr´ıo de tal modo que no pueda con tanta humedad y ´esta se condense.

En la Tierra la niebla de la ma˜ nana se forma porque el aire cercano al suelo se ha enfriado durante la noche a un punto en donde no pude retener m´ as vapor de agua.

Seg´ un el Sol calienta el aire la niebla se disipa.

Si embargo, en Tit´ an la atm´ osfera tarda mucho m´as

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tiempo en calentarse o enfriarse, puede que necesite incluso 100 a˜ nos para ello seg´ un Brown. La u ´nica posibilidad para que se forme niebla en Tit´an parece ser un aumento de la humedad hasta el nivel de saturaci´on. En Tit´ an esto se puede dar por una mayor evaporaci´on del metano (que puede estar en los tres estados posibles).

Esto significa que debe de haber lluvia, corrientes, charcas y erosi´on provocados por un ciclo hidrol´ ogico de metano.

El ser humano explora otros lugares en busca de similitudes con la Tierra. Tit´an es un caso extremo de lo diferente y parecido que puede ser un mundo a la Tierra.

La existencia, ya comprobada, de un ciclo hidrol´ ogico es un aspecto que une los dos mundos. La composici´ on de su atm´osfera y superficie o su gran diferencia de temperatura los separa. ´ Ultimamente se viene hablando de la posibilidad de existencia de vida en Tit´an. Aunque son estudios muy especulativos, ponen de relieve la muy rica qu´ımica org´ anica que puede haber el mayor sat´elite natural de Saturno.

Aunque las caracter´ısticas apolares del metano le alejan del agua como disolvente para biomol´eculas, quiz´ as sea concebible una bioqu´ımica diferente all´ı.

Fuentes y referencias: Nota de prensa de NASA. Nota de prensa del Caltech.

Art´ıculo original.

Tit´an en NeoFronteras.

ESPACIO

Si la luna Pandora de la pel´ıcula Avatar existiera la podr´ıamos detectar pronto Si hay alguna luna orbitando alg´ un exoplaneta gigante, como la luna Pandora de la pel´ıcula Avatar, la podremos detectar y estudiar dentro de un plazo de diez a˜ nos.

J. J. Moreno, NeoFronteras

En estos tiempos de crisis y recortes en ciencias casi todo vale para poder “vender” la ciencia. La Astrof´ısica casi se vende por s´ı sola, pero el tir´ on del cine de ciencia ficci´ on o, mejor a´ un, de las pel´ıculas de ´exito tampoco viene mal. En el Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics se˜ nalan que en la pel´ıcula ‘Avatar’, recientemente estrenada, aparece la luna habitada Pandora y que una misi´ on como Kepler, actualmente en funcionamiento, podr´ıa revelar pr´ oximamente mundos habitables similares, tanto planetas de tipo terrestres como lunas habitables orbitando alrededor de gigantes gaseosos.

De ser as´ı, la ciencia ficci´ on pasar´ıa a

Hasta ahora hemos detectado unos 400 planetas extrasolares o exoplanetas, la mayor´ıa de ellos gigantes gaseosos similares a J´ upiter. Aunque este tipo de planetas masivos son f´ aciles de detectar no son un buen lugar para la existencia de vida tal y como la conocemos. Sin embargo, los cient´ıficos vienen especulando sobre la existencia de lunas rocosas orbitando este tipo de planetas. Si el planeta, y por “Si Pandora existe podr´ıamos tanto sus lunas, se encuentra en la zopotencialmente detectarla y na habitable (a una distancia tal de su estudiar su atm´ osfera en la estrella que la temperatura permita la pr´ oxima d´ ecada.” existencia de agua l´ıquida) y alguna “Si Pandora existe podr´ıamos po- luna tiene suficientemente masa como tencialmente detectarla y estudiar su para retener una atm´osfera, entonces atm´ osfera en la pr´oxima d´ecada”, dice es posible que en ella haya vida. esta investigadora. ser ciencia real.

Lisa Kaltenegger, astr´onoma perteneciente a esa instituci´on, muestra adem´as en un art´ıculo reciente que el futuro telescopio espacial Webb podr´ a incluso quiz´as detectar la presencia de gases clave como el di´oxido de carbono, el ox´ıgeno o el vapor de agua en esos mundos.

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Espacio

Seg´ un Kaltenegger el hecho de que todos los planetas gigantes de nuestro sistema solar tengan sat´elites naturales incrementa las posibilidades que alg´ un exoplaneta de este tipo tenga alguna luna de tama˜ no terrestre que pueda mantener vida.

posible. Si la separaci´on orbital es suficiente y la suerte acompa˜ nase, la luna podr´ıa empezar a cruzar el disco solar de su estrella antes que su planeta o abandonarlo despu´es.

Kaltenegger calcula qu´e condiciones son las mejores para examinar las atm´ osferas de estas hipot´eticas (por ahora) exolunas. Cree que el sistema Una vez detectada una de estas alfa Centauri A (el sistema que apaexolunas, lo l´ ogico ser´ıa rece en la pel´ıcula ‘Avatar’) ser´ıa un preguntarse sobre la posible blanco excelente. presencia de atm´ osfera y su “Alfa Centauri A es brillante, composici´ on. est´ a cerca y es similar al Sol, as´ı que nos dar´ıa una se˜ nal intensa”, dice.

En NeoFronteras ya hemos men- “Solamente necesitar´ıas de un tr´ansicionado la misi´ on Kepler y su estu- to adecuado para encontrar agua, dio de tr´ ansitos de exoplanetas co- ox´ıgeno, di´oxido de carbono y metano mo m´etodo de detecci´ on de posibles en una exoluna de tipo terrestre como exoplanetas y exolunas. Este tipo de Pandora”. tr´ ansitos s´ olo son visibles durante horas y requieren un alineamiento perfecto entre el exoplaneta, su estrella y la Tierra. Las exolunas pueden a su vez influir gravitatoriamente sobre su planeta y hacer que su tr´ ansito tenga para nosotros una firma especial.

Las variaciones en el tr´ ansito podr´ıan indicarnos la existencia de estas exolunas.

Una vez detectada una de estas exolunas, lo l´ ogico ser´ıa preguntarse sobre la posible presencia de atm´ osfera y su composici´ on. Un an´ alisis espectrosc´ opico de la luz procedente de su estrella, dispersada por la atm´ osfera de la exoluna o exoplaneta durante el tr´ ansito, podr´ıa ayudarnos en esta Concepci´ on art´ıstica de una hitarea. pot´ e tica supertierra anillada y una Las se˜ nales espectrosc´ opicas ser´ıan luna de tipo terrestre, ambas habif´ acilmente detectables en caso de platables y con agua l´ ıquida en su sunetas gigantes pero ser´ıan m´ as d´ebiles perficie. para el caso de planetas de tipo terrestre o para exolunas. Separar la se˜ nal “Si la pel´ıcula ‘Avatar’ es correcespectrosc´ opica del exoplaneta giganta en su visi´on, podr´ıamos caracterite y de una posible luna de tipo terreszar esa luna con el telecopio espacial tre suya ser´ıa m´ as complicado, pero Webb en un futuro cercano”, a˜ nade. bajo las condiciones adecuadas ser´ıa

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“Deber´ıamos ciertamente mantener en nuestras mentes, seg´ un trabajamos, que nuestra meta u ´ ltima es encontrar vida alien´ıgena”.

Aunque esta estrella ofrece una posibilidad tentadora, las peque˜ nas enanas rojas son mejores blancos para buscar planetas o lunas habitables.

La zona habitable de estas estrellas est´a muy cerca de las mismas, aumentando as´ı las posibilidades de ver un posible tr´ansito de un planeta o luna habitable. Adem´as, el menor brillo y ´area relativa del disco de estas estrellas hace que las se˜ nales provocadas por un tr´ansito seas m´as intensas.

Lo malo es que a esas distancias tan cortas las fuerzas de marea har´ıan que el planeta mostrase siempre la misma cara a su estrella (como los hace la Luna con la Tierra). Un lado estar´ıa expuesto a la luz y otro a la oscuridad permanentes. Hasta hace poco se cre´ıa que esto asar´ıa y congelar´ıa respectivamente esos dos lados en un exoplaneta de tipo terrestre. Sin embargo, ahora se cree que la meteorolog´ıa har´ıa que la situaci´on no fuera tan extrema. Una gigantesca tormenta tropical estar´ıa permanentemente situada en el lado brillante y la zona lim´ıtrofe entre ambas caras podr´ıa ser propicia para la vida.

En todo caso, una exoluna alrededor de una exoplaneta en esas condiciones no sufr´ıa el mismo destino.

Al orbitar alrededor de su planeta no ofrecer´ıa siempre una cara a su estrella, aunque s´ı lo hiciera con su planeta. Por tanto, tendr´ıa ciclos de d´ıa y noche, su atm´osfera tendr´ıa temperaturas moderadas y sus “plantas” tendr´ıan un suministro garantizado de luz solar para realizar su fotos´ıntesis.

Los cient´ıficos vienen especulando sobre la existencia de lunas rocosas orbitando planetas gaseosos gigantes.

“Lunas alien´ıgenas orbitando planetas gaseosos gigantes podr´ıan ser lugares habitables mejores que planetas de tipo terrestre con una cara enfrentada permanentemente a su estrella”, dice Kaltenegger. “Deber´ıamos ciertamente mantener en nuestras mentes, seg´ un trabajamos, que nuestra meta

u ´ltima es encontrar vida alien´ıgena”.

A Kaltenegger parece olvid´arsele mencionar que una cosa es encontrar algo parecido a la luna Pandora y otra cosa muy distinta que todo lo dem´as que sale en la pel´ıcula sea posible.

Fuentes y referencias:

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Nota de prensa del HarvardSmithsonian Center for Astrophysics.

Copia art´ıculo original. ¿Encontrar´a Kepler lunas habitables?

Foto cabecera ( en alta resoluci´ on.).

Fuente: David A. Aguilar, CfA.

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2009 Edici´ on de oto˜ no 24 / 108

ESPACIO

Atravesamos una nube interestelar El sistema solar est´a atravesando una nube interestelar local de 30 a˜ nos luz de ancho.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Concepci´ on art´ıstica de la nube interestelar local.

Fuente: Linda Huff (American Scientist) y Priscilla Frisch (University of Chicago).

una presi´on extra que se opone la destrucci´on de la nube local.

La nube local empezar´ıa m´as all´a de la heliopausa, que es una burbuja formada por el campo magn´etico del Sol inflada por viento solar hasta los 10.000 millones de km de anchura. La heliosfera act´ ua como un escudo y nos protege de los rayos c´osmicos gal´acticos y de las nubes interestelares. El tama˜ no de la heliosfera es determinado por un equilibrio de fuerzas. Por un lado el viento solar infla la burbuja desde el interior, mientras que la nube local la comprime desde el exterior.

Las Voyager no se encuentran todav´ıa dentro de la nube local, pero se aproximan cada vez m´as a ella y pueden sentir su presencia. Se encuentran justo en la capa m´ as exterior de la heliosfera, donde el viento solar reduce su velocidad debido a la presi´on del gas interestelar.

El hecho de que la nube local est´e magnetiza significa que otras nubes en nuestra vecindad gal´actica tambi´en lo podr´ıan estar. Puede que el sistema solar finalmente entre en alguna de estas otras nubes y que la heliosfera sea comprimida a´ un m´as. Una compresi´on adicional podr´ıa permitir que m´as rayos c´osmicos entren en el Sistema Solar y que estos afecten el clima terrestre.

En el n´ umero de Nature del 24 de diciembre un grupo de cient´ıficos de la NASA, liderados por Merav Opher, revelan que el sistema solar est´ a atravesando una nube interestelar que seg´ un la Astrof´ısica tradicional no deber´ıa existir.

Este resultado proviene del an´ alisis de los datos que todav´ıa proporcionan las sondas Voyager, que se encuentran m´ as all´ a de la ´ orbita de Plut´ on gracias a un viaje que dura ya 30 a˜ nos. Este grupo de cient´ıficos ha podido comprobar, gracias a esos datos, que hay un fuerte campo magn´etico que mantiene cohesionada la nube interestelar a partir del borde del Sistema Solar.

A esta nube Interestelar local la llaman tambi´en “Local Fluff”. Tendr´ıa unos 30 a˜ nos luz de di´ ametro de ancho y estar´ıa compuesta principalmente por hidr´ ogeno y helio a una temperatura de 6000 grados cent´ıgrados.

Para poder explicar el misterio de esta nube habr´ıa que remontarse a hace 10.000 millones de a˜ nos, cuando un grupo de supernovas explot´ o por “nuestras cercan´ıas”, creando una burbuja de gas a un mill´ on de grados de temperatura. La nube local actual est´ a completamente rodeada por el residuo a alta presi´ on de esas explosiones y deber´ıa Anatom´ıa de la heliosfera (alta resoluci´ on). Fuente: colisionar o dispersase debido a ello. La temperatura obNASA, Walt Feimer. servada en la nube local no proporciona suficiente presi´on para resistir la presi´ on del gas que la rodea procedente de Esto tambi´en afectar´ıa la capacidad de los futuros asesas explosiones de supernova. Entonces, ¿c´ omo es posible tronautas de poder viajar a trav´es del espacio sin ser muy que todav´ıa exista la nube local? irradiados y nos dice que ´estos no podr´ıan viajar muy lejos, ya que el peligroso espacio interestelar estar´ıa mucho Esta nube Interestelar local estar´ıa compuesta m´as cerca. principalmente por hidr´ ogeno y helio a una Sin embargo, este tipo de eventos necesitar´ıa de decetemperatura de 6000 grados cent´ıgrados. nas o cientos de miles de a˜ nos para tener lugar.

Las sondas Voyager han encontrado la respuesta. Sus datos muestran que la nube local est´ a m´ as fuertemente Fuentes y referencias: magnetizada de lo que previamente se hab´ıa pensado, con- Nota de prensa de la NASA. cretamente a 4 ´ o 5 microgauss (el campo magn´etico terres- Foto cabecera: The American Museum of Natural Histre tiene unos 500 microgauss). Este campo proporciona tory.

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2009 Edici´ on de oto˜ no 25 / 108

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Las estrellas pueden tener muertes complicadas Unos te´oricos proponen la existencia de un nuevo tipo de estrellas: las estrellas electrod´ebiles.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Estructura hipot´ etica de una de estas estrellas.

Antes de que una estrella colapse en un agujero negro puede que pase por una fase que unos cient´ıficos denominan estrella electrod´ebil. Y es que los procesos finales de una estrella en sus u ´ltimos estadios pueden ser m´ as complicados de lo que en principio imaginamos.

Una estrella corriente no se hunde bajo su propio peso porque las reacciones nucleares de fusi´ on mantienen su interior caliente y la presi´ on debida a la temperatura se opone a la gravedad. Cuando una estrella pesada, una vez ha pasado por la fase de supernova, colapsa en una estrella de neutrones el principio de exclusi´ on de Pauli evita que siga colaps´ andose y se transforme en un agujero negro.

Concretamente, si la masa es superior a 2,1 masas solares ni siquiera el principio de exclusi´ on de Pauli impedir´a que se llegue a un colapso total y directo en un agujero negro.

En a˜ nos recientes los f´ısicos han calculado que el colapso hacia un agujero negro podr´ıa ser m´ as complejo de

lo que originalmente se pens´o. Una vez que el principio de exclusi´on es vencido, el material de la estrella de neutrones puede sufrir una transici´on de fase compleja que libere suficiente energ´ıa como para impedir el colapso, al menos durante un tiempo.

As´ı por ejemplo, los neutrones podr´ıan ser comprimidos hasta que se alcanzara una sopa de quarks. Lo malo es que desde nuestro punto de vista una estrella de quark no ser´ıa muy distinguible de una estrella de neutrones, lo que impide o dificulta en extremo la comprobaci´ on experimental de este tipo de objetos.

Ahora, Glenn Starkman, De-Chang Dai, ambos en Case Western Reserve University, Dejan Stojkovic de State University of New York, y Arthur Lue del MIT proponen en Physical Review Letters la existencia de un nuevo tipo de objeto: la estrella electrod´ebil.

Estas estrellas estar´ıan alimentadas por la conversi´ on de quarks en leptones, que son m´as ligeras que los quarks y que incluyen a part´ıculas como electr´on y el neutrino.

Seg´ un los autores, este tipo de reacci´on est´a avalada por el Modelo Est´andar de part´ıculas, pero a temperatura ambiente es tan rara que su probabilidad es pr´acticamente nula. Probablemente no haya sucedido nunca en el Universo visible durante los u ´ltimos 10.000 millones de a˜ nos, pero quiz´as s´ı en el interior de las estrellas electrod´ebiles.

O, seg´ un Starkman, en los laboratorios de civilizaciones muy avanzadas.

Estos cient´ıficos han calculado que cuando el colapso hacia agujero negro de un objeto masivo comienza deber´ıa darse una r´apida conversi´on de quarks en leptones y que la energ´ıa liberada deber´ıa detener el colapso de manera similar a como la fusi´on nuclear ordinaria detiene el colapso de una estrella corriente como el Sol. La estrella electrod´ebil ser´ıa, por tanto, una fase previa a la del agujero negro. Han calculado que esta fase podr´ıa durar m´as de 10 millones de a˜ nos, un tiempo largo para nosotros y suficiente para las labores observacionales de los astr´onomos, pero poco para una estrella.

Lo m´as fascinante es que si estas reacciones son lo suficientemente eficientes incluso podr´ıan consumir bastante masa como para evitar el colapso para siempre.

Estas estrellas estar´ıan alimentadas por la conversi´ on de quarks en leptones.

La mayor parte de la energ´ıa emitida por uno de estos hipot´eticos objetos ser´ıa en forma de neutrinos, que ser´ıan dif´ıciles de detectar. Sin embargo, una peque˜ na parte de la energ´ıa liberada lo ser´ıa en forma de luz que podr´ıamos captar y, por tanto, la detecci´ on de un objeto as´ı ser´ıa posible. ¿Qu´e apariencia tendr´ıa una de estas estrellas? Seg´ un estos investigadores no depender´ıa de su n´ ucleo central, donde se dan las reacciones ex´ oticas mencionadas, sino de las capas externas donde se producen los fotones. Aunc http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

que se requieren m´as estudios te´oricos para modelar la luminosidad y espectro de esas capas. Estos te´oricos est´ an trabajando ya en ese sentido.

Pero podr´ıa ser que, al final, estos objetos fueran, otra vez, indistinguibles de una estrella de neutrones.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Copia de art´ıculo original.

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2009 Edici´ on de oto˜ no 26 / 108

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Estrellas vampiro y estrellas can´ıbales Las estrellas “azules rezagadas” de los c´ umulos globulares pueden formarse tanto por “vampirismo” como por “canibalismo” por colisi´on.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Ilustraci´ on de los dos procesos de formaci´ on de azules rezagadas. Por un proceso de colisi´ on o “canibalismo” (izquierda) o por un proceso de “vampirismo” en sistemas binarios (derecha).

Fuente: NASA, ESA.

Un tipo de objeto astron´ omico que suele ser impresionante de ver a trav´es del ocular de un telescopio es el c´ umulo globular. Son bellos grupos compactos de cientos de miles de estrellas que est´ an repartidos por toda la galaxia, sobre todo en el halo, como uno de sus componentes m´ as antiguos de la V´ıa L´ actea.

Las estrellas de estos c´ umulos son muy viejas y tienen entre 12.000 y 13.000 millones de a˜ nos. La formaci´ on de estrellas se detuvo en estos c´ umulos hace 13.000 millones de a˜ nos. De hecho constituyen un punto de referencia para calcular una cota inferior a la edad del Universo. Sin embargo, algunas pocas de las estrellas de los c´ umulos aparentan ser mucho m´ as j´ ovenes que el promedio. Se las denomina azules rezagadas por comparaci´ on con las viejas gigantes rojas.

En 1953 el astr´ onomo Allan Sandage encontr´ o en el c´ umulo M3 esta extra˜ na poblaci´ on de estrellas que parec´ıan ir en contra de la evoluci´ on estelar, despu´es encontr´ o estas estrellas en otros c´ umulos. Las denomin´ o “rezagadas” porque parec´ıa que se quedaban atr´ as en su evoluci´ on estelar respecto a las dem´ as, que ya hab´ıan pasado a la fase de gigante roja.

Las azules rezagadas parecen retornar de una edad avanzada a una m´ as juvenil, ganando “juventud” por alg´ un extra˜ no proceso. Este proceso ha sido un misterio desde los a˜ nos cincuenta.

Un grupo de astrof´ısicos ha usado el telescopio espacial Hubble para es-

tudiar las azules rezagadas del c´ umulo M30, que tiene unos 13.000 millones de a˜ nos, unos 90 a˜ nos luz de di´ametro y est´ a situado a 28.000 a˜ nos luz de distancia de nosotros, en direcci´on a la constelaci´on de Capricornio.

Seg´ un Francesco Ferraro, de la Universidad de Bolonia, observar este tipo de estrellas en ese entorno es como ver ni˜ nos en una residencia de ancianos. La ausencia de material protoestelar procedente de nubes interestelares y su baja velocidad muestran que no deben de haberse formado recientemente o viajado desde otros lugares de la galaxia.

rial, principalmente hidr´ogeno, procedente de otras estrellas en sistemas binarios. El nuevo aporte de combustible nuclear permitir´ıa a estrellas peque˜ nas crecer y calentarse hasta ser estrellas azules, estrellas en apariencia mucho m´as j´ovenes. Esta transferencia de materia se ha demostrado en otros entornos estelares, as´ı que no parece una teor´ıa descabellada.

Seg´ un el nuevo estudio el rejuvenecimiento se producir´ıa tambi´en por un proceso mucho m´as dram´ atico de canibalismo estelar. Algunas estrellas colisionar´ıan con otras estrellas vecinas y de las colisiones emerger´ıan nuevas estrellas con nuevos aportes de combustible termonuclear. Recordemos aqu´ı que los c´ umulos son objetos muy compactos y las estrellas est´an mucho m´as cerca unas de otras que, por ejemplo, en la regi´on gal´ actica en donde nos encontramos nosotros.

Tanto en un caso como en el otro las estrellas resultantes tendr´ıan una masa t´ıpica que ser´ıa el doble de la masa t´ıpica de las estrellas del c´ umulo.

Seg´ un mantienen los investigadores implicados, las rezagadas azules on tiene propiedaImagen de unos 3 grados de M30 to- formadas por colisi´ des ligeramente diferentes a las formada con la c´ amara ACS del Hubmadas por “vampirismo”.

Esto implible. Fuente: NASA, ESA. car´ıa que los dos escenarios son igualaneaUna de las explicaciones para este mente v´alidos y operan simult´ umulo. fen´ omeno lo constituye la teor´ıa del mente en el c´ Seg´ un los datos del Hubble las revampirismo estelar. Seg´ un esta idea las estrellas azules rezagadas rejuve- zagadas azules formadas por “canibanecer´ıan gracia a la succi´on de mate- lismo” est´an m´as concentradas en el

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NeoFronteras Trimestral centro del c´ umulo. Esto indicar´ıa que este tipo estrellas son m´ as masivas que las estrellas promedio del c´ umulo y caer´ıa por gravedad m´ as f´ acilmente hacia el interior.

Adem´ as, en esas regiones interiores la densidad estelar es muy alta y las interacciones entre estrellas mucho m´ as probables.

Estos investigadores conjeturan que hace 1000 ´ o 2000 millones de a˜ nos M30 sufri´ o un colapso nuclear que aument´ o la densidad estelar de su parte central. Esto tuvo que aumentar la probabilidad de colisi´ on en-

Espacio tre las estrellas, provocando la formaci´ on de azules rezagadas. Por otro lado, este colapso tambi´en favorecer´ıa el fen´ omeno de vampirismo estelar en sistemas binarios.

Por tanto, las azules rezagadas de este c´ umulo ser´ıan reliquias de un colapso nuclear ocurrido hace 2000 millones de a˜ nos.

Estos investigadores planean ahora hacer el mismo tipo de estudio en otros c´ umulos estelares para comprobar la universalidad de estos comportamientos.

Otro grupo de astrof´ısicos ha reali-

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zado un estudio similar con el c´ umulo NGC 188 situado a 5000 a˜ nos luz de distancia en direcci´on la constelaci´ on de Cefeo. Han descubierto que el 15 % de las azules rezagadas tienen compa˜ neras con distancias ´orbitales similares a la que tiene J´ upiter con el Sol, lo que favorecer´ıa el efecto de “vampirismo”.

Fuentes y referencias: Nota de prensa de la web del Hubble.

Art´ıculo original (en pdf).

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F´ısica

2009 Edici´ on de oto˜ no 28 / 108

F´ ISICA

Miden corriente persistente en anillo resistivo Logran medir un efecto mec´anico-cu´antico postulado hace tiempo consistente en la presencia de corriente persistente en anillo no superconductor. de corriente externa.

Desde hace mucho tiempo se sabe que es posible tener una corriente perpetua en un anillo superconductor, pues este tipo de materiales no presenta resistencia al paso de la corriente por debajo de cierta temperatura. De hecho se ha llegado a pensar en sistemas superconductores de este tipo que almacenen energ´ıa el´ectrica sin p´erdidas.

Pero en este caso se trata de anillos met´alicos resistivos, es decir no superconductores, y la corriente es tan d´ebil que es muy dif´ıcil de medir. El equipo de investigadores us´o un cantilever nanom´etrico (similar al trampol´ın de una piscina) para poder medir indirectamente esta corriente persistente a trav´es del campo magn´etico que produce.

El logro se public´o el pasado d´ıa 9 en Science.

Esta corriente que va en contra de la intuici´on es el resultado de un efecto mec´anico-cu´antico que afecta a c´ omo Imagen de microscop´ıa de uno de los anillos empleado. los electrones viajan a trav´es de los metales, y surge del Foto: Jack Harris, Yale University. mismo tipo de movimiento que permite a los electrones Unos f´ısicos de la Universidad de Yale han conseguido rea- de un ´atomo orbitar alrededor del n´ ucleo. Como resultado lizar la primera medida de una corriente persistente, una de este efecto una minicorriente (1 nanoamperio o menos) corriente el´ectrica que fluye de manera natural por un ani- fluye por siempre por un anillo resistivo peque˜ no incluso llo met´ alico no superconductor sin aplicaci´ on de un fuente sin la aplicaci´on de un voltaje.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Esta corriente que va en contra de la intuici´ on es el resultado de un efecto mec´ anico-cu´ antico que afecta a c´ omo los electrones viajan a trav´ es de los metales.

El efecto fue propuesto de forma te´ orica hace d´ecadas, pero es tan d´ebil y sensible al ruido ambiental que hasta ahora no hab´ıa sido posible medirlo (lo t´ıpico es refrigerarlo a 1 K). El anillo debe de tener adem´ as un tama˜ no del orden del grosor del cableado de los chips modernos (por debajo de una micra), as´ı que abrirlo en un punto para colocar un amper´ımetro es una idea absurda.

En el pasado se intent´ o medir este fen´ omeno con un SQUID que es un sistema superconductor capaz de medir campos magn´eticos de manera muy precisa, en el orden de la unidad cu´ antica de campo magn´etico. Curiosamente un SQUID es precisamente otro anillo peque˜ no, esta vez superconductor, al que se ha aplicado una o dos uniones Josephson. Sin embargo, en este caso los resultados obtenidos con SQUID eran contradictorios e inconsistentes.

Seg´ un Jack Harris, lider del proyecto, se daba por hecho que un SQUID era la herramienta adecuada para medir campos magn´eticos extremadamente d´ebiles. Seg´ un ´el era muy optimista por su parte pensar que un dispositivo

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nanomec´anico pudiera ser m´as sensible que un SQUID. Los investigadores usaron cantilevers para detectar cambios en el campo magn´etico producido por la corriente seg´ un ´esta flu´ıa por un anillo de aluminio. El montaje experimental les permiti´o obtener medidas un orden de magnitud m´as precisas que en intentos previos. Adem´ as midieron la corriente persistente en una amplia gama de temperaturas y tama˜ nos de anillo como nunca antes.

Seg´ un Harris estas medidas podr´ıan decirnos algo acerca de c´omo los electrones se comportan en los metales y a˜ nade que el hallazgo podr´ıa dar lugar a una mejor comprensi´on de c´omo los qubits (¿cubits?) que se usan en computaci´on cu´antica se ven afectados por el ambiente.

Tambi´en quiz´as ayude a saber c´omo se podr´ıan usar metales como si fueran superconductores.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Art´ıculo original (resumen).

NeoFronteras Trimestral

F´ısica

2009 Edici´ on de oto˜ no 29 / 108

F´ ISICA

Comunicaci´on por neutrinos Proponen un sistema de comunicaci´on con submarinos nucleares basado en un haz intenso de neutrinos.

J. J. Moreno, NeoFronteras Si alguien me hubiera preguntado hace unos d´ıas si se pueden usar neutrinos como sistema de comunicaci´ on habr´ıa dicho tajantemente que no, pero sin hacer las pertinentes cuentas hubiera sido simplemente una asunci´ on. Patrick Huberof, de Virginia Tech, ha realizado los c´ alculos y no solamente cree que es posible, sino que se podr´ıa utilizar para la comunicaci´ on con submarinos nucleares.

La leyenda atribuye el nombre de “neutrino” a Fermi. Cuando los c´ alculos sobre una reacci´ on subat´ omica que estaba realizando parec´ıan cuadrar si exist´ıa una part´ıcula sin carga y sin apenas masa exclam´ o: “il neutrino” (a˜ n´ adase acento italiano para que tenga gracia).

Como subproducto de las reacciones que se producen en el interior del Sol millones de neutrinos cruzan nuestros cuerpos incluso cuando ´este (el sol) est´ a al otro lado de la Tierra.

Es decir, los neutrinos pr´ acticamente no interaccionan con la materia, y por eso los experimentos de detecci´ on de neutrinos son tan dif´ıciles de realizar. B´ asicamente se espera a que una vez entre muchas uno que cruce interaccione con alg´ un a´tomo y haga notar su presencia. Esto significa que si queremos comunicarnos con neutrinos debemos de producirlos en gran cantidad y utilizar un detector muy grande.

Habiendo tel´efonos celulares, Internet, radio, televisi´ on y se˜ nales de humo a nadie se le ocurr´ıa utilizar neutrinos para comunicarse, pues todos ellos (y el tam tam) son mucho m´ as eficientes y baratos que la comunicaci´ on neutr´ınica. Pero mira por donde hay sitios con los que es muy dif´ıcil comunicarse: los submarinos nucleares. Al moverse a gran profundidad a trav´es de un fluido conductor no es f´ acil mandarles una se˜ nal radiol´ectrica. Adem´ as pueden estar sumergidos durante un periodo de meses. No importar´ıa tanto esta incomunicaci´ on si no fuera porque portan una tremenda carga mort´ıfera capaz de liquidar la civilizaci´ on varias veces a ba-

se de bombazos nucleares.

El agua marina s´olo deja pasar las ondas electromagn´eticas de la parte del visible correspondientes al verde y al azul, y a ondas de frecuencias inferiores a los 100Hz. El uso de rayos l´ aser verdiazules (¿verzules?) no parece pr´ actico (habr´ıa que estar justo encima de donde se encuentra el submarino) y las frecuencias por debajo de 100 Hz no son pr´acticas a la hora de enviar informaci´on porque los datos se transmiten a un ritmo muy bajo (1 bit por minuto). Por esta raz´on los submarinos despliegan una antena VLF flotante en superficie unida al buque, mientras ´este sigue sumergido, que permite recibir transmisiones de baja frecuencia a 50 bits por segundo, pero esto restringe la profundidad y velocidad del submarino.

una fuente de neutrinos sobre la que los f´ısicos est´an trabajando te´ oricamente y que se podr´ıa construir de aqu´ı a diez a˜ nos. Consistir´ıa b´ asicamente en un haz de protones impactando sobre un blanco de mercurio que producir´ıa piones que decaer´ıan en muones y ´estos a su vez producir´ıan neutrinos.

La se˜ nal producida por el haz podr´ıa ser registrada por detectores de luz Cerenkov situados en la cubierta del submarino. A veces uno de esos neutrinos interaccionar´ıa con el agua circundante produciendo un mu´ on que generar´ıa un destello de luz Cerenkov.

Es decir, el detector en s´ı ser´ıa el agua oce´anica circundante. La luz Cerenkov se produce cuando hay part´ıculas subat´omicas viajando por un medio material m´as r´apidamente que lo hace la luz por ese mismo medio. El resplandor azul que vemos en la cuba de un reactor nuclear se debe a este proceso.

Con un sistema as´ı se podr´ıa tener una velocidad de transmisi´on de informaci´on de 1 a 100 bits por segundo seg´ un este esquema. Los bits estar´ıan codificados en el haz, que ser´ıa pulsado, y el flujo de informaci´ on ser´ıa, obviamente, unidireccional.

Una factor´ıa de neutrinos no ser´ıa barata (miles de millones de d´ olares) pero Huber cree que el coste podr´ıa ser asumido por el presupuesto que ya tiene el programa Trident. Eso s´ı, si al final se construye el coste del sistema ser´ıa infinito si el mensaje (final) es: “lanzad los misiles”.

En estos tiempos de recortes presupuestarios en ciencia (incluso en EEUU), y en especial en ciertas ´ areas, la puesta en marcha de un sistema de este tipo ser´ıa un soplo de aire fresco para algunos sectores. En todo caso, s´olo el estudio te´orico de algo as´ı ya merece la pena, aunque su prop´ osito sea funesto.

Patrick Huber cree que este problema de comunicaci´on se podr´ıa solventar si se usaran neutrinos. Como para los neutrinos el planeta es transparente, un submarino podr´ıa recoger informaci´on enviada desde cualquier parte del globo que viajara en un haz de neutrinos.

La detecci´on de dicha informaci´on ser´ıa un problema. Como interaccionan poco con la materia son dif´ıciles de detectar, como antes se ha se˜ nalado. En la actualidad se efect´ uan experimentos con haces de neutrinos para estudiar F´ısica. Los neutrinos generados en el Fermilab son detectados por un detector situado en una mina a 700 km de distancia, pero a un ritmo de 2 neutrinos diarios. Seg´ un Huber esta eficiencia se deber´ıa de mejorar en un factor un mill´on para que los neutrinos pudieran ser utilizados para enviar mensajes.

Fuentes y referencias: Huber cree que una factor´ıa de Noticia en Physicsworld. ´ neutrinos ser´ıa la soluci´on. Esta ser´ıa Copia de art´ıculo original.

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F´ısica

2009 Edici´ on de oto˜ no 30 / 108

F´ ISICA

¿Se han detectado WIMPs? Recientemente se ha comentado mucho sobre la posible detecci´on de part´ıculas WIMPs en el experimento CDMS. J. J. Moreno, NeoFronteras

Uno de los cristales de germanio empleados en el detector CDMS. Foto: Fermilab.

Durante estas dos u ´ltimas semanas de diciembre hemos asistido a bastante rumorolog´ıa y excitaci´ on respecto a la posible detecci´ on de part´ıculas d´ebilmente interactuantes, m´ as conocidas como WIMPs en sus siglas en ingl´es. Como todos ya sabemos, las WIMPs son unos posibles candidatos a constituir la materia oscura de Universo, esa materia que parece ejercer fuerza gravitar´ıa, pero que es poco m´as o que menos que invisible. Hasta ahora, debido a su propia naturaleza, no se hab´ıan detectado.

De hecho, todav´ıa no se puede decir que se hayan detectado, pese a las ganas de hacerlo por parte de ciertas comunidades dentro de la F´ısica actual. Se lleg´ o hasta tal punto que incluso se hizo una retransmisi´ on en Internet de una charla en la que se expusieron los resultados antes de que ´estos fueran incluso publicados en el repositorio arXiv. Al parecer hubo un problema inform´ atico con el fichero pdf enviado al sistema y el mecanismo de publicaci´ on autom´ atico no funcion´ o. Afortunadamente ya hay disponibles copias del art´ıculo original colgadas en Internet.

Los resultados provienen del experimento Cryogenic Dark Matter Search (CDMS), que se encuentra a 747 metros de profundidad en la mina Soudan de Minnesota c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

(EEUU). En este experimento colaboran unos 80 investigadores y con ´el tratan de detectar posibles WIMPs desde 2003.

Ya hablamos en el pasado sobre este experimento en NeoFronteras, su detector consiste b´asicamente en un apilamiento de monocristales ultrapuros de germanio enfriados cerca del cero absoluto de temperatura. En teor´ıa una part´ıcula WIMP, que ser´ıa muy pesada en t´erminos relativos pero poco dada a interaccionar con las dem´as, podr´ıa chocar con un n´ ucleo de germanio, transmiti´endole una peque˜ na energ´ıa que se propagar´ıa como un fon´on (vibraci´ on de la red cristalina y tambi´en equivalente a cuantos de calor) a trav´es del cristal, que resonar´ıa como una campana.

Sensores al borde del mismo detectar´ıan dichas vibraciones y los datos recogidos servir´ıan para caracterizar las WIMPS. El dispositivo se encuentra a s´olo 40 milikelvins para eliminar cualquier otro movimiento en la red cristalina, y a gran profundidad bajo tierra (una mina de hierro abandonada) para evitar que las part´ıculas de los rayos c´osmicos y la radiactividad natural den falsos positivos.

Hasta ahora los resultados parec´ıan haber sido totalmente negativos. ¿De qu´e tipo de WIMPs estar´ıamos hablando? Seg´ un algunas teor´ıas de F´ısica de Altas Energ´ıas, en concreto aquellas que incorporan la supersimetr´ıa. Podr´ıa tratarse de compa˜ neras supersim´etricas de las part´ıculas del modelo est´andar, part´ıculas con el spin cambiado de tal modo que los fermiones tendr´ıan compa˜ neras bos´onicos y al rev´es. Ser´ıan mucho m´as pesadas que sus compa˜ neras del modelo est´andar y por esta raz´on no habr´ıan sido a´ un creadas en los aceleradores.

Desde hace unos meses se viene discutiendo un posible positivo por parte de un grupo italiano acerca de la existencia de posibles WIMPs, por lo que el terreno ya estaba abonado en exceso para la especulaci´on y la rumorolog´ıa. ¿Qu´e es lo que han visto realmente? Al parecer se han registrado dos eventos que se considera puedan haber sido provocados por WIMPS. Cada evento se habr´ıa producido en 2007 y 2008 respectivamente, y ser´ıan compatibles con sendas part´ıculas con una masa de unos 70 GeV o 100 GeV. Sin embargo, los cient´ıficos no han podido eliminar la posibilidad de que las se˜ nales fueran producidas por part´ıculas ordinarias. Desafortunadamente, las part´ıculas ordinarias pueden colarse dentro del detector y crear un ruido de fondo que puede confundir los resultados, pese a todos los aislamientos y medidas tomadas. Una interacci´on t´ıpica que imitar´ıa a un evento WIMP ser´ıa el choque de un neutr´on con el n´ ucleo at´omico. Tambi´en los rayos gamma dan posibles positivos. Mediante la comparaci´ on de la intensidad y ritmo temporal de las se˜ nales se puede, hasta cierto punto, discriminar los eventos.

Seg´ un los datos disponibles hasta ahora (de estos dos eventos), habr´ıa una probabilidad de un 77 % de existen-

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F´ısica

cia de estas WIMPs. Por lo tanto, nadie deber´ıa afirmar que, hoy por hoy, haya pruebas seguras de la existencia de estas part´ıculas.

En estas dos gr´ aficas la l´ınea roja segmentada divide los eventos entre los que no pueden deberse a WIMPs (izquierda) y aquellos que s´ı lo pueden hacer (derecha) bas´andose en el tiempo relativo de las se˜ nales o debido a al ratio de intercambio de calor producidas por las mismas. La caja roja encierra eventos que cumplen ambas condiciones y

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que se corresponden con los dos famosos sucesos.

Aunque algo es mejor que nada, la estad´ıstica basada en una muestra de dos eventos es muy arriesgada, sobre todo cuando se est´a hablando de la existencia o no de una part´ıcula. Muchos f´ısicos se muestran muy cautos en este asunto. Alguno ya ha dicho que la probabilidad de observar cero eventos o ver dos es pr´acticamente la misma e igual de significativa, es decir, que sigue sin haber prueba segura alguna de la existencia de WIMPs.

En estas dos gr´ aficas la l´ınea roja segmentada divide los eventos entre los que no pueden deberse a WIMPs (izquierda) y aquellos que s´ı lo pueden hacer (derecha) bas´ andose en el tiempo relativo de las se˜ nales o debido a al ratio de intercambio de calor producidas por las mismas. La caja roja encierra eventos que cumplen ambas condiciones y que se corresponden con los dos famosos sucesos.

Obviamente se necesitan m´ as datos y eventos, sobre todo cuando lo que est´ a en juego es la comprensi´on de una parte importante de la F´ısica y un seguro premio Nobel. Se necesitar´ıan cinco eventos de este tipo para poder decir, con cierta fiabilidad, que se han detectado WIMPs. Hay esperanzas de que cuando XENON100 en Gran Sasso (Italia), miniCLEAN en Ontario (Canada), SuperCDMS y otros experimentos similares empiecen a funcionar proporcionen muchos m´ as eventos de este tipo y aporten, por tanto, pruebas m´ as fiables sobre la existencia de estas part´ıculas. El LHC podr´ıa tambi´en aportar pruebas al respecto

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cuando empiece a funcionar a energ´ıas m´as altas de las energ´ıas a las que esta trabajando ahora.

Quiz´as 2010 sea el a˜ no en el que por fin se descubran las WIMPs y la naturaleza de la materia oscura, aunque a finales de 2009 alguno ya tratase de marcar territorio orinando figuradamente por las esquinas.

Fuentes y referencias: Copia art´ıculo original., Nota de prensa en el MIT., Noticia en Science., De momento ni rastro de WIMPS., Not even wrong., V´ıdeo con Blas Cabrera.

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2009 Edici´ on de oto˜ no 32 / 108

F´ ISICA

Mol´eculas Casimir Proponen la creaci´on de agregados de nanopart´ıculas ligadas por fuerzas de Casimir que formar´ıan una especie de “mol´eculas”.

J. J. Moreno, NeoFronteras El vac´ıo no es la nada y tiene propiedades que pueden ejercer su influencia. Si en el vac´ıo colocamos muy pr´oximas dos placas met´ alicas aparece una fuerza que tiende a juntarlas, es el efecto Casimir.

El efecto Casimir es incre´ıblemente misterioso. Pro-

puesto por primera vez por Henrik Casimir en 1948 no fue medido experimentalmente con precisi´on hasta 1997.

En realidad este efecto es min´ usculo, si no lo fuera ser´ıa incluso concebible extraer energ´ıa del vac´ıo. Es debido a que se estable una presi´on de radiaci´on que fuerza a las placas a juntarse.

Esquema de una suspensi´ on de objetos separados seg´ un geometr´ıas cerradas (a), repulsi´ on Casimir contragravitatoria (b) y dispersi´ on material producida por fuerzas de Casimir atractivas y repulsivas (c). Fuente: Alejandro Rodr´ıguez y colaboradores.

La fuerza que hace que las dos placas se vean atra´ıdas en el efecto Casimir proviene de un efecto mec´ anico cu´antico. El vac´ıo en mec´ anica cu´ antica no es un espacio-tiempo vac´ıo del todo. En ´el hay part´ıculas virtuales, fluctuaciones del vac´ıo, que se crean y destruyen en una fracci´ on de segundo. Estas fluctuaciones pueden ser de naturaleza electromagn´etica y pueden interaccionar con las placas, tanto desde fuera de las placas como en el interior. El espacio comprendido entre las placas contiene pocas fluctuaciones electromagn´eticas comparadas con el resto del espacio y ´estas u ´ltimas consiguen empujar las placas debido a que la presi´ on de radiaci´ on de las del interior es menor. En el lenguaje de la F´ısica: no todos los modos de vibraci´on est´ an permitidos en el interior, y s´ olo las oscilaciones resonantes cuyos m´ ultiplos longitud de onda encajan en la distancia interplaca sobreviven, suprimi´endose las frecuencias no resonantes.

Este efecto es la raz´ on por la cual los componentes de las nanom´ aquinas se adhieran los unos a los otros, por lo que esta fuerza puede resultar un engorro si estamos trabajando con dispositivos nanomec´ anicos. De ah´ı que haya f´ısicos que hayan prestado u ´ltimamente atenci´ on a este efecto, antes puramente acad´emico.

Debido a estos estudios se descubri´ o que la fuerza Casimir tambi´en pod´ıa ser repulsiva si se usaba una combinaci´ on diferentes materiales y formas. De este modo se estudi´ o otras geometr´ıas distintas a las famosas placas, como la esf´erica. Incluso se ha intentado su estudio experimental.

Ahora, Alejandro Rodr´ıguez y sus colaboradores del MIT proponen te´ oricamente que se podr´ıan crear “mol´eculas” de nanopart´ıculas ligadas por fuerza de Casimir.

Seg´ un ellos se pueden formar agregados estables porque c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

a distancias muy cortas esta fuerza ganar´ıa sobre otras, que tender´ıan a disgregar las part´ıculas.

Para poder conseguir una de “mol´eculas” hay que elegir con cuidado diferentes tama˜ nos y materiales para la creaci´on de las part´ıculas que la formen. De este modo, se puede llegar a una configuraci´on en la que las fuerzas de Casimir den como resultado una estructura estable.

Estos f´ısicos, en su an´alisis, calculan el efecto de distintas combinaciones de losetas de silicio y di´oxido de silicio, nanopart´ıculas y una combinaci´on de ambos tipos.

Uno de los casos m´as interesantes es el de nanoesferas tefl´on y silicio suspendidas en etanol. Seg´ un los autores si se escogen cuidadosamente los radios de las esferas puede conseguirse que leviten contra la gravedad sobre una placa infinita de oro. La fuerza se torna atractiva si la separaci´ on es de 100 nm o menor y repulsiva si es mayor.

Este tipo de c´alculos no son sencillos de realizar porque las fuerzas de Casimir no son aditivas como las fueras convencionales. Si se considera m´as de una fuerza la complejidad del c´alculo aumenta r´apidamente, de ah´ı que se consideren objetos como placas infinitas.

Seg´ un los autores, hoy en d´ıa ser´ıa posible realizar este tipo de experimentos, aunque con cierta dificultad. Creen que el caso del agregado de nanopart´ıculas de silicio-tefl´ on ser´ıa un buen punto de partida para empezar con los experimentos.

Fuentes y referencias: Copia art´ıculo original.

Logran medir un an´alogo cl´asico del efecto Casimir.

Efecto Casimir inverso producir´ıa levitaci´on.

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2009 Edici´ on de oto˜ no 33 / 108

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Noria bacteriana Explotan el movimiento aleatorio de bacterias para conseguir movimiento neto en una direcci´on dada.

J. J. Moreno, NeoFronteras Hace no tanto tiempo se ataban los burros a las norias para poder extraer agua de los pozos. Los pobres animales daban vueltas y vueltas mientras que el preciado l´ıquido se derramaba en la tierra para regar las huertas. Este m´etodo

fue introducido por los musulmanes cuando invadieron la pen´ınsula ib´erica, pero, al menos en Espa˜ na, ya no quedan norias de este tipo en funcionamiento, aunque todav´ıa quede alguna en estado ruinoso.

Diversos fotogramas en los que se puede ver c´ omo las bacterias del exterior hacen mover una rueda dentata a partir de su movimiento aleatorio. Foto: Roberto Di Leonardo.

¿Se podr´ıa hacer lo mismo a escala microsc´ opica usando un microbio en lugar de un burro? Pues parece ser que s´ı es posible. A diferencia del burro que se le puede obligar a girar en un sentido concreto, a la bacteria E. coli no se la puede arrear ni atar tan f´ acilmente. En su lugar quiz´as nos podemos valer del movimiento aleatorio de ´esta para obtener un movimiento neto en un sentido concreto.

La idea que tuvo un grupo italiano de investigadores fue usar una rueda dentada microsc´ opica de tipo trinquete alrededor de la cual bacterias E. coli pod´ıan nadar libremente. Seg´ un ellos este tipo de dispositivos podr´ıan usarse para proporcionar energ´ıa a microm´ aquinas o (en un ataque de optimismo) como fuente macrosc´ opica de energ´ıa.

Las bacterias nadan a trav´es de los fluidos gracias al uso de unos elementos rotatorios embebidos en sus paredes celulares. Estos “motores” mueven unos filamentos en forma de h´elices que pueden girar en ambos sentidos. Algunos investigadores han usado este movimiento en el pasado para impulsar microestructuras, pero como las bacterias se mueven al azar es muy dif´ıcil de controlar su movimiento sin a˜ nadir productos qu´ımicos.

Ahora, Roberto Di Leonardo y sus colaboradores de la Universidad La Sapienza de Roma han mostrado c´omo explotar el movimiento aleatorio de bacterias E. coli sin intentar controlar las propias bacterias. Para ello explotan el hecho de que una colecci´ on de bacterias inmersas en un l´ıquido representa un sistema fuera del equilibrio termodin´ amico. Este sistema fuera del equilibrio, dicen, debe proporcionar un movimiento ordenado sobre un objeto asim´etrico, en contraste con el movimiento browniano generado por mol´eculas en equilibrio termodin´ amico, como el sufrido por granos de polen suspendidos en agua. c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

No existe un mecanismo de “u˜ neta” que impida el retroceso de la rueda. Son las propias bacterias las que, con su movimiento, hacen prevalecer el giro en un sentido. Como se puede ver en b) o en c) las bacterias que se ven arrinconadas (flechas blancas) en un diente empujan netamente m´ as que otras bacterias (flechas negras) con otras trayectorias. Incluso lo pueden hacer de manera cooperativa como en d). Foto: Roberto Di Leonardo.

As´ı que se pusieron manos a la obra y mediante fotolitograf´ıa construyeron ruedas dentadas de tipo trinquete

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F´ısica

(con dientes asim´etricos) de 48 micras de anchura y 10 micras de grosor a partir del pol´ımero SU8. Depositaron estas ruedas en la superficie de una l´ amina de vidrio sobre la que vertieron una suspensi´ on l´ıquida de E. coli, permitiendo que las ruedas acumularan una interfase liquido-aire para que as´ı se impidiera que las fuerzas de capilaridad produjeran una fuerte adhesi´ on entre las dos superficies (la de la rueda y la de la l´ amina de vidrio).

Los investigadores observaron entonces lo que pasaba, y pudieron comprobar que la forma asim´etrica de los dientes de la rueda favorec´ıan el movimiento de la rueda en una direcci´ on cuando las bacterias chocaban reiteradamente con ese obst´ aculo (ver foto). Filmando lo que ocurr´ıa pudieron medir la velocidad de giro, que era de 1 revoluci´ on por minuto en promedio, valor que encaja con las simulaciones num´ericas que hab´ıan hecho previamente.

Seg´ un Di Leonardo, el rendimiento de este tipo de dispositivo se puede incrementar tremendamente. Hace notar que la velocidad lineal en el borde es de 2,5 micras por segundo mientras que las bacteria nadan a unas 20 micras por segundo. Cree que jugando con la forma de los dientes

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y usando otro tipo de bacterias o concentraciones bacterianas se podr´ıa aumentar el rendimiento. Esto es algo que esperan poder investigar en el futuro.

Este grupo de investigadores cree que es posible crear una nueva tecnolog´ıa micromec´anica basada en este tipo idea. Seg´ un ellos se podr´ıan crear microrm´aquinas pasivas que fueran alimentadas mediante su simple inmersi´ on en un l´ıquido con microorganismos y sin necesidad de aplicar un campo el´ectrico o magn´etico externo que les proporcione energ´ıa para su funcionamiento. En el fondo toda la idea se basa en la conversi´on de energ´ıa qu´ımica (las sustancias metabolizadas por las bacterias) en energ´ıa mec´anica.

La aplicaci´on pr´actica est´a por ver, pero al menos la idea es interesante. Sobre todo ilustra la gran diferencia que puede haber entre sistemas fuera del equilibrio termodin´amico de los que s´ı lo est´an. Al fin y al cabo estas bacterias no son diablillos de Maxwell.

Fuentes y referencias: Noticia en Physicsworld.

Copia art´ıculo original.

F´ ISICA

No encuentran efecto de la textura en el espacio tiempo Seg´ un los datos de Fermi, los fotones gamma de alta energ´ıa tienen la misma velocidad aunque sus energ´ıas sean diferentes. Esto apoya obviamente la Relatividad Especial y contradice algunos resultados te´oricos relacionados con teor´ıas cu´anticas de gravedad que predec´ıan lo contrario.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Un fot´ on gamma de m´ as alta energ´ıa tendr´ıa una velocidad menor que otro de baja energ´ıa seg´ un algunas ideas. Foto: NASA, Sonoma State University, Aurore Simonnet.

Una de las esperanzas puestas en el detector de rayos gamma Fermi (anteriormente conocido como GLAST) era la de comprobar ciertas hip´ otesis propuestas por algunos te´ oricos que trabajan en las nuevas teor´ıas cu´ anticas de la gravedad, teor´ıas que pretenden unir el mundo cu´ antico y el de la Relatividad General y que est´ an muy escasas de comprobaciones experimentales. La primera de estas teor´ıas en verse relacionada con un efecto medi-

ble de este tipo fue la teor´ıa cu´antica de lazos, aunque esto fue introducido m´ as bien ad hoc en la teor´ıa. Al cabo de un tiempo, cuando parec´ıa que estas predicciones eran un caballo ganador, los te´oricos de cuerdas tambi´en se subieron al carro.

ma del espectro electromagn´etico) y que as´ı puedan interaccionar con esa supuesta textura del espacio-tiempo, cualquiera que sea ´esta.

Para poder medir este efecto se debe dar un proceso que produzca simult´aneamente al menos dos fotones de alta energ´ıa a una gran distancia Seg´ un estas teor´ıas el espaciocosmol´ogica. Entonces un telescopio tiempo tiene una textura a la esde rayos gamma podr´ıa medir la dicala de Planck, un estado “espumoferencia de tiempo a su llegada a la la so” en el que se confunden las diTierra. mensiones espacio-temporales. Seg´ un ciertas ideas esto deb´ıa de de tener Hace relativamente poco hab´ıa alun efecto min´ usculo, pero acumulati- gunos resultados con telescopios afinvo a lo largo de grandes distancias so- cados en tierra firme que parec´ıa indibre part´ıculas sin masa en movimien- car que el efecto exist´ıa. Sin embargo, to. De este modo, si un fot´on muy un resultado reciente de Fermi parece energ´etico recorre miles de millones de haber ca´ıdo como un jarro de agua fr´ıa a˜ nos de distancia tardar´a un poco m´as sobre este asunto. Unos fotones de disde tiempo que uno menos energ´etico. tinta energ´ıa procedentes de un punto Es decir, la velocidad de la luz en el del espacio situado a 7300 millones de vac´ıo depender´ıa de la energ´ıa de los a˜ nos luz llegaron con una diferencia de fotones, algo que estar´ıa en principio tiempo de s´olo 9 d´ecimas de segundo, en contra de la Relatividad Especial. aunque uno de los fotones era milloPara que se pueda apreciar el efecto nes de veces m´as energ´etico que otro. los fotones deben de ser muy energ´eti- El evento se registr´o el pasado 10 de cos (lo que los coloca en el parte gam- mayo y hace unos d´ıas se han publi-

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NeoFronteras Trimestral cado los resultados. La diferencia de tiempos para esa distancia y diferencia de energ´ıa deb´ıa de haber sido mucho mayor si esas predicciones fueran correctas. Este resultado experimental nos dice que la velocidad de ambos fotones fue la misma al menos en una parte en 100.000.000.000.000.000.

De momento parece pues que la Relatividad Especial gana la batalla, aunque los te´ oricos mantienen que debe de existir violaci´ on de la simetr´ıa Lorentz. El caso es que este resultado, seg´ un algunos, elimina todas las aproximaciones a una nueva teor´ıa de gravedad cu´ antica en la que haya una fuerte dependencia entre la velocidad de la luz y la energ´ıa de los fotones.

Aunque estas teor´ıas no dan una predicci´ on exacta de la escala de energ´ıa asociada a este tipo de fen´ omeno, este resultado experimental requerir´ıa que la escala de energ´ıa implicada en estas teor´ıas estuviera estuviera por encima de la energ´ıa Plank para poder ver el efecto, lo que les har´ıa ser “antinaturales”.

Este nuevo resultado se suma a

F´ısica otro, tambi´en negativo, registrado en septiembre del a˜ no pasado, aunque en este nuevo caso la estructura fina temporal es mejor y la escala de energ´ıa mucho mayor.

De momento parece pues que la Relatividad Especial gana la batalla.

El marco experimental no ayuda a este tipo de ideas que predicen una diferencia de velocidad en part´ıculas sin masa movi´endose por ciertos caminos.

Si hubiera habido diferencia se podr´ıa haber achacado a que los fotones no se habr´ıan emitido a la misma vez y que el origen de esta diferencia depender´ıa de la naturaleza del evento que produce el estallido gamma.

Para poder mantener el efecto predicho por estas teor´ıas, a pesar de este resultado, habr´ıa que asumir que los fotones se habr´ıa confabulado para emitirse con una diferencia de tiempos tal que justo al llegar aqu´ı pareciera que han llevado la misma velocidad, algo que parece altamente improbable.

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Hay dos modelos que explican el origen de los estallidos de rayos gamma energ´eticos. En unos casos, se producir´ıan en algunas explosiones de supernova y en otros en la colisiones de estrellas de neutrones. En este caso se achaca a esta u ´ltima posibilidad el origen de este estallido.

En resumidas cuentas, despu´es de 100 a˜ nos, Einstein sigue ganando batallas. Ahora habr´a que ver c´ omo se descuelgan los te´oricos de este caballo perdedor. Los te´oricos de teor´ıas de lazos ya empezaron a trabajar en esta posibilidad hace algunos a˜ nos y, al fin y al cabo, este tipo de efectos no pertenece intr´ınsecamente a la teor´ıa. La teor´ıa de cuerdas vivi´ o durante muchos a˜ nos sin este tipo de efectos, as´ı que es de suponer que sobreviva tambi´en a este resultado.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

V´ıdeo.

Noticia en Physics World.

Art´ıculo original (resumen). ¿Tiene el espacio-tiempo textura?

F´ ISICA

¿Colapso por ondas gravitacionales?

Proponen que las ondas gravitacionales son las responsables del colapso instant´aneo de las funciones de onda para objetos macrosc´opicos.

J. J. Moreno, NeoFronteras Hay un problema en la Mec´ anica Cu´ antica que permanece sin resolver: ¿por qu´e la f´ısica a escala peque˜ na es tan diferente de la f´ısica a escala macrosc´ opica? Nadie usa la Mec´ anica Cu´ antica (MC) para dise˜ nar autom´ oviles, quiz´as ´estos ser´ıa a´ un m´ as caros de ser as´ı y los f´ısicos por fin encontrar´ıan un lugar en donde ganar un sueldo digno, pero en realidad no se hace porque no es necesario. Un auto no se comporta cu´ anticamente.

Parece que hay una frontera de tama˜ no entre el mundo microsc´ opico y el macrosc´ opico m´ as all´ a de la cual ya no es necesario usar la MC para describir los fen´ omenos que ocurren.

Algo t´ıpico, y extra˜ no a nuestros ojos, que ocurre a escalas peque˜ nas es la superposici´ on de estados. As´ı, un electr´ on puede estar en un estado que sea una superposici´ on de dos, pero al medir su funci´ on de ondas colapsa y s´ olo est´ a en uno de esos dos estados. No hay nada en el mundo macrosc´ opico que se asemeje a esa situaci´on, incluyendo los gatos de Schr¨ odinger.

La explicaci´ on m´ as directa es que los objetos grandes no est´ an sujetos a las mismas leyes cu´ anticas que gobiernan el mundo de las part´ıculas elementales, a´tomos y

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mol´eculas. Pero, ¿por qu´e no?

La localizaci´on de ese l´ımite entre el mundo cu´ antico y el cl´asico ha sido siempre un misterio. Una idea intenta solucionar la transici´on de un mundo a otro es que aquella que dice que cualquier cosa (incluso un objeto macrosc´ opico) empieza como un estado cu´antico, existiendo en una superposici´on de estados, pero cuando interacciona con el ambiente colapsa a un estado u ´nico cl´asico, fen´omeno que se conoce como decoherencia cu´antica.

Ahoras Brahim Lamine, de la Universidad Pierre y Marie Curie en Par´ıs, y sus colaboradores dicen que las responsables para este colapso generalizado ser´ıan las ondas gravitacionales. Estas ondas, aunque nunca han sido detectadas directamente, son oscilaciones del propio espaciotiempo y se generan en fen´omenos muy energ´eticos, como explosiones de supernova, colisiones de estrellas de neutrones o durante el Big Bang.

La consecuencia es que siempre hay fondo de ondas gravitacionales en cualquier parte del Universo, aunque tengan unas amplitudes muy bajas.

Seg´ un informan estos investigadores en un congreso reciente, estas ondas podr´ıan ser responsables del colapso de los sistemas cu´anticos. Calculan que estas fluctuaciones

NeoFronteras Trimestral

F´ısica

del espacio-tiempo podr´ıan contribuir a la decoherencia cu´ antica, de tal modo que para sistemas de masa grande como la Luna la decoherencia inducida por las ondas gravitacionales disipar´ıa inmediatamente cualquier superposici´ on cu´ antica. A otras escalas el efecto de estas ondas ser´ıa despreciable y por eso s´ı que vemos superposici´on en al caso de los electrones, por ejemplo, o para los fotones (que no tienen masa).

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principio esto podr´ıa proporcionar un test sobre si el efecto de decoherencia de las fluctuaciones del espacio-tiempo encaja con las predicciones.

El sistema deber´ıa de estar completamente aislado a la hora de poder descartar otros efectos, pero esto es imposible en la pr´actica con los interfer´ometros de materia actuales.

Los primeros experimentos al respecto fueron realizados por Anton Zeilinger, Markus Arndt y sus colaboradores de la Universidad de Viena. Fueron capaces de hace interferir haces de buckybolas de carbono 60. Lo malo es que incluso con mol´eculas de este tama˜ no el efecto de las ondas gravitacionales es demasiado peque˜ no en poderse observar.

Seg´ un Lamine el efecto deber´ıa de ser mensurable para grandes sistemas o para altas energ´ıas. Un haz de 300 ´atomos de carbono mostrar´ıan el efecto si se le hace interferir sobre un ´area efectiva de 1 metro cuadrado, pero esto est´a m´as all´a de la tecnolog´ıa actual.

Algunas teor´ıas especulativas predicen, sin embargo que la decoherencia cu´antica podr´ıa ocurrir a escalas de energ´ıa menores a las predichas por Lamine. Si esto es as´ı se podr´ıa realizar el experimento.

Seg´ un Arndt ´esta es la raz´on que hay detr´ as de la pol´ıtica de su grupo de llevar al l´ımite la masa en sus experimentos.

Aunque la propuesta es arriesgada no cabe duda que Esquema del interfer´ ometro de Zeilinger y Arndt. tiene el valor de proponer una comprobaci´on experimenPara comprobar si efectivamente las ondas gravitacio- tal de la misma. Aunque el efecto de tales ondas es tan usculo (de hecho todav´ıa no se han detectado direcnales provocan la decoherencia en objetos grandes los in- min´ vestigadores proponen usar un interfer´ ometro de ondas de tamente por esta causa) que casi cualquier otro tipo de materia con mol´eculas a las que se les hace pasar reji- ruido ser´ıa m´as importante. llas m´ ultiples. La naturaleza ondulatoria de estos objetos har´ıa que se difractaran y las ondas de difracci´ on interac- Fuentes y referencias: cionan entre s´ı para producir un patr´ on de interferencia. Noticia en New Scientist.

La decoherencia cu´ antica destruir´ıa este patr´ on, as´ı que en Copia art´ıculo original.

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NeoFronteras Trimestral

F´ısica

2009 Edici´ on de oto˜ no 37 / 108

F´ ISICA

Detectan neutrinos procedentes de J-PARC Ya han registrado los primeros eventos de detecci´on de neutrinos procedente del haz de neutrinos generado en el acelerador J-PARC. J. J. Moreno, NeoFronteras F´ısicos del grupo internacional del experimento T2K anunciaron hace unos d´ıas que ya han registrado los primeros eventos de detecci´ on de neutrinos del haz de neutrinos generado por el acelerador J-PARC de Tokai (Jap´ on). Este resultado marca el comienzo de la fase operacional del experimento T2K. Los neutrinos se presentan en tres tipos sabores diferentes: neutrinos electr´ onicos, mu´ onicos y tau´ onicos. Los experimentos realizados en las u ´ltimas d´ecadas demostraron una propiedad especial de los neutrinos: sus oscilaciones. Gracias a esta extra˜ na propiedad cualquier tipo de neutrino puede transformase espont´ aneamente en las otras dos clases de neutrinos seg´ un se propaga por el espacio.

Esta propiedad requiere que los neutrinos tengan masa, aunque ´esta sea muy peque˜ na. Adem´ as esto nos habla de una F´ısica desconocida m´ as all´ a del modelo est´andar y quiz´ as nos d´e pistas sobre la asimetr´ıa entre materia y

antimateria.

Para poder estudiar este fen´omeno lo ideal es usar un sistema controlado en el que se produzca un haz artificial estable de neutrinos, en lugar de usar los neutrinos producidos de manera natural por el Sol. Los esfuerzos realizados en el pasado en este aspecto han culminado en el experimento T2K que es una versi´on m´as poderosa y sofisticada del anterior experimento K2K. En el acelerador J-PARC los protones a 50 Gev del anillo principal del sincrot´on se hacen incidir sobre un blanco de grafito (carbono), donde se producen piones debido a las colisiones. Los piones viajan entonces a trav´es de un c´amara de helio en donde decaen produciendo neutrinos en el proceso. Estos neutrinos pasan a trav´es de un primer detector, denominado INGRID, situado a 200 m de distancia, capaz de medir en detalle la energ´ıa, tipo y direcci´on de alguno de estos neutrinos. Hasta ahora se han detectado tres eventos de este tipo en INGRID.

Detector Super-Kamiokande (Observatorio Kamioka, Universidad de Tokio).

J-PARC ha sido construido gracias a la colaboraci´on de cient´ıficos e instituciones de 13 pa´ıses. El haz procede de J-PARC, que es b´ asicamente una factor´ıa de neutrinos, puede ser estudiado a distancia por otro detector de neutrinos. La idea es disparar el haz hacia el detector de neutrinos Super-Kamiokande, que ha sido recientemente mejorado con nueva electr´ onica y software. Nada m´as ser producidos, los neutrinos son analizados in situ y luego se pretende comparar el resultado con los detectados en Super-Kamiokande, que est´ a a 300 km de distancia, en Hida, al noroeste de Tokai. El objetivo es analizar las oscilaciones que hayan podido sufrir en su viaje.

Los neutrinos interact´ uan muy d´ebilmente con la materia, por eso el Super-Kamiokande consiste en un tanque con 50.000 toneladas de agua recubierto en su interior por

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11.146 fotomultiplicadores de medio metro de di´ ametro.

El sistema se encuentra a 1 km de profundidad en la mina de Mozumi. Cuando un neutrino entre millones interacciona con una mol´ecula de agua se produce un destello de luz Cerenkov que es registrado por los tubos fotomultiplicadores.

Se necesitar´an muchos eventos de este tipo para poder tener una buena estad´ıstica que permita llegar a conclusiones f´ısicas.

Se espera realizar experimentos completos de prueba en diciembre y empezar con los rutinarios en enero, con mejoras t´ecnicas previstas para los pr´oximos a˜ nos.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

NeoFronteras Trimestral

F´ısica

2009 Edici´ on de oto˜ no 38 / 108

F´ ISICA

Sobre la din´amica de alianzas La din´amica de alianzas de amistad-enemistad dentro de un grupo social se puede describir con un perfil de energ´ıa potencial como en ciertos modelos f´ısicos.

J. J. Moreno, NeoFronteras

El m´etodo cient´ıfico y las Matem´ aticas no tienen casi l´ımites en su aplicabilidad a todo aquello con lo que se tenga contacto experimental. En los u ´ltimos tiempos hemos visto como se aplica la F´ısica Estad´ıstica a los mercados, o como la Matem´ atica Discreta se aplica a la detecci´ on de c´elulas terroristas. Ya hemos visto en NeoFronteras algunas de esas aplicacio-

nes, as´ı como otras aplicadas a redes sociales (no necesariamente informatizadas).

Ahora, un nuevo modelo trata de explicar la aparici´on de pol´ıticas de alianzas. O lo que es lo mismo, c´omo se crean y modifican las redes de amigos y enemigos dentro de una comunidad. Quiz´as en su lugar de trabajo ha visto como se forman grupos de individuos, como se enemistan unos compa˜ neros con otros y c´omo algunos cambian de bando. Probablemente incluso usted puede que haya participado en estas din´amicas. ¿Se pueden analizar y describir estas din´amicas desde un punto objetivo? ¿Es inevitable que se formen alianzas antag´onicas dentro de un grupo? Si tiene un poco de paciencia y lee el resto le sorprender´ an las respuestas.

Algunas veces los amigos terminan siendo enemigos y los enemigos terminan siendo amigos, pero es dif´ıcil de entender exactamente c´omo puede darse lugar este cambio. En este nuevo estudio se muestra que cuando el

cambio de aliados o rivales es interpretado usando los principios de la psicolog´ıa social, el comportamiento general puede ser modelado como si surgiera de un proceso de minimizado de energ´ıa.

El estudio es parte de un proyecto de investigaci´on que usa herramientas te´oricas de la F´ısica para analizar sistemas sociales complejos. En el art´ıculo que lo describe, Seth Marvel, Steven Strogatz y Jon Kleinberg, todos de Cornell University, usan teor´ıa de psicolog´ıa social para clasificar qu´e configuraciones de amigos o enemigos son m´as estables que otras. Muestran adem´as que estas configuraciones pueden ser representadas por un perfil de energ´ıa potencial en el que la disminuci´on de estr´es social se corresponder´ıa a una energ´ıa que se relaja (o aumento de la coherencia de las relaciones) seg´ un las relaciones cambian de signo, es decir, de amigos a enemigos y viceversa.

Se muestra el perfil de energ´ıa para los 4 casos posibles de alianzas entre 3 individuos (A) y los 11 entre 4 individuos (B). El n´ umero sobre cada caso representa la multiplicidad de las distintas permutaciones. Las l´ıneas oscuras continuas o discontinuas representan la amistad o enemistad entre los v´ ertices y las l´ıneas claras relacionan casos con s´ olo una diferencia entre s´ı. En estos casos tan sencillos no se dan estados atascados.

Es parecido a lo que ocurre en otros sistemas f´ısicos, como los sistemas Ising de espines, en los que el sistema puede caer en un m´ınimo de energ´ıa local. Si el sistema cae en uno de esos m´ınimos es m´ as dif´ıcil que se mueva de ah´ı y, por tanto, esa configuraci´ on es estable. Si el sistema est´ a en un m´ aximo de energ´ıa entonces es muy f´ acil que el sistema caiga hacia cualquier otro estado de energ´ıa m´ as baja y que el sistema se relaje.

En este caso la red social es representada por grafos cuyos v´ertices son las personas y la arista que los une representa la relaci´on y su tipo.

Una arista puede tener peso positivo “+” (son amigos) o negativo “-” (son enemigos).

Dado un determinado n´ umero de v´ertices se considera que unas configuraciones son estables y otras inestables. Veamos un ejemplo simple. El sentido com´ un, y la psicolog´ıa social,

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nos dice que el enemigo de tu enemigo debe de ser tu amigo o que el amigo de tu amigo es tambi´en tu amigo.

Cuando tenemos situaciones de este tipo podemos decir que la situaci´ on est´a en equilibrio. En una situaci´ on de estas caracter´ısticas se requiere usar menos energ´ıa para mantenerla, por lo que podemos afirmar que est´ an situadas en m´ınimos del perfil de energ´ıa potencial. Si el amigo de tu amigo es tu enemigo tendremos la situaci´ on

NeoFronteras Trimestral contrar´ıa: m´ as conflicto, m´ as estr´es y mayor energ´ıa del sistema. El sentido com´ un nos dice que tarde o temprano la situaci´ on se volcar´ a a otra m´ as coherente.

La configuraci´ on de energ´ıa m´ as baja se dar´ a cuando dentro de un grupo haya dos bandos rivales formados cada uno de ellos por amigos que tienen como enemigos a todos los del otro bando.

Aunque ya se hab´ıan descrito las configuraciones de estados de m´ınima energ´ıa en trabajos previos, no se hab´ıa estudiado en detalle el perfil de energ´ıa potencial de estos sistemas.

Estos investigadores han descubierto que estos perfiles son m´ as complejos de lo que previamente se cre´ıa.

As´ı por ejemplo, una de las caracter´ısticas m´ as interesantes que han encontrado es la existencia de “estados atascados” en m´ınimos de energ´ıa local. Esto se da cuando el sistema es atrapado entre dos configuraciones adyacentes de mayor energ´ıa y una barrera de energ´ıa le impide moverse hacia otro m´ınimo de energ´ıa menor o

F´ısica hacia el m´ınimo absoluto.

De nuevo esto se parece a los sistemas de espines complejos (como cuando hay frustraci´on), en los que es dif´ıcil sacar el sistema de un m´ınimo local. Los m´etodos num´ericos que se usan para resolverlos tienen que implementar de alguna manera un “efecto t´ unel” que permita al sistema caer en otra regi´on y que finalmente alcance el m´ınimo absoluto al que se quiere llegar.

En este caso de las relaciones sociales, cuando los investigadores estudiaron este tipo de estados atascados vieron que se formaban m´as f´acilmente a bajas energ´ıas. Adem´as calcularon que los estados atascados de energ´ıa m´as alta son estructuralmente m´ as complejos que los estados atascados de energ´ıa m´as baja.

Fij´emonos en las implicaciones que esto tiene en la vida real. Puede ser que dentro de un grupo humano se hayan formado alianzas, pero que en lugar de formarse dos grupos bien definidos haya personas en su seno que no lo est´en. Lo natural ser´ıa que tarde o

2009 Edici´ on de oto˜ no 39 / 108

temprano se definan, pero este estudio nos dice que la situaci´on de las relaciones dentro del grupo puede atascarse y no caer en la configuraci´on de dos facciones bien definidas. Puede que el amigo del amigo del amigo de nuestro amigo sea nuestro enemigo, pero debido a la fortaleza de las relaciones ya formadas ser´a dif´ıcil que ese individuo se transforme en el enemigo de todos ellos o que lo hagamos nosotros.

Hay un conflicto o estr´es (energ´ıa) por encima del que se dar´ıa en una configuraci´on de dos bandos bien definidos (m´ınimo absoluto), pero al ocupar un m´ınimo local es dif´ıcil bajar a la situaci´on de m´ınimo estr´es absoluto mediante el aumento de consistencia o coherencia entre las relaciones. Para poder llegar a ella hay que pasar por alguna configuraci´on a´ un m´as conflictiva (subir la barrera de energ´ıa), en la cual la cadena antes descrita cambie el signo de varias aristas en diversas ocasiones, pasando por situaciones intermedias a´ un peores.

Algunos estados atascados para una red social de 26 v´ ertices.

Los distintos tipos de alianzas se representan por s´ımbolos y est´ an espec´ıficados en la parte inferior. Para hallarlos hubo que realizar un c´ alculo num´ erico de la evoluci´ on de 100 millones de redes sociales hasta su estado de m´ınima energ´ıa (local).

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NeoFronteras Trimestral Otra consecuencia es que cuanta m´ as complejas sean las relaciones dentro de un grupo mayor ser´ a el nivel de estr´es. Lo m´ as sorprendente de este estudio es que nos dice que estos estados de alta energ´ıa, alta complejidad o alto estr´es pueden caer tambi´en en m´ınimos locales y atascarse.

Estos investigadores esperan estudiar mejor este tipo de sistemas y comprender la estructura a gran escala, as´ı como poder encontrar posibles caminos que lleven a la reconciliaci´ on.

F´ısica El modelo es obviamente s´olo te´ orico y no cubre la complejidad de las relaciones humanas y su psicolog´ıa, pero sus consecuencias son interesantes. Nos creemos en posesi´on de un libre albedr´ıo que supuestamente nos permite elegir dentro de un grupo social nuestras relaciones de amistad, pero seg´ un este estudio podemos estar sometidos a unas presiones tales que hagan quebrar nuestra voluntad a lo largo del tiempo.

Una vez aparezca la enemistad en

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2009 Edici´ on de oto˜ no 40 / 108

un grupo se ir´an formando alianzas que crear´an din´amicas imparables y situaciones enquistadas sin aparente soluci´on. En todo caso, parece que el tr´agico destino final ser´a la aparici´on de dos bandos bien definidos de enemigos irreconciliables. ¿Le suena familiar al lector esta situaci´ on?

Fuentes y referencias: Copia art´ıculo original.

Art´ıculo original (resumen).

NeoFronteras Trimestral

Geolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 41 / 108

GEOLOG´ IA

Terremotos inducidos por otros terremotos Los grandes terremotos pueden debilitar zonas de fallas tect´onicas alejadas de tal modo que meses m´as tarde se produzcan a su vez terremotos en esos lugares.

J. J. Moreno, NeoFronteras

producen en la corteza terrestre debilitan las zonas de fallas a lo largo de todo el mundo y disparan periodos en los que aumenta la actividad s´ısmica globalmente.

Un n´ umero inusualmente alto de terremotos de magnitud 8 se dieron a lo largo de todo el mundo entre 2005 y 2005 y esto hizo pensar a los expertos que quiz´ as estaban relacionados con el terremoto de Sumatra del 26 de diciembre de 2004. Sin embargo, seg´ un Fenglin Niu, de Rice University, ´esta es la primera prueba directa de que efectivamente un terremoto puede cambiar la resistencia de una falla remota.

Lo que s´ı se sab´ıa es que hab´ıa un cierto efecto domin´o en los terremotos de tal modo que un terremoto ocurrido en un sitio debilitaba la falla de otro lugar y all´ı se produc´ıa otro terremoto al poco tiempo. As´ı por Vista a´ erea de parte de la falla de San Andr´ es. Foto: ejemplo, un terremoto de magnitud 7,9 ocurrido en AlasWikimedia. ka en 2002 provoc´o peque˜ nos terremotos en Wyoming y California al cabo de unas pocas horas. PresumiblemenUn grupo de sism´ ologos norteamericanos han encontrado te las vibraciones del primero dispararon o indujeron los pruebas de que el terremoto que provoc´ o el tsunami de segundos indirectamente.

Sumatra que cruz´ o el ´Indico en 2004 afect´ o a la famosa falla de San Andr´es en California.

Lo novedoso del nuevo estudio es que estos terremotos El estudio, que aparece publicado esta semana en la inducidos se pueden demorar incluso meses o a˜ nos en el revista Nature, sugiere que los grandes terremotos que se tiempo.

Lo novedoso del nuevo estudio es que estos terremotos inducidos se pueden demorar incluso meses o a˜ nos en el tiempo.

En el ejemplo en el que se centra el estudio es el terremoto del Sumatra de 2004 fue de magnitud 9. Se dio en el fondo oce´ anico siendo, el segundo terremoto m´as intenso jam´ as registrado por sism´ ografos. Este terremoto provoc´ o una ola gigante que arras´ o los pa´ıses lim´ıtrofes llev´ andose por delante a 230.000 personas.

En el estudio Niu, Robert Nadeau (University of California en Berkeley) Taka’aki Taira y Paul Silver (ambos de Carnegie Institution of Science en Washington) han examinado m´ as de 20 a˜ nos de registros s´ısmicos realizados en Parkfield (California), ciudad asentada sobre la falla de San Andr´es, fij´ andose en muchos microseismos que se dieron en la misma localizaci´ on. A partir de estos datos pudieron calcular la resistencia de la falla (es decir, el nivel de fuerza de cizalladura necesario para que la falla deslice) entre 1987 y 2008.

Encontraron que la resistencia de la falla cambi´o notablemente tres veces durante este periodo de 20 a˜ nos.

La primera vez en 1992 cuando se produjo el terremoto Landers de magnitud 7 al norte de Palm Springs. Esto debilit´ o la falla cerca de Parkfiled, provocando una serie de terremotos de magnitud 4 m´ as tarde.

El segundo cambio en la resistencia se dio en conjunci´ on con un terremoto de magnitud 6 en Parkfield en septiembre de 2004, d´ andose otro cambio un poco m´as tarde ese a˜ no que no puede ser explicado solamente por el c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

terremoto local anterior. Eventualmente, ´este estar´ıa relacionado con el terremoto de Sumatra de ese a˜ no.

La influencia de largo alcance del terremoto de Sumatra de 2004 en esta parte de la falla de San Andr´es, situada a miles de kil´ometros, sugiere que los terremotos pueden afectar otras fallas en otros lugares haciendo que ´estas se debiliten y provoquen a su vez otros terremotos al cabo del tiempo.

Adicionalmentente los investigadores han estudiado el fen´omeno de dispersi´on s´ısmica en el que las ondas s´ısmicas se reflejan en m´ ultiples direcciones. Esto se deber´ıa, seg´ un este equipo de investigadores, a que el movimiento estar´ıa asociado a la presencia agua subterr´anea profunda en la falla, que esencialmente lubricar´ıa la misma, haci´endola m´as d´ebil y m´as susceptible a moverse a lo largo de donde est´a agua Todav´ıa no se sabe exactamente c´omo sucede este fen´omeno del debilitamiento de la falla inducido por otros terremotos y ser´a necesario hacer m´as investigaci´ on sobre el tema. Por desgracia, la predicci´on de terremotos est´ a todav´ıa lejos.

Fuentes y referencias: Rice University.

Art´ıculo original.

Noticia en Nature.

NeoFronteras Trimestral

Geolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 42 / 108

GEOLOG´ IA

Fuerzas de marea y terremotos Las fuerzas de marea producidas por la Luna y el Sol debilitar´ıan algunas fallas mediante un mecanismo indirecto y gracias a la presencia de agua a gran profundidad.

J. J. Moreno, NeoFronteras

El d´ebil efecto de las mareas estimula la producci´ on de temblores a gran profundidad de la corteza terrestre. Esto sugiere que a m´ as de 25 kil´ ometros debajo de la superficie, las rocas est´ an lubricadas por agua a alta presi´ on que les permite deslizarse con menos esfuerzo.

Roland B¨ urgmann, de la Universidad de Berkeley, dice que los temblores parecen ser sensibles a cambios de estr´es. As´ı por ejemplo, las ondas s´ısmicas despu´es del terremoto de Sumatra en 2008, al otro lado del mundo, dispararon temblores en la zona de subducci´ on de Cascadia, en la costa del estado de Washington. Tambi´en el terremoto de Denali de 2002 dispar´ o temblores en varias fallas de California. Ahora resulta de los ciclos diarios de marea tambi´en modulan los se´ısmos terrestres.

En un art´ıculo aparecido en Nature el pasado 24 de diciembre Roland B¨ urgmann, Robert Nadeau y Amanda M. Thomas, todos de la universidad antes mencionada, sostienen que los temblores son sensibles a las mareas, sobre todo al estr´es de cizalladura a lo largo de algunas fallas, y que esto significa que hay agua a alta presi´ on a gran profundidad.

Para hacerse una idea de la presi´ on litoest´ atica reinante a 15 ´ o 30 kil´ ometros hay que pensar en una columna de roca de esa altura ejerciendo su peso en ese punto. A esa presi´ on el agua lubrica las rocas, haciendo que las fallas que est´ an por encima sean m´ as d´ebiles y, por tanto, que halla deslizamientos en ellas m´ as f´ acilmente y, por consiguiente, que las fallas sean m´ as susceptibles de producir terremotos.

La Luna y Sol, adem´ as de ejercer una fuerza gravitatoria, producen una marea por el diferencial de fuerza ejercido a un extremo y otro de la Tierra.

Como ´esta depende de la diferencia de esta fuerza a un lado y a otro, el efecto de la marea producida por la Luna es mayor que la producida por el Sol. La consecuencia m´ as obvia se observa en los oc´eanos, cuyo nivel sube y baja dependiendo de las mareas en ciclos

diarios y mensuales, gracias a que el agua es un fluido.

Ahora que podemos medir con sat´elite la altura de las masas terrestres con precisi´on, se puede comprobar que los continentes tambi´en suben y bajan en funci´on de las mareas.

Sin embargo, el efecto de marea sobre los terremotos es bastante sutil. Las fuerzas de marea no los disparan directamente, sino que, seg´ un estos sism´ ologos, producen un enjambre de temblores profundos que incrementan la probabilidad de terremotos en las fallas situadas por encima de esa zona de temblores.

Se ha podido ver una correlaci´on entre los temblores en la zona profunda debajo de Cascadia y un aumento de los terremotos m´as superficiales.

Los temblores en Cascadia se producen a 25 km de profundidad y producen deslizamientos que a su vez inducen otros a lo largo de la falla m´as arriba.

Aunque esta zona superficial de la falla siente los deslizamientos debajo de ella y a su vez “ve” las mareas, ´estas no disparan directamente los terremotos, o al menos no hay una correlaci´ on entre terremotos y mareas.

El efecto es m´as sutil, y se basa en un debilitamiento indirecto de la falla.

Aunque en la zona de la falla de San Andr´es esta correspondencia no est´ a tan clara, estos investigadores han podido comprobar que la Falla de San Andr´es se mueve m´as r´apido cuando los temblores son m´as activos, presumiblemente estresando la zona s´ısmica y “cargando” la falla un poco m´ as r´apido.

Los sism´ologos se sorprendieron mucho cuando hace siete a˜ nos descubrieron los temblores profundos. Debajo de la falla de San Andr´es se producen a entre 15 y 30 km de profundidad, pero a esa profundidad la roca no es susceptible a la fractura, sino que es deformable como mantequilla.

Los denominaron “temblores no volc´ anicos” para distinguirlos de aquellos producidos por el magma y el agua fluyendo en las rocas situadas debajo de los volcanes. Sin embargo,

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no estaba muy claro qu´e originaba estos temblores, que son equivalentes a un terremoto de intensidad 1.

Para estudiar estos temblores, este grupo de cient´ıficos situ´o sism´ ografos en varias localizaciones a lo largo de la falla de San Andr´es y correlacionaron los datos obtenidos con el efecto de las mareas oce´anicas producidas por la Luna y el Sol. Encontraron que el efecto m´ as pronunciado se produc´ıa cuando la Luna y Sol produc´ıan una cizalladura a lo largo de donde la falla normalmente se rompe. Como la falla de San Andr´es es de deslizamiento y el movimiento es ´ hacia el noroeste, Los Angeles se van acercando a San Francisco poco a poco. Cuando el estr´es es paralelo a esta direcci´on se produce un aumento de los temblores.

Este estr´es es muchos ´ordenes de magnitud menor que la presi´ on que hay a esa profundidad, lo que es muy sorprendente. En palabras de B¨ urgmann “esencialmente podr´ıas empujar con tu mano y moverlo”. Haciendo un poco de n´ umeros se puede calcular que el estr´es de cizalladura producido por la Luna el Sol y las mareas oce´anicas suman un total de unos 100 pascales de presi´on o, en otras palabras, una mil´esima parte de la presi´ on atmosf´erica a nivel del mar; mientras que, por otro lado, la roca situada en esos 25 km produce una presi´ on de 600 Megapascales o, lo que es lo mismo, una presi´on 6 millones de veces m´ as grande.

Como explicaci´on a este efecto estos investigadores proponen la hip´ otesis de la presencia de un fluido, probablemente agua, que har´ıa de lubricante. Seg´ un esta hip´otesis los temblores s´olo ocurrir´ıan cuando hubiera agua atrapada a gran profundidad y no hubiera grietas que le permitieran escapar. Esta ser´ıa la raz´on por la cual este tipo de temblores no han sido observados en otras fallas, pese a la intensa labor de investigaci´on realizada.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

NeoFronteras Trimestral

Geolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 43 / 108

GEOLOG´ IA

Sobre extinciones masivas Repaso de las u ´ltimas teor´ıas que tratan de explicar algunas extinciones masivas. Una de ellas culpa a las algas de envenenar al resto de las especies.

J. J. Moreno, NeoFronteras

tinciones.

A lo largo de la historia biol´ogica de este planeta se han dado muchas extinciones, aunque s´olo hay 5 grandes extinciones masivas. Hay multitud de teor´ıas que tratan de explicar estos fen´ omenos de extinci´on masiva, y cada d´ıa hay m´as. Algunas de estas teor´ıas las hemos visto ya en el paReconstrucci´ on tridimensional del sado en NeoFronteras ahora vamos a cr´ ater Shiva, de 500 km de ancho. ver algunas que han aparecido recienComo dijo aquel, en una primera apro- temente. ximaci´ on toda especie est´ a ya extinta.

Los viejos Apalaches Y es que la extinci´ on es algo irremediable, ocurre y ha ocurrido continuamente, lo malo es cuando, en lugar La primera se refiere a la gran exde tener una tasa de extinci´ on baja tinci´ on del Ordov´ıcico, hace 450 miy constante que es compensada con llones de a˜ nos y que constituye la sela creaci´ on de nuevas especies, s´ ubi- gunda gran extinci´on en magnitud. tamente (desde el punto de vista del Seg´ un una nueva teor´ıa la aparici´on tiempo geol´ ogico) tenemos muchas ex- de los Apalaches, cadena monta˜ nosa

que est´a en lo que hoy es los EEUU, pudo dar lugar a una serie de acontecimientos en cadena que provocaron una glaciaci´on y una extinci´ on masiva.

Desde hace tiempo se sospechaba que la causa de esta extinci´on hab´ıa sido una gran glaciaci´on, pero se desconoc´ıa qu´e hab´ıa provocado esta edad del hielo.

Ahora SethYoung, de Indiana University, y sus colaboradores proponen que hubo dos factores que conspiraron para dar lugar a esa glaciaci´ on.

El primero ser´ıa una actividad volc´anica inusualmente baja en ese momento, que habr´ıa enfriado la Tierra al haber menor aporte de gases de efecto invernadero. Las distintas capas de lava de la ´epoca as´ı lo parecen confirmar.

Tasa de extinci´ on en porcentaje de g´ eneros de animales marinos. Arriba se simbolizan los periodos geol´ ogico y abajo el tiempo, que corre de izquierda a derecha. Foto: Wikipedia.

El segundo factor ser´ıa un incremento de la erosi´ on en las rocas de los Apalaches entre hace 462 y hace 454 millones de a˜ nos. La pruebas sobre este punto vendr´ıan dadas por el cambio entre las distintas proporciones de is´ otopos de estroncio en las rocas oce´ anicas de aquella ´epoca.

Seg´ un los autores estos factores combinados provocaron una ca´ıda en la concentraci´ on de di´ oxido de carbono, una disminuci´ on del efecto invernadero y, por tanto, una disminuci´ on de las temperaturas que dio lugar a la glaciaci´ on.

El cambio fue demasiado r´apido como para que muchas especies tuvieran tiempo de adaptarse y se extinguieron. Curiosamente este asunto sobre el di´ oxido de carbono es justo lo opuesto de lo que est´a ocurriendo actualmente.

Nuevo cr´ ater cret´ acico Otra extinci´on para la cual se han propuesto muchas teor´ıas es la del Cret´ acico, famosa porque elimin´o a todos los dinosaurios. La Teor´ıa m´as ampliamente aceptada al respecto es

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la del meteorito que impact´ o al lado de lo que hoy es Yucat´an (y cuyo impronunciable nombre es mejor olvidar) y que supuestamente inyect´ o polvo y cenizas en la atm´osfera, bloqueando la luz del sol, matando a las plantas y luego, por efecto domin´ o, a los dem´as seres vivos que se extinguieron sin remedio.

Sin embargo, recientes estudios ponen en duda esa teor´ıa. El impacto parece poco importante como para provocar esos efecto e incluso su edad no se ajusta exactamente con la ´epoca en la que se dio esa extinci´on (hace 65

NeoFronteras Trimestral millones de a˜ nos).

Ahora parecen haber encontrado otro cr´ ater impacto que parece encajar mejor como causante de esta extinci´ on.

Sankar Chatterjee de Texas Tech University y su equipo han estado estudiando la cuenca Shiva, una depresi´ on sumergida al oeste de India y que se explota para extraer gas y petr´ oleo.

Algunos cr´ ateres complejos est´ an entre los m´ as productivos en cuento a hidrocarburos se refiere (recordemos aqu´ı la nueva teor´ıa acerca del origen no f´ osil de parte de los hidrocarburos del subsuelo).

Si Chatterjee est´ a en lo cierto, este cr´ ater ser´ıa el mayor encontrado en nuestro planeta: unos 500 km de di´ ametro. El objeto que lo produjo tendr´ıa que tener unos 40 km de ancho. Sin embargo, el cr´ ater de la pen´ınsula de Yucat´ an habr´ıa sido producido por un objeto de “solamente” 8 o´ 10 km de tama˜ no.

En impacto Shiva es dif´ıcil de imaginar. Tuvo que vaporizar en el punto de colisi´ on la corteza terrestre, dejando nada m´ as que material del manto ultracaliente en su lugar. El impacto cambi´ o incluso la tect´ onica terrestre de la zona sacando a las islas Seychelles de la placa indost´ anica y ´ mand´ andolas hacia Africa.

Probablemente tambi´en provoc´ o las erupciones volc´ anicas de Deccan que tambi´en han sido relacionadas con esta extinci´ on.

Al parecer, las pruebas son dram´ aticas. El cr´ ater, en su mayor parte sumergido en el agua y bajo los sedimentos marinos, tiene un borde que forma un c´ırculo de 500 km de di´ ametro, con un pico en el centro de casi 5 km de alto conocido como Bombay High. El impacto parece que destruy´ o una capa de granito de casi 50 km de espesor. El borde emergido est´ a subrayado todav´ıa por aguas termales y fallas tect´ onicas activas.

El equipo de investigadores espera ir a India m´ as tarde este a˜ no para examinar muestras obtenidas por perforaci´ on y as´ı acumular m´ as pruebas.

Chatterjee dice que las rocas del fondo del cr´ ater hablar´ an de las se˜ nales del impacto, sobre todo si encuentran rocas que fueron fundidas durante el evento, as´ı como cuarzo fracturado o una abundancia an´ omala de iridio. La corteza terrestre es pobre en iridio, pero los asteroides son ricos en este elemento. A lo largo del globo se ha

Geolog´ıa podido comprobar en los estratos una abundancia de este elemento justo en el momento en el que se produjo la extinci´ on.

Algas asesinas Pero quiz´as no fue un impacto meteor´ıtico, ni un desastre clim´atico, ni una actividad volc´anica tremenda la que dispar´o la extinci´on de los dinosaurios y de otras criaturas en otras extinciones, quiz´as se debi´o simplemente a las algas.

Aquel que es aficionado a comer ostras o mejillones sabe que hay algas que son t´oxicas. All´a donde hay agua seguro que hay alg´ un alga que es t´ oxica. Naturalmente no estamos hablando de algas macrosc´opicas visibles f´ acilmente, y por tanto evitables, sino de algas microsc´opicas. Estas algas usualmente se dan en peque˜ nas concentraciones, pero un s´ ubito calentamiento de las aguas o su fertilizaci´on con polvo o sedimentos procedentes de tierra firme pueden originar una gran proliferaci´on de las mismas y matar miles de peces, envenenar moluscos o incluso intoxicar a los incautos humanos que se atrevan a comerlos.

James Castle y John Rodgers, de Clemson University, creen que lo mismo pudo pasar durante las cinco grandes extinciones masivas. Han encontrado restos f´osiles de algas que formaron estromatolitos en muchos lugares del globo.

Castle dice que si se piensa con detenimiento, en las grandes extinciones masivas siempre hay preguntas sin contestar. As´ı por ejemplo, si un meteorito impacta, ¿qu´e causa exactamente la extinci´on?, ¿el cambio clim´ atico posterior?, ¿el polvo atmosf´erico que bloquea la luz solar?

Seg´ un ´el es probable que ninguno de esos factores mate a todas esas especies por s´ı mismo.

Aunque no lo menciona, no est´a de m´ as recordar que en esos eventos de extinci´ on tambi´en sobreviven especies (a veces reiteradamente), a´ un siendo sensibles a ciertas supuestas consecuencias de un impacto. Plantas sin semillas duraderas o insectos de ciclo de vida corto han sobrevivido a alguna extinci´on.

Seg´ un estos autores si sucede alg´ un desastre en tierra autom´aticamente se produce un aporte de nutrientes a las aguas. Entonces se pro-

c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

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duce una explosi´on de la poblaci´ on de algas y ´estas liberan sustancias qu´ımicas irritantes o neurot´oxicas. Adem´ as, las plantas pueden absorber esas sustancias a trav´es de las ra´ıces y envenenar a los animales herb´ıvoros que se las coman.

Si la teor´ıa es correcta responder´ıa a muchas cuestiones acerca de c´omo las especies desaparecieron en esos episodios de extinci´on masiva del pasado. De paso debemos preocuparnos por un mundo cada vez m´ as c´ alido debido a nuestras emisiones y de c´omo pueden las algas da˜ nar los ecosistemas.

La proliferaci´on de algas se ve favorecida por temperaturas m´ as c´ alidas. Se acelera su metabolismo y su ritmo de reproducci´on, particularmente para las cianobacterias productoras de toxinas.

Castle a˜ nade que en EEUU las algas t´oxicas parecen estar emigrando lentamente hacia el norte a trav´es de lagos, charcas y l´ıneas costeras. Su proliferaci´on y el aumento de extensi´on de las zona afectada puede terminar resultando un problema para la vida salvaje, la pesca e incluso los humanos seg´ un invadan los embalses y pantanos.

Mira t´ u que si al final morimos todos envenenados por algas microsc´ opicas. No dejar´ıa de ser ir´onico que la especie m´as soberbia sobre la faz de la Tierra fuera eliminada por la m´ as humilde de todas: una que ha estado aqu´ı desde hace miles de millones de a˜ nos, antes incluso de la aparici´on de la vida animal compleja. Si es as´ı estar´ıa reclamando lo que siempre le perteneci´o.

Puede que quiz´as nunca sepamos la causa o causas de las extinciones masivas del pasado. Ni siquiera sabemos por qu´e las extinciones masivas parecen producirse peri´odicamente. Por cierto, ya toca la siguiente, aunque ya sabemos la causa de la gran extinci´on masiva en este caso: nosotros, los u ´nicos seres conocidos que podemos pensar y discutir acerca de las extinciones masivas.

Fuentes y referencias: Art´ıculo original (resumen).

Nota de prensa.

Abstract de congreso.

Nota de prensa.

Abstract de congreso.

NeoFronteras Trimestral

Geolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 45 / 108

GEOLOG´ IA

Sobre la aparici´on del ox´ıgeno en la Tierra Describen con detalle la evoluci´on de los niveles de ox´ıgeno durante los u ´ltimos 3800 millones de a˜ nos.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Representaci´ on art´ıstica de la vida que surgi´ o a ra´ız de la explosi´ on del C´ ambrico. Foto: Conway Morris, S.

A veces no somos conscientes de las cosas que nos vienen dadas, que damos por sentadas. Si disfruta de una buena calidad del aire (otros no la tenemos) pruebe por ejemplo a respirar.

Inspire aire y d´ejelo escapar, disfr´ utelo, rel´ ajese, olv´ıdese de sus problemas. . .

Con ese acto de la respiraci´ on est´ a introduciendo ox´ıgeno en su organismo, gas esencial para que usted, animal como muchos otros que pueblan este planeta, pueda seguir vivo.

Los animales, a diferencia de las plantas, necesitan de este gas en gran cantidad debido a nuestra profusa actividad f´ısica, que precisa de un r´ apido metabolismo ´ avido de ox´ıgeno.

Pero, ¿cual es el origen del ox´ıgeno? El ox´ıgeno lo producen las plantas como subproducto de la fotos´ıntesis. Este gas reacciona con todo lo que toca formando ´ oxidos, por eso las cosas se oxidan a la intemperie.

Si no se produjera continuamente terminar´ıa desapareciendo al formar ´ oxidos y nuestra atm´ osfera se parecer´ıa a la de alg´ un planeta muerto como los que conocemos. No siempre el ox´ıgeno estuvo ah´ı, incluso cuando hace miles de millones de a˜ nos las cianobacterias empezaron a producirlo por primera vez, su reactividad impidi´ o que estuviera libre en la atm´ osfera durante mucho tiempo.

Pero lleg´ o un momento en el que por fin hubo ox´ıgeno libre en cantidad; el gas, que hab´ıa constituido una ame-

naza para la propia vida que lo hab´ıa generado, iba ahora a proporcionar las condiciones para que evolutivamente surgieran por primera vez seres complejos sobre la faz de la Tierra: los antepasados de todos los animales incluy´endonos a nosotros. Los microorganismos empezaron a compartir este planeta con seres que podr´ıan ver, oler, sentir. . . , y m´as tarde pensar.

Incluso ahora lo comparten con seres que leen, escriben o meditan sobre este tipo de temas o los investigan.

Los elementos que forman parte de la biosfera de este planeta se reciclan continuamente, as´ı que ese ox´ıgeno que respira ahora probablemente no procede directamente de esas cianobacterias ancestrales, pero la b´ usqueda del origen del ox´ıgeno primordial es la b´ usqueda de nuestro propio origen.

Buscar pistas geol´ogicas de ese evento es buscarnos a nosotros mismos. Este tipo de b´ usqueda es la u ´nica fuerza que impulsa la ciencia, la que siempre la ha impulsado.

Sobre este tema del ox´ıgeno se han publicado varias noticias en NeoFronteras. Ahora publicamos la u ´ltima al respecto, que procedente de un equipo internacional de cient´ıficos.

Hasta ahora se sab´ıa que el ox´ıgeno apareci´o libre en la atm´osfera hace entre 2450 y 2200 millones de a˜ nos, en lo que los ge´ologos conocen como Evento de la Gran Oxidaci´on (EGO), y fue seguido de su aumento hace unos 750 millones de a˜ nos, pero no se conoc´ıan los detalles de esta evoluci´ on.

Seg´ un el nuevo estudio, rocas que una vez estuvieron en los mares primitivos arrojan luz sobre c´omo fue la aparici´ on del ox´ıgeno. Los cient´ıficos implicados han sido capaces de describir c´ omo cambiaron en detalle los niveles de este gas durante los u ´ltimos 3800 millones de a˜ nos.

El estudio descansa en el an´alisis de is´ otopos de cromo en sedimentos ricos en hierro que forman parte de algunas de las rocas m´as antiguas de la Tierra. Seg´ un este estudio el nivel de ox´ıgeno subi´o hace 580 millones de

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a˜ nos, justo antes de la explosi´ on de vida animal. Este resultado nos ofrece una nueva mirada a la aparici´ on de la vida animal sobre la Tierra.

La raz´on por la cual se hab´ıa estudiado el ox´ıgeno del mar en aquella ´epoca se debe a que la vida animal compleja apareci´o y evolucion´ o en el mar. Seg´ un este estudio fue precisamente el ox´ıgeno libre atmosf´erico el que permiti´o la oxigenaci´on del mar cuando los niveles de ´ese subieron hace 580 millones de a˜ nos. El estudio confirma, por tanto, trabajos previos en los que se se˜ nalaba al ox´ıgeno atmosf´erico como la fuerza impulsora de la aparici´on de la vida compleja.

Las proporciones en las rocas continentales de los distintos is´otopos de cromo dependen de la erosi´on provocada por los elementos atmosf´ericos y del nivel de ox´ıgeno en la atm´ osfera.

El cromo, el ox´ıgeno y el manganeso participan en una danza qu´ımica de distintos estados de oxidaci´on que depende de la cantidad de ox´ıgeno atmosf´erico. El is´otopo pesado cromo 53 es m´as susceptible que el 52 de ser liberado por este proceso y, por tanto, de ser lavado y que termine el mar.

All´ı ambos is´otopos son depositados en el fondo oce´anico m´as profundo, quedando atrapados en rocas ricas en hierro que pueden ser eventualmente analizadas m´as tarde, incluso al cabo de miles de millones de a˜ nos. La proporci´on entre is´otopos de cromo en esas rocas da la cantidad de ox´ıgeno atmosf´erico que hab´ıa cuando ´estas se formaron.

Usando datos procedentes de este tipo de rocas (que no han sido muy alteradas durante todo este tiempo) los investigadores pudieron establecer que el disparador de la explosi´ on de vida animal fue precisamente un aumento del nivel de ox´ıgeno atmosf´erico, pero el fen´omeno de la liberaci´ on de ox´ıgeno comenz´o a darse mucho antes, incluso antes de lo pensado, entre hace 2800 y 2600 millones de a˜ nos. Es decir, la aparici´on del ox´ıgeno se dio, como m´ınimo, 200 millones de a˜ nos antes de lo dicho por otros estudios.

NeoFronteras Trimestral Los niveles de ox´ıgeno, aunque bajos, ya sub´ıan por esa ´epoca. M´ as tarde esto vino seguido por el EGO, hace 2450 o´ 2200 millones de a˜ nos.

Luego, en lugar de producirse un aumento gradual en el tiempo del ox´ıgeno atmosf´erico, lo que estos investigadores han descubierto es que la situaci´ on fue bastante inestable, con periodos cortos en los que hab´ıa cantidades apreciables de ox´ıgeno libre, seguidos de una ca´ıda en picado en los niveles de este gas hace 1900-2000 millones de a˜ nos, en el que se lleg´ o a va-

Geolog´ıa lores previos al EGO (menos del 1 % del valor actual). Pero no fue hasta una segunda subida importante de estos niveles, hace 580 millones de a˜ nos, cuando la vida animal compleja hizo su aparici´on.

Hacer Geopaleontolog´ıa Ficci´on es tan absurdo como hacer Historia Ficci´ on o ucron´ıas, porque no tiene valor plantearse ciertas preguntas desde el punto de vista cient´ıfico sobre esa materia, pero, ¿y si no hubiera subido el nivel de ox´ıgeno hace 580 millones de a˜ nos o se hubiese retrasado?, ¿es-

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tar´ıamos ahora aqu´ı? ¿Y si hubiera subido mucho antes o le hubiese dado tiempo a la vida hacerse m´ as compleja en esos periodos previos ricos en ox´ıgeno?, ¿qu´e hubiera pasado entonces? Como todo estudio sobre cadenas de eventos que descansan sobre la contingencia, nunca sabremos la respuesta a este tipo de preguntas retrospectivas.

Fuentes y referencias: Art´ıculo original (resumen).

GEOLOG´ IA

Los oc´eanos primitivos se enfriaron pronto Un estudio indica que los primeros oc´eanos terrestres se enfriaron m´as pronto de lo pensado, por lo que la vida pudo extenderse antes.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Organismos fotosint´ eticos verdes y naranjas en una fuente hidrotermal de Yellowstone. Foto: Michael Tice, Texas A&M University.

Los supuestos oc´eanos hirvientes que fueron imaginados al comienzo de la formaci´ on de la Tierra quiz´ as no fueron tales. Seg´ un un estudio basado en el an´ alisis de is´ otopos encontrados en rocas que se formaron en el lecho marino, los oc´eanos estaban ya fr´ıos hace 3420 millones de a˜ nos. El hallazgo sugiere que los oc´eanos de esa ´epoca eran m´ as templados de lo que se cre´ıa y como resultado de esto la vida se pudo diversificar y extender m´ as r´ apidamente por todo el globo antes de lo que se cre´ıa. El hallazgo podr´ıa cambiar las ideas actuales sobre las formas de vida m´ as primitivas que aparecieron en la Tierra.

Seg´ un los autores, pertenecientes a varias universidades norteamericanas, la composici´ on de los oc´eanos primitivos era significativamente diferente a

la que tienen hoy en d´ıa, lo que tambi´en cambia la interpretaci´on de c´omo evolucion´o la atm´osfera terrestre.

Cuando las rocas del fondo oce´anico se forman lo hacen en equilibrio qu´ımico con el agua del oc´eano, incorporando proporciones similares de los distintos is´otopos de cada elemento.

Como ya sabemos, los is´otopos pertenecientes a un mismo elemento tienen el mismo n´ umero de protones (y por tanto de electrones y mismas propiedades qu´ımicas) y un n´ umero distinto de neutrones (lo que les confiere propiedades f´ısicas ligeramente diferentes).

La proporci´on exacta entre los distintos is´ otopos contenidos en el agua depende de la temperatura. De este modo, los distintos ratios isot´opicos de la ´epoca quedaron fijados en las rocas cuando ´estas se formaron.

En estudios previos sobre is´otopos de ox´ıgeno contenidos en rocas de 3500 millones de a˜ nos de edad se suger´ıa que los oc´eanos de la ´epoca ten´ıan una temperatura de 55 grados cent´ıgrados como m´ınimo, pero que ´esta pod´ıa llegar hasta los 85 grados. Temperatura esta u ´ltima demasiado cercana la punto de ebullici´on del agua y s´olo soportable por los organismos extrem´ofilos.

Pero los ratios entre los distintos is´ otopos presentes en las rocas dependen adem´as de la composici´on qu´ımica del agua marina en la cual las rocas

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se formaron, y en el pasado se asumi´o que esencialmente la composici´ on de esos oc´eanos era similar a la actual. Estos investigadores no han asumido esta hip´otesis y en su lugar usaron una nueva aproximaci´on al problema. Analizaron tanto las proporciones de is´otopos de hidr´ogeno como los de ox´ıgeno de rocas areniscas sudafricanas compuestas principalmente por cuarzo.

Al usar estos dos elementos pudieron establecer restricciones a la composici´on de los oc´eanos primitivos y as´ı determinar con m´as precisi´ on la temperatura de los mismos. La idea es fundamental es que la abundancia de ox´ıgeno 18 cae dram´aticamente si la roca se forma a temperaturas superior a los 55 grados, mientras que la abundancia relativa de deuterio permanece pr´acticamente estable.

Llegan a la conclusi´on de que la temperatura de los oc´eanos de esa ´epoca no pudo superar los 40 grados cent´ıgrados y ser inferior a esa marca en otros puntos.

Esto quiere decir que hace 3420 millones de a˜ nos hab´ıa muchos lugares en la Tierra en los que organismos no extrem´ofilos pod´ıan sobrevivir y prosperar. Adem´as se sugiere que la composici´on de los oc´eanos primitivos era diferente a la actual.

Los oc´eanos primitivos conten´ıan m´as hidr´ogeno convencional que deuterio si los comparamos con los

NeoFronteras Trimestral oc´eanos actuales. En aquella ´epoca hab´ıa menos tierra emergida que la actual y casi todo estaba bajo las aguas.

La atm´ osfera era bastante diferente a la actual y en equilibrio con el agua oce´ anica, por lo que la atm´ osfera tuvo que perder durante este tiempo m´ as hidr´ ogeno que deuterio hasta alcanzar la proporci´ on actual. Probablemente se perdi´ o en el espacio exterior al ser m´ as ligero. Esta idea est´ a de acuerdo con los modelos actuales sobre evoluci´ on atmosf´erica.

Las muestras de roca sudafricanas fueron recolectadas hace a˜ nos y no es la primera vez que han proporcionado resultados interesantes. Gracias a ellas, en 2004 se describi´ o un ecosistema bacteriano f´ osil conservado en estas rocas, y que son similares a los ta-

Geolog´ıa petes fotosint´eticos mareales que florecen en algunos sitios costeros en la actualidad.

Pero seg´ un los resultados anteriores, que hablaban de altas temperaturas, estos microorganismos no podr´ıan haber sobrevivido. Gracias a este nuevo trabajo se compatibiliza una cosa con la otra, ya que estas temperaturas m´ as bajas son c´omodas para ese tipo de microorganismos. Recordemos que la presencia de organismos fotos´ınteticos es esencial, pues constituyen la base de la pir´amide tr´ofica.

En resumidas cuentas, seg´ un estos nuevos resultados, los oc´eanos se enfriaron mil millones de a˜ nos antes de lo que se cre´ıa. El resultado sugiere adem´ as que la vida de la ´epoca pudo existir en una m´as amplia gama de ambientes de lo que se cre´ıa. As´ı por

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ejemplo, la vida pudo aparecer primero como term´ofila, en ambientes muy calientes, cerca de fuentes hidrotermales (como las que hay en la actualidad en algunos sitios) y luego pudo aventurarse fuera, hacia lugares m´ as fr´ıos por el resto del oc´eano. Un oc´eano m´as fr´ıo proporciona adem´as m´ as espacio para la vida, permitiendo su diversificaci´on.

Estos investigadores planean hacer lo mismo con otras rocas similares de la ´epoca que hayan sufrido un envejecimiento distinto para as´ı definir mejor estos resultados y acallar las posibles cr´ıticas.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Art´ıculo original.

V´ıdeo.

GEOLOG´ IA

Sobre el origen de la atm´osfera Seg´ un una nueva teor´ıa la atm´osfera se cre´o despu´es de que la Tierra ya se hab´ıa formando completamente gracias al impacto de cometas provenientes m´as all´a del sistema solar interior.

J. J. Moreno, NeoFronteras

La Tierra es u ´nica. Esta rocosa bola azulina suspendida en la inmensa negrura del espacio vac´ıo tiene una capa gaseosa casi invisible que permite la vida sobre su superficie. Quiz´ as a nosotros, como seres peque˜ nos de mirada estrecha e intereses mezquinos que somos, esa capa gaseosa que estamos contaminando aceleradamente se nos antoje inmensa, pero es muy fina comparada con el resto del planeta.

Basta subir a una monta˜ na de m´ as de 3000 metros para sentir en nuestro cuerpo el menor suministro de ox´ıgeno. S´ olo muy pocos pueden subir hasta los casi 9000 metros de altura de la cumbre del Everest. Si viajamos en avi´ on podemos comprobar que el cielo ya es oscuro y viol´ aceo. Una descompresi´ on a esa altura nos matar´ıa.

Con un globo de helio, una c´ amara digital corriente y un tel´efono podemos fotograf´ıa la Tierra desde unos 30 km de altura y ver ya un cielo color azabache. A cien kil´ ometros ya podemos poner una sat´elite en ´ orbita, una distancia que podemos recorrer f´ acilmente en superficie en autom´ ovil en menos de una hora. El espacio est´ a muy cerca

Para llegar a esta nueva teor´ıa y la atm´ osfera que nos protege es muy fina. Pero, ¿c´omo se gener´o cre´o ´esta? Greg Holland, Dr Martin Cassidy y Durante un tiempo se pens´o que la Chris Ballentine analizaron los gases atm´ osfera y los oc´eanos proven´ıan en volc´anicos en busca de pruebas.

Seg´ un ellos los gases volc´ anicos su gran parte del interior de la Tierra y que el agua y los gases hab´ıan si- no pueden haber contribuido signion de do expulsados en erupciones volc´ani- ficativamente a la composici´ cas. Durante la formaci´on de la Tie- la atm´osfera terrestre. Los gases atrra se agregaron por acreci´on los ma- mosf´ericos, y probablemente tambi´en teriales de la nebulosa primitiva del los oc´eanos, deben de provenir de otra ´ltiinterior del sistema solar. A partir de fuente distinta, posiblemente del u ellos se formaron las distintas capas de mo bombardeo meteor´ıtico, que fue este planeta, incluyendo el manto te- producido por objetos ricos en hielo rrestre. Seg´ un la teor´ıa tradicional la y gases como los cometas. actividad volc´anica posterior ir´ıa exPero nadie hab´ıa encontrado pruepulsando estos gases atrapados en el bas inequ´ıvocas de este episodio en las interior y los depositar´ıa por encima muestras del interior terrestre debido a que las firmas qu´ımicas son muy sude la corteza terrestre.

Desde hace un tiempo se viene di- tiles y dif´ıciles de medir.

En este caso en concreto se midieciendo que lo m´as probable es que el agua viniera del espacio, aunque sin ron trazas de gases nobles provenienurica, como el aportar muchas pruebas al respecto. tes de la actividad tel´ Ahora, seg´ un un nuevo estudio reali- cript´on y xen´on, en busca de sus prozado por cient´ıficos de la Universidad porciones isot´opicas y as´ı poder comde Manchester (RU) y de la Universi- pararlas con las presentes en la comdad de Houston (EEUU), puede que posici´on de ciertos meteoritos. Gracias la atm´ osfera provenga tambi´en del es- a ello pudieron saber, por primera vez, on pacio exterior. Seg´ un este equipo de la composici´on isot´opica del cript´ investigadores la vieja hip´otesis de los en el manto terrestre. volcanes no ser´ıa correcta.

La vida ha cambiado la composi-

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NeoFronteras Trimestral

Geolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 48 / 108

ci´ on qu´ımica de la atm´ osfera terrestre, bre. Pero la actividad biol´ogica no ha gases nobles, como en el caso de los incluyendo la presencia de ox´ıgeno li- alterado la relaci´on isot´opica de los pesados cript´on y xen´on.

La atm´ osfera terrestre es una delgada capa de aire que cubre nuestra u ´ nica casa posible en todo el Universo. Desde el espacio se puede admirar su inmensa y delicada fragilidad. Foto: NASA.

Para su sorpresa la composici´ on isot´ opica encontrada en las emanaciones volc´ anicas concuerda con la composici´ on del material que form´ o el sistema solar interior y que todav´ıa est´ a registrada en los meteoritos car-

bon´ aceos. Esto significa que el interior de la Tierra adquiri´o sus vol´atiles por acreci´ on a partir de esos materiales al comienzo del sistema solar.

Sin embargo, las relaciones isot´opicas de la atm´osfera son distintas a

las halladas en el interior y, por tanto, ´esta tuvo que formarse despu´es, a partir de objetos provenientes de m´ as all´a del sistema solar interior.

Los gases que le rodean proceden de planetesimales que llegaron aqu´ı desde m´ as all´ a de la ´ orbita de Plut´ on hace mucho tiempo.

No deja de ser sorprendente que los primeros gases que la Tierra atrap´ o en su interior no contribuyeran a la composici´ on atmosf´erica ac´ tual. Estos vinieron despu´es, y m´ as tarde de lo esperado, a bordo de cometas cuando la Tierra ya se hab´ıa formando completamente. Para confirmar esta hip´ otesis se espera analizar estas mismas relaciones isot´ opicas en las muestras cometarias capturadas por la misi´ on Stardust de la NASA. Quiz´ as, a ra´ız de hallazgo, debamos cambiar nuestra imaginer´ıa h´ adica en la que un mont´ on de volcanes primitivos expulsaban gases sin parar

y cambiarla por la ca´ıda de cuerpos helados en un bombardeo fren´etico.

Esto tambi´en explica por qu´e las agencias espaciales est´an interesadas en estudiar el sistema solar, gast´andose dinero p´ ublico en ello: nos ayuda entender la presencia del ser humano en el Cosmos.

Recuerde, si ahora mismo puede respirar es porque los gases que le rodean proceden de planetesimales que llegaron aqu´ı desde m´as all´a de la ´orbita de Plut´on hace mucho tiempo.

Sin embargo, la ciencia tambi´en nos dice que perdemos atm´osfera a un ritmo superior al de su reposici´on.

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Dentro de unos mil millones de a˜ nos, mucho antes de que el Sol se transforme en gigante roja, habremos perdido casi toda nuestra atm´osfera y la Tierra tendr´a un aspecto muy parecido al que Marte tiene ahora. A partir de entonces la vida, tal y como la conocemos, ya no ser´a posible. ¡Qu´e importante es esa peque˜ na capa gaseosa!

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Art´ıculo original (resumen).

NeoFronteras Trimestral

Matem´aticas

2009 Edici´ on de oto˜ no 49 / 108

´ MATEMATICAS

El conjunto mandelbulb Proponen un nuevo conjunto fractal que en tres dimensiones tiene una caracter´ısticas similares al conjunto de Mandelbrot (que se define en 2 dimensiones) y al que llaman conjunto mandelbulb J. J. Moreno, NeoFronteras

Si | z |< 2 salir del bucle - Si t < tmax pintar c de blanco (el punto no pertenece al conjunto) - Si t = tmax pintar c de negro (el punto pertenece al conjunto)

Como se puede apreciar, un punto pertenecer´ a o no al conjunto si el m´odulo del punto iterado tmax veces cumple o no una condici´on dada, si converge o no.

El conjunto, una vez llegamos a una profundidad de exploraci´on dada por tmax, viene a ser como la figura de m´as adelante.

Los puntos coloreados (que no son negro) corresponden a n´ umeros que no pertenecen al conjunto y para los que se ha asignado un color en funci´on de lo supuestamente “lejos” que se han quedado de ´el. Si aumentamos mucho el n´ umero de iteraciones, y escogemos regiones cada vez m´as peque˜ nas, podemos apreciar la autosimilitud y Conjunto mandelbulb. Foto: Daniel White. la intrincada estructura de este objeto que algunos han lleHay otros espacios a explorar que no son el espacio ex- gado a calificar como monstruo. Es decir, aparecen nuevos terior. Son espacios abstractos habitados por objetos ma- detalles al aumentar la resoluci´on, a todas las escalas estem´ aticos. A veces su representaci´ on gr´ afica es incre´ıble- tudiadas, e incluso aparecen “copias” del conjunto entero mente bella. Uno de los m´ as famosos es el conjunto de a resoluciones fin´ısimas.

Mabdelbrot que pertenece al plano complejo. Benoˆıt Mandelbrot lo estudio en 1980 y por eso lleva su nombre, aunque en realidad ´este fue descubierto por Pierre Fatou y Gaston Julia a principios del pasado siglo y representado por primera vez en 1978 Robert Brooks y Peter Matelski.

El conjunto de Mandelbrot, al estar contenido en el plano complejo, es plano. Sin embargo, posee una rica geometr´ıa. Es el arquetipo de fractal, de las figuras que son autosemejantes. Es decir, que cada parte, por peque˜ na que sea, tiene una forma similar a la de cualquier otra parte a cualquier escala.

Hay muchos ejemplos de fractales que se pueden construir de una manera sencilla. Uno de ellos puede ser el de la curva de Koch, que contiene un ´ area finita bajo un per´ımetro infinito de dimensi´ on fractal 1,26. Y es que otra caracter´ıstica de estos objetos es que tienen, en general, dimensi´ on fraccionaria.

Lo m´as fascinante quiz´as sea que se puede demostrar Adem´ as de estas caracter´ısticas extra˜ nas, el conjunto que el conjunto de Mandelbrot es incomputable. Hay vade Mandelbrot posee valor en Ciencias de la Computaci´on. rios tipos de incomputabilidad, pero en este caso nos referiSe obtiene por recursi´ on, iterando una funci´ on compleja mos a si podemos contestar la pregunta de si un programa (que usa n´ umeros complejos) una y otra otra vez, concrese detendr´ a o no (un problema de decisi´on). Asumimos tamente esta f´ ormula: adem´as que el programa que se quiere comprobar termina cuando alcanza una soluci´on a un problema determinado zt+1 = zt2 + c y no lo hace si no la encuentra.

El algoritmo utilizado para representar el conjunto es Alan Turing demostr´o que hay muchos problemas que como sigue: no son computables y que, por tanto, algunas veces no poPara cada punto c perteneciente al plano complejo. demos decir si un programa se detendr´a o no. Una vez que - Fijar z0 = 0 un modelo de computaci´on tiene la habilidad de estudiarse - Iterar desde t = 1 hasta tmax a s´ı mismo paga el precio de no ser capaz de parar bajo un Calcular zt = zt2 + c conjunto apropiado de circunstancias (ciertas o err´ oneas). c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

NeoFronteras Trimestral

Matem´aticas

2009 Edici´ on de oto˜ no 50 / 108

Recordemos que G¨ odel demostr´ o que todo formalismo rema de G¨odel es un caso particular del de Turing, ya que matem´ atico lo suficientemente complejo para que sea con- cualquier afirmaci´on matem´atica puede ser implementada sistente es necesariamente incompleto. Pues bien, el teo- en un programa.

White llama a esta regi´ on del conjunto la cueva de los secretos perdidos.

Por tanto la pregunta “¿Hay una demostraci´on ma- puntos del plano complejo nunca sabremos si pertenecen tem´ atica para esta afirmaci´ on?” es equivalente a “¿Pa- o no a este conjunto tan singular. rar´ a el programa?”.

A los aficionados a la coliflor romanesca les encantar´ a esta imagen.

Estas otras regiones evocan a corales submarinos.

As´ı que, como vemos, el conjunto de Mandelbrot da para mucho m´as que unas figuras atractivas. Pero como En realidad el algoritmo antes expuesto no represen- hay que captar la atenci´on del lector de alguna manera ta el conjunto de Mandelbrot, sino una aproximaci´on a podemos seguir con esta historia y publicar figuras real´el. Esto se debe a que hemos truncado el c´ alculo a una mente bonitas sobre este tema, concretamente sobre un profundidad dada (tmax). Habr´ a puntos que hemos califi- nuevo conjunto, ente que adem´as nos ha servido para concado como no pertenecientes al conjunto que si hubi´eramos tar todo lo anterior. esperado m´ as tiempo (m´ as iteraciones) hubieran convergido y cumplido el criterio. Y da lo mismo si aumentamos En los a˜ nos ochenta hubo una aut´entica fiebre por parel n´ umero de iteraciones, porque seguir´ a habiendo puntos te de los aficionados a la hora de calcular y representar el para los cuales exista el mismo problema (y no sabremos conjunto de Mandelbrot con mayor resoluci´on, sobre todo a priori cu´ ales son). Esto quiere decir que para algunos a trav´es del seguimiento que hizo Sicentific American (el c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

NeoFronteras Trimestral

Matem´aticas

que escribe todav´ıa recuerda leer esos art´ıculos sin entender mucho los detalles). Se inventaron atajos y algoritmos que permit´ıan un c´ alculo que se hac´ıa cada vez menos llevadero para lo ordenadores conforme se aumentaba la resoluci´ on.

Como todas las cosas, pas´ o de moda, pero desde enton-

2009 Edici´ on de oto˜ no 51 / 108

ces se esperaba descubrir conjuntos similares que tuvieran toda esta rica gama de caracter´ısticas, a poder ser incluso en dimensiones superiores.

Lo m´as que se lleg´o a descubrir fue un conjunto similar en cuatro dimensiones del cual se representaban cortes tridimensionales que parec´ıan bastante pobres.

La espina de mandelbulb le ser´ a familiar a todo aficionado al conjunto de Mandelbrot.

Obviamente hab´ıa fractales tridimensionales que se pod´ıan construir de manera sencilla, pero, o bien eran totalmente estoc´ asticos, o bien completamente regulares.

Ninguno captaba la filosof´ıa del conjunto de Mandelbrot.

Y los algoritmos de iteraci´ on que se propon´ıa en 3D no mostraban un comportamiento fractal real. Los trucos de hacer girar sobre s´ı mismo al conjunto de Mandelbrot tampoco proporcionaban resultados satisfactorios.

Ahora se propone un conjunto contenido en el espacio tridimensional que, si bien no se ha demostrado que sea tan rico matem´ aticamente como el de Mandelbrot, s´ı produce im´ agenes comparables. Denominan al nuevo conjunto como “conjunto mandelbulb”, se supone que por similitud fon´etica con el de Mandelbrot y porque se parece a un bulbo (bulb).

Daniel White, un brit´ anico aficionado al tema, posee una p´ agina web en donde muestra algunos ejemplos del conjunto mandelbulb calculados en los u ´ltimos dos a˜ nos.

Para crear el nuevo conjunto White se vale de coordenadas esf´ericas y de una funci´ on iterada con una filosof´ıa similar a la empleada en el caso del conjunto de Mandelbrot.

Las primeras versiones del algoritmo produc´ıan objetos c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

que carec´ıan del detalle fractal fino que tiene el conjunto de Mandelbrot, pero gracias al foro sobre fractales y a la cooperaci´on con otros aficionados se ha llegado a una formula o f´ormulas que producen objetos incre´ıblemente bellos, aunque no sean equivalentes a un Mandelbrot tridimensional.

Todav´ıa queda por introducir rigor matem´atico en este tema y est´a por ver si al final se consigue algo an´ alogo al conjunto Mandelbrot en tres dimensiones, pero de momento nos podemos deleitar con unas bellas y g´ oticas im´agenes.

En la p´agina web de White se pueden encontrar estas mismas im´agenes en alta resoluci´on y muchas otras, as´ı como el algoritmo para obtenerlas.

Fuentes y referencias: P´agina web de White.

V´ıdeo 1.

V´ıdeo 2.

V´ıdeo 3.

V´ıdeo 4.

P´agina de Wikipedia.

Ejemplo de imagen en alta resoluci´on.

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Biolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 52 / 108

BIOLOG´ IA

EvoGrid Un sistema inform´atico pretende simular las condiciones de los oc´eanos primitivos en miles de ordenadores y ver si aparecen formas autoorganizadas de vida digital.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Visi´ on conceptual de biomol´ eculas artificiales en formaci´ on. Foto: Ryan Norkus, DigitalSpac.

La diferencia entre pa´ıses que apoyan la ciencia y los pa´ıses que no lo hacen no depende tanto de la calidad de la clase pol´ıtica, sino de la calidad de la sociedad sobre la que ´esta se asienta.

Que la sociedad de un pa´ıs tenga inquietudes cient´ıficas es algo cultural, no s´ olo de la cultura oficial proveniente del sistema educativo, sino adem´ as de la cultura antropol´ ogica y cultura popular.

Un ejemplo lo tenemos en EEUU, que adem´ as de contener alg´ un que otro fan´ atico creacionista, tiene una poblaci´ on que apoya la ciencia. Una manera de demostrar esto mismo es la cantidad de proyectos participativos que surgen all´ı para que la poblaci´ on en general aporte su granito de arena a la ciencia.

Hay proyectos como el que estudia las abejas de la zona en la que se vive y as´ı saber sobre la ecolog´ıa local y la evoluci´ on del colapso de las colmenas, pudi´endose elaborar mapas al respecto. Hay otro que ha solicitado a aficionados a la jardiner´ıa datos sobre fechas de floraci´ on y desarrollo de las plantas para ver c´ omo est´ a evolucionando el cambio clim´ atico. Galaxy Zoo, otro proyecto participativo, permite a sus voluntarios clasificar galaxias procedentes de un cat´ alogo astron´ omico.

El que sin duda abri´ o la veda en este tipo de proyectos fue Seti at Home que usa tiempo de CPU, en momentos de desuso de los ordenadores, para el an´ alisis de datos provenientes de se˜ nales radiol´ectricas en busca de se˜ nales extraterrestres. Las perso-

nas interesadas s´olo ten´ıan que instalar un programa especial que funcionaba a modo de salvapantallas. Hubo otro proyecto, basado en el mismo concepto inform´atico, para el estudio de f´ armacos y hay otro para encontrar n´ umeros primos de Mersenne a´ un en curso.

Un subproducto salido de esa idea es EvoGrid. Si Seti at Home no parece proporcionar pruebas de vida inteligente, ¿por qu´e no buscar el origen de la vida aqu´ı mismo, en una granja de ordenadores de sobremesa o con miles de computadores conectados en red?

Ver c´ omo evoluciona una vida artificial en directo puede ser muy interesante e instructivo.

Este mes un equipo de investigadores de Silicon Valley planea transformar parte del software originalmente dise˜ nado para la b´ usqueda de vida extraterrestre de Seti at Home en uno que simule vida artificial en clusters de ordenadores.

El proyecto es la tesis doctoral de Bruce Damer, un experto en computaci´ on de Silicon Valley que ha desarrollado software para la NASA en la compa˜ n´ıa Digital Space (Santa Cruz, California), y Peter Newman, un ingeniero inform´atico. Tienen como meta encontrar pruebas de comportamiento autoorganizativo en simulaciones inform´ aticas masivas que corran en muchas CPU simult´aneamente. De este modo se trata de explicar la aparici´on de la vida en el mundo f´ısico o c´omo lo hizo en la Tierra.

El sistema de reconocimiento de patrones usado para Seti at Home parece ser una herramienta muy buena en esta b´ usqueda.

La vida digital artificial est´a basada en una idea original de los matem´ aticos John von Neumann y Stanislaw Ulam, cuando ambos trabajaban en Los Alamos Laboratory en los a˜ nos cuarenta. El h´ ungaro contribuy´ o a la primera bomba at´omica y el polaco principalmente a la bomba H, pero tambi´en pensaban en otros asuntos y proyectos de investigaci´on.

Al primero se le ocurri´o la idea del

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aut´omata celular, una cuadr´ıcula de elementos capaces de estar en distintos estados que se adquieren bajo reglas sencillas y que se puede programar f´acilmente. El “juego de la vida” de Conway es un buen ejemplo de esto.

M´as tarde, con el advenimiento del hardware potente se dieron pasos m´ as sofisticados. Thomas Ray creo “Tierra”, que despert´o gran atenci´ on a principios de los noventa. El programa, que corr´ıa en m´as de 100 estaciones de trabajo, demostr´o que ciertos aspectos de la evoluci´on biol´ ogica se pod´ıan simular digitalmente. M´ as recientemente se ha comercializado Spore, un juego que explora este tipo de ideas en plan l´ udico.

A pesar del inter´es de este tipo de sistemas, el modelado de mundos “biol´ogicos” de juguete es un campo que no escapa a la cr´ıtica, porque la creaci´on de formas digitales de vida no tiene comparaci´on con la inmensa complejidad de los procesos biol´ ogicos reales.

Seg´ un George Dyson, historiador cient´ıfico entrevistado por el New York Times, cada 10 a˜ nos se hace revivir este tipo de ideas. Aunque otros, como Richard Gordon de University of Manitoba, apoyan este tipo de esfuerzos.

Damer, respondiendo a los esc´epticos, dice que acoplando un mayor n´ umero de sistemas computacionales entre s´ı de tal modo que conste de miles de CPU, EvoGrid podr´ıa detectar la emergencia de la vida. El principal desaf´ıo seg´ un ´el no es la generaci´ on de alg´ un tipo de interacci´on molecular novedosa, sino el an´alisis de lo que est´a sucediendo.

Para la construcci´on de EvoGrid los investigadores se apoyan en dos proyectos open-source. El primero es Boic, que es un sistema (financiado por la NSF) que usa Internet para que los cient´ıficos aprovechen los periodos de baja actividad computacional de ordenadores conectados al sistema. La semana antepasada, por ejemplo, el sistema estaba compuesto por 500.000

NeoFronteras Trimestral ordenadores que generaron 2,45 petaflops de capacidad de c´ omputo. Por el contrario en junio pasado la computadora m´ as potente del mundo construida por IBM en Los Alamos “s´ olo” lleg´ o a los 1,1 petaflops.

Adem´ as, para esta evoluci´ on digital de la vida, EvoGrid usa un segundo programa denominado Gromacs,

Biolog´ıa desarrollado por la Universidad de Groningen (Holanda) que simula la interacci´ on molecular.

La idea es que EvoGrid sea capaz de simular las condiciones qu´ımicas de los oc´eanos primitivos y as´ı crear una “sopa primordial digital” que evolucione a formas m´as complejas.

De momento, o al menos as´ı lo

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parece, no planean dejar que participen voluntarios con sus ordenadores caseros, pero ¿qui´en sabe? Seguro que en algunos sitios hay gente dispuesta a hacerlo.

Fuentes y referencias: Noticia en el New York Times.

Web de Evogrid.

BIOLOG´ IA

Picaduras de mosquito y fiebre del Nilo Los humanos producimos un olor similar al de las aves que atrae a los mosquitos portadores del virus de la fiebre del Nilo.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Los investigadores utilizan papel de aluminio para recolectar los olores corporales que atraen a los mosquitos. Foto: S. Zainulabeuddin y W. S. Leal, PNAS, USGS.

En 1999 la enfermedad v´ırica conocida como fiebre del Nilo occidental fue introducida en Nueva York. Desde entonces se ha extendido por toda Norteam´erica. Aunque afecta principalmente a las aves, tambi´en puede infectar a humanos y otros animales.

Los s´ıntomas van desde dolor de cabeza a par´ alisis y coma. El a˜ no pasado murieron 44 personas por este virus. El vector que utiliza el virus para propagarse son los mosquitos, en este caso en concreto una de las especies m´ as responsables es Culex pipiens quinquefasciatus, conocido all´ı como mosquito casero del sur. Seg´ un las aves van emigrando ahora a zonas m´ as c´ alidas los mosquitos que quedan empiezan a picar a m´ as personas. La pregunta es por qu´e lo hacen.

En general los mosquitos se gu´ıan por el calor, el di´ oxido de carbono, la humedad y ciertos productos vol´ atiles como indicadores de por d´ onde se en-

cuentra su v´ıctima. Los entom´ologos Walter Leal y Zainulabeuddin Syed, de University of California en Davis, quer´ıan saber qu´e atrae al mosquito Culex pipiens quinquefasciatus en particular hacia las presas a las que pica.

Se preguntaban si estos mosquitos se guiaban por el mismo olor tanto para personas como para aves, as´ı que analizaron la composici´on qu´ımica de las sustancias producidas por los antebrazos de 16 voluntarios de diverso origen ´etnico, e hicieron los mismo con palomas y pollos, dos especies a las que este mosquito tambi´en le gusta picar.

Los mosquitos se ven atra´ıdos por el nonanal, compuesto presente tanto en aves y como en humanos.

atra´ıdos por este compuesto, as´ı que usaron trampas antimosquitos basadas en di´oxido de carbono, en forma de hielo seco, que normalmente son utilizadas en campa˜ nas de vigilancia de mosquitos portadores de virus, y sustituyeron el hielo seco por nonanal.

Pudieron comprobar c´omo el n´ umero de capturas aumentaba en un 50 %.

Seg´ un Leal, el hallazgo explica por qu´e la fiebre del Nilo ha cruzado tan f´acilmente de aves a humanos. Pero adem´as puede ayudar a combatir la enfermedad. El nonanal puede usarse para dise˜ nar trampas m´as eficientes en lugar de dispersar insecticidas por el medio ambiente, algo que puede tener otros efectos adversos. Adem´ as puede servir para vigilar este tipo de enfermedades. Pero los esc´epticos sostienen que las trampas no ser´an capaces de capturar el suficiente n´ umero de mosquitos como para que sean efectivas bajo el punto de vista epidemiol´ ogico.

Aunque no se menciona en este estudio, ser´ıa interesante saber si otras especies de mosquitos, como las que transmiten la malaria, se ven atra´ıdas por compuestos similares.

Tambi´en ser´ıa la explicaci´ on de por qu´e a unas personas les pican m´ as los mosquitos que a otras, quiz´ as estas persona exudan en mayor cantidad alg´ un compuesto espec´ıfico que los atrae.

Entre los cuatro ingredientes que dominan el olor humano los investigadores encontraron uno, denominado nonanal, que por alguna raz´on desconocida est´a tambi´en presente en altos niveles en las aves analizadas.

Luego analizaron los receptores olfatorios de los mosquitos, o sensilas, en busca de alguno que fuera espec´ıfico a esa sustancia. Encontraron que este compuesto disparaba una reacci´ on muy fuerte en m´as de la mitad de 1300 sensilas. Esto suger´ıa que la mol´ecula en cuesti´on dirige el comportamiento del mosquito.

Fuentes y referencias: Finalmente comprobaron si efec- Noticia en Science. tivamente los mosquitos se ve´ıan Art´ıculo original (en abierto).

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NeoFronteras Trimestral

Biolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 54 / 108

BIOLOG´ IA

¿Por qu´e hab´ıa poco ox´ıgeno en el Proterozoico?

Microorganismos metabolizadores de azufre podr´ıan haber mantenido bajos los niveles de ox´ıgeno libre en la Tierra primitiva.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Bacterias del azufre. Foto: David Patterson, Linda Amaral Zettler, Virginia Edgcomb.

Durante miles de millones de a˜ nos la vida en la Tierra estuvo dominada por microorganismos. La aparici´ on de vida compleja, como la multicelular que dio lugar a los animales como nosotros, se dio hace muy poco tiempo, hace menos de 600 millones de a˜ nos. Se cree que el aumento de ox´ıgeno terrestre fue el que precisamente sustent´ o un metabolismo r´ apido que permiti´ o la aparici´ on de esas nuevas formas de vida. En esta misma web vimos hace poco c´ omo hab´ıan conseguido describir el perfil de aumento de este gas en la atm´ osfera terrestres a lo largo de cientos de millones de a˜ nos.

Pero los organismos fotosint´eticos llevaban miles de millones de a˜ nos produciendo ox´ıgeno, ¿Ad´ onde se fue ese ox´ıgeno?

Se ha echado la culpa de este bajo nivel de ox´ıgeno, sobre todo en los primeros tiempos, a su implicaci´on de ciclos geoqu´ımicos, en los cuales el ox´ıgeno oxidaba otros elementos. Los grandes dep´ ositos de ´ oxido de hierro presentes en la corteza terrestre y que son de esas ´epocas primitivas as´ı parecen atestiguarlo. Pero no est´ a clara la raz´ on para estos bajos niveles de ox´ıgeno en ´epocas posteriores. Ahora proponen una nueva hip´ otesis al respecto.

Seg´ un un estudio publicado en PNAS ciertos microorganismos del azufre podr´ıan haber contribuido a mantener los niveles de ox´ıgeno bajos. Seg´ un los autores varios ciclos de realimentaci´ on que relacionan la biota con los nutrientes mantuvieron esos ciclos, creando un ambiente bajo en

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ox´ıgeno y poco amistoso para vida multicelular.

Los cient´ıficos se han estado preguntado porqu´e la Tierra permaneci´o tanto tiempo con niveles de ox´ıgeno bajo.

Incluso despu´es de “La Gran Oxidaci´on” y el desarrollo de seres eucariotas, todo estuvo en un extra˜ no par´on durante mil millones de a˜ nos, con bajos niveles de ox´ıgeno y sin vida compleja.

Seg´ un Mark Claire, de University of Washington (Seattle), no comprendemos totalmente los sistemas biogeoqu´ımicos que estaban funcionando en esas ´epocas, algo estaba manteniendo esos niveles de ox´ıgeno bajos.

Ese algo podr´ıan haber sido microorganismos que vivieran de la oxidaci´on del azufre. Estos microbios no liberan ox´ıgeno de la atm´osfera, sino que m´as bien lo consumen. En estudios previos se sugiere que oc´eanos de esa ´epoca (Proterozoico) eran ricos en azufre. As´ı que estos investigadores proponen que un abundancia relativa de este tipo de microbios metabolizadores del azufre estar´ıa interfiriendo en el ciclo biogeoqu´ımico, produciendo esta estasis.

Aunque los organismos fotosint´eticos normales segu´ıan produciendo ox´ıgeno en las capas superficiales de los oc´eanos, una capa t´oxica se extend´ıa por debajo de ella.

All´ı bacterias verdes y p´ urpuras, as´ı como otros microorganismos usaban el azufre que la erosi´on transportaba desde la parte continental para sobrevivir. Seg´ un Andrew Knoll de Harvard University, como es m´as f´acil usar compuestos de azufre (sulfuros) que mol´eculas de agua, estos microorganismos ten´ıan una ventaja. Pero la fotos´ıntesis basada en el azufre no produce ox´ıgeno libre, que en la “normal” proviene del agua. Este tipo de fotos´ıntesis prevalecer´ıa sobre la normal y de ah´ı los bajos niveles de ox´ıgeno.

Seg´ un los microorganismos basados en azufre iban muriendo, su descomposici´on robaba ox´ıgeno disuelto en el agua produciendo una “capa muerta” gruesa. Estos procesos siguen ocurriendo en la actualidad, como en el Golfo de M´exico.

Finalmente esto cambi´o, quiz´as el hierro continental entr´o en el ciclo biogeoqu´ımico reaccionando con el azufre y formando pirita, lo que dejar´ıa a los microorganismos del azufre en clara desventaja sobre los fotosintetizadores normales y la producci´on de ox´ıgeno libre aument´ o. Justo despu´es, hace unos 600 millones a˜ nos, aparecieron las primeras formas de vida multicelular compleja.

Estos investigadores tienen planes de buscar rastros en el registro f´osil en busca de pruebas para su hip´otesis.

Fuentes y referencias: Nota en Science News.

Los oc´eanos primitivos eran t´oxicos.

Sobre la aparici´on del ox´ıgeno en la Tierra.

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Biolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 55 / 108

BIOLOG´ IA

Evoluci´on en 40000 generaciones Estudian el hecho evolutivo en durante 40000 generaciones de bacterias. Un experimento que, hasta ahora, ha durado 21 a˜ nos.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Cultivo de E. coli realizado por Richard Lenski. Foto: Greg Kohuth, Michigan State University.

Hace 150 a˜ nos que Darwin propuso los mecanismos mediante los cuales se produce la evoluci´ on de las especies.

Pero ver a ´estos en acci´ on es complicado para unos seres, los humanos, que viven poco tiempo. Bajo nuestra perspectiva temporal la evoluci´ on de la vida animal en la Tierra se produce a un ritmo pavorosamente lento. Incluso desde la emergencia de los pri-

meros organismos pluricelulares hasta la aparici´on del ser humano han pasado solamente unos 600 millones de a˜ nos. La sustituci´on de unas especies por otras, las extinciones masivas o la conquista de la tierra firme se dieron en ese periodo de tiempo, pero nos cuesta imaginar la escala de tiempo implicada.

Si un humano tiene una esperanza de vida de 75 a˜ nos y asumimos que en un a˜ no se corresponde a un cent´ımetro, entonces 20 cm ser´ıan recorridos por cada generaci´on, 0,75 metros en una vida humana y para recorrer esos 600 millones de a˜ nos habr´ıa que recorrer 6000 km, que es casi el radio terrestre. Para que transcurran 40.000 generaciones, y que la evoluci´on tenga un efecto significativo sobre el ser humano, habr´ıa que esperar 800.000 a˜ nos (8 km seg´ un la analog´ıa). Demasiado tiempo para unos simples mortales.

Pero si en lugar de seres humanos u otros seres complejos utilizamos seres cuyas generaciones se den a un rit-

mo m´as r´apido quiz´as se pueda ver la evoluci´on en marcha. En el caso de la bacteria E. coli esas 40000 generaciones necesitan de 21 a˜ nos. Esto es precisamente lo que ha hecho un grupo de investigadores de Michigan State University: un experimento evolutivo de 21 a˜ nos de duraci´on con E. coli.

El experimento no s´olo demuestra el papel de la selecci´on natural en la evoluci´on, sino que puede dar lugar a nuevos avances en investigaci´ on m´edica seg´ un sus autores. Richard Lenski y sus colaboradores documentan los procesos del experimento y su an´ alisis en la revista Nature.

El experimento comenz´o en 1988 en cultivos bacterianos de E. coli, que son bacterias de r´apida reproducci´ on y cl´asicas en experimentos gen´eticos.

Supusieron que si alguna mutaci´ on daba a algunas c´elulas una ventaja competitiva sobre el resto a la hora de hacerse con los nutrientes, tarde o temprano ´estas deb´ıan de dominar sobre el resto.

Este experimento ha durado ya 21 a˜ nos, unas 40.000 generaciones.

Aunque hay muchas pruebas que demuestran los mecanismos darwinistas de la evoluci´ on, nunca se ha hab´ıa hecho un estudio a este nivel de detalle. Seg´ un Lenski ha sido maravilloso ser capaces de mostrar de manera precisa c´ omo la selecci´ on natural ha ido cambiando el genoma de estas bacterias a lo largo de miles de generaciones.

De manera peri´ odica estos investigadores tomaban muestras que congelaban para su estudio posterior en el que se secuenciaba su genoma. Pudieron ver que al cabo de 20.000 generaciones se hab´ıan producido s´ olo 45 mutaciones en las c´elulas supervivientes, aquellas mutaciones que precisamente daban una ventaja adaptativa, precisamente lo predicho por la teor´ıa de Darwin.

Este experimento es u ´nico a la

hora de responder a cuestiones cr´ıticas, como aquellas acerca de la tasa de cambio en el genoma bacteriano.

Seg´ un el investigador principal el acoplamiento entre genoma y evoluci´on bajo la adaptaci´on es complejo y puede ser contraintuitivo.

salt´o a partir de entonces, alcanzando las 653 mutaciones al llegar a la generaci´on 40.000. Lo interesante es que la mayor´ıa de estas mutaciones tard´ıas no ayudaban a la hora de mejorar la adaptaci´on de las bacterias.

Una habilidad que surgi´o evolutivamente en una de las poblaciones fue El genoma, seg´ un el experimenla capacidad de metabolizar un az´ ucar to, evolucionaba a un ritmo sorprenque E. coli normalmente no puede medentemente constante en la primera tabolizar.

A partir de entonces toda mitad del tiempo de estudio, incluso cuando la adaptaci´on de las bac- la poblaci´on termin´o por adquirir y terias disminu´ıa. Entonces una nueva transmitir este nuevo rasgo. de tasa de mutaci´on apareci´o s´ ubitaSeg´ un Jeffrey Barrick las mutamente y una nueva din´amica de rela- ciones gen´eticas del ADN humano ci´ on entre el ambiente y el genoma se est´an relacionadas con algunos tipos estableci´ o. Una mutaci´on relacionada de c´ancer y su progreso es muy sicon el metabolismo del ADN apare- milar a un proceso evolutivo. De este ci´ o al cabo de 26000 generaciones, pro- modo todo lo que se pueda aprender duciendo un aumento dram´atico de la de este experimento puede ser u ´til a tasa de mutaci´on en todas las partes la hora de comprender mejor el curdel genoma. El n´ umero de mutaciones so de este tipo de enfermedades. Otro

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NeoFronteras Trimestral aspecto interesante podr´ıa ser saber el tempo y evoluci´ on de determinadas cepas bacterianas perjudiciales para el ser humano y su relaci´ on con su tratamiento con antibi´ oticos.

Miles de generaciones despu´es las bacterias de este experimento siguen evolucionando y quiz´ as nos digan m´ as cosas en el futuro.

Este experimento recuerda en algunos aspectos al realizado en ´epoca por Martin Boraas de University ´ y sus of Wisconsin en Milwaukee. El colaboradores tomaron un alga (Chlorella vulgaris), que vive casi siempre como ser unicelular, y lo cultivaron aisladamente en el laboratorio du-

Biolog´ıa rante 1000 generaciones. Despu´es introdujeron un depredador unicelular flagelado (Ochromonas vallescia), que se alimentaba de ellas englob´andolas de manera similar a c´omo lo hacen las amebas. Al cabo de menos de 200 generaciones las algas evolucionaron formando agregados de muchas c´elulas para as´ı evitar ser comidas. Con el paso del tiempo el n´ umero de c´elulas que formaban el agregado de algas se estabiliz´ o en 8 c´elulas, n´ umero que parece ser ´ optimo a la hora de evitar ser comidas. Una vez retiraron al depredador las algas continuaron viviendo como agregados (¿seres pluricelulares?) de 8 c´elulas. Quiz´as la aparici´on de se-

2009 Edici´ on de oto˜ no 56 / 108

res de pluricelulares se debi´o a un mecanismo similar.

Como dice Lenski, en este tipo de estudios pasa lo mismo que ocurre en otros campos de la ciencia: responden a ciertas preguntas, pero hacen aparecer otras nuevas.

Fuentes y referencias: Notas de prensa.

V´ıdeo con entrevista al investigador.

Art´ıculo original (resumen).

Phagotrophic by flagellate selects for colonial prey (pdf).

Sobre la aparici´on de pluricelulares (pdf).

BIOLOG´ IA

L´ımites a la velocidad de evoluci´on Aplican un modelo te´orico al experimento bacteriano de 40.000 generaciones encontrado pruebas a favor de la evoluci´on neutra. Las especies podr´ıan seguir evolucionando aunque esto no se traduzca a una mejora de la adaptaci´on.

J. J. Moreno, NeoFronteras

la poblaci´on, muy poco se conoce acer- de las mutaciones gen´eticas disponiomo o c´omo de r´apido esto se bles. Estas categor´ıas determinan la Investigadores de la Universidad de ca de c´ consigue. velocidad y el patr´on de evoluci´ on, Pennsylvania han desarrollado un moprediciendo la adaptaci´ o n promedio La informaci´on sobre la evoludelo te´ orico que proporciona una meumero de muon entre generaciones consecutivas de la poblaci´on y el n´ jor comprensi´ on de la evoluci´ on y de- ci´ taciones beneficiosas acumuladas, que termina c´ omo de r´ apido una especie es dif´ıcil de conseguir, y esta falta de se espera aumenten en el tiempo. evolucionar´ a a partir de un cat´ alo- conocimiento tiene implicaciones en el go de “l´ımites de velocidad de evo- mundo real. Las autoridades sanitaLos investigadores comparan esta luci´ on”. El modelo proporciona pre- rias podr´ıan tener m´as facilidades a la teor´ıa con los datos de dos d´ecadas dicciones cuantitativas a la velocidad hora de preparar las vacunas o com- de estudio sobre E. coli para as´ı inde evoluci´ on sobre varios “perfiles de batir mejor la resistencia a los anti- vestigar c´omo evolucionan las bacteoticos si entendieran los l´ımites de rias. Organismos cuya simpleza y ritadaptaci´ on”, din´ amica y condiciones bi´ varias bajo las cuales las bacterias, vi- velocidad de la evoluci´on de virus y mo de reproducci´on r´apido ha permirus e incluso humanos se adaptan al bacterias, como por ejemplo del virus tido estudiar 40.000 generaciones hasde la gripe o del bacilo de la tubercu- ta el d´ıa de hoy. Un art´ıculo sobre esmedio. te experimento fue publicado en NeoUna importante conclusi´ on del losis.

Fronteras recientemente. trabajo es que algunas especies, posiblemente incluyendo los humanos, contin´ uan evolucionando aunque esto no se traduzca en un aumento de la adaptaci´ on. Adem´ as, una poblaci´ on puede acumular mutaciones a un ritmo constante (un patr´ on largamente considerado la antesala de la evoluci´ on “neutra” no darwiniana) incluso cuando las mutaciones sufren una selecci´ on darwiniana.

Mientas se conoce bastante acerca de los aspectos cualitativos de la teor´ıa evolutiva, esto es, que los organismos sufren mutaciones y estas mutaciones son seleccionadas por el ambiente y gradualmente absorbidas por

“Nos preguntamos, cualitativamente, c´omo la adaptaci´on de una poblaci´on aumentar´a en el tiempo seg´ un las mutaciones beneficiosas se acumulen”, dice Joshua B. Plotkin, investigador principal y profesor en el departamento de Biolog´ıa. Su investigaci´ on se centra sobre la evoluci´on a escala molecular.

Estos investigadores de la Universidad de Pennsylvania presentan una teor´ıa sobre c´omo la adaptaci´on de una poblaci´on aumentar´a en el transcurso del tiempo para un total de 14 tipos de perfiles o “l´ımites de velocidad” que describen las consecuencias

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“Esto fue un intento de proporcionar un marco te´orico para as´ı estudiar ritmos en la evoluci´on molecular”, afirma Sergey Kryazhimskiy, tambi´en del mismo departamento. “Aplicamos esta teor´ıa para inferir el perfil de adaptaci´on subyacente de las bacte-

NeoFronteras Trimestral rias, usando datos de un experimento a largo plazo.”

Para algunos perfiles te´ oricos concebibles, se espera que los niveles de adaptaci´ on aumenten exponencialmente por siempre debido de un aporte inagotable de mutaciones beneficiosas. Pero en un perfil m´ as realista el ritmo de las sustituciones adaptativas (mutaciones que mejoran la adaptaci´ on del organismo) finalmente perder´ a fuerza, dando lugar a un crecimiento en la adaptaci´ on sub-lineal. En algunos de estos perfiles, la adaptaci´ on terminar´ a por nivelarse y los organismos dejar´ an de adaptarse, aunque las mutaciones contin´ uen acumul´ andose.

Se ha observado, por ejemplo, que E. coli aument´ o en ese experimento su ritmo de divisi´ on celular en un 40 % durante esas 40.000 generaciones. Inicialmente, la adaptaci´ on de las bacterias aument´ o r´ apidamente, pero finalmente se nivel´ o. Estos datos han

Biolog´ıa permitido a los investigadores inferir que las mutaciones tempranas, aunque confieran grandes efectos beneficiosos, adem´as reducen los efectos beneficiosos de las mutaciones siguientes.

Seg´ un el estudio, la adaptaci´on de una poblaci´on y las trayectorias de sustituci´ on (las mutaciones adquiridas para alcanzar un mayor grado de adaptaci´ on) no dependen de una distribuci´ on completa de la adaptaci´on de las mutaciones disponibles, sino de la probabilidad esperada fija y del incremento esperado de adaptaci´on de mutaciones. Esta observaci´on matem´ atica simplifica grandemente las posibles trayectorias de evoluci´on en 14 categor´ıas distintas.

Los investigadores demuestran que las trayectorias de sustituci´on lineales que significan un ritmo constante de acumulaci´on de mutaciones, consideradas durante mucho tiempo la antesala de la evoluci´on neutra, pue-

2009 Edici´ on de oto˜ no 57 / 108

den surgir incluso cuando las mutaciones son fuertemente beneficiosas. El resultado proporciona las bases para una comprensi´on de las din´amicas de adaptaci´on y permite inferir propiedades del perfil de adaptaci´ on de los organismos en experimentos de larga duraci´on. Aplicando estos m´etodos a datos procedentes de experimentos bacterianos permiti´o a estos investigadores caracterizar las relaciones evolutivas entre las mutaciones beneficiosas en el genoma de E. coli.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Art´ıculo original (en abierto).

Foto cabecera: Gr´afica no relacionada con la esta nota procedente de University of North Carolina en Chapel Hill (departmento de Biolog´ıa). Se supone que representar´ıa de manera abstracta dos poblaciones (en naranja) sobre un perfil de adaptaci´on (en azul).

BIOLOG´ IA

Nitr´ogeno y hormigas cortadoras de hojas Unas bacterias fijadoras de nitr´ogeno ayudan a las hormigas cortadoras a tener una dieta m´as rica.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Reina de hormigas cortadoras en el jard´ın de hongos. Foto: Michael Poulsen.

Es casi incre´ıble c´ omo las distintas especies que forman un ecosistema se interconectan entre s´ı, c´ omo forman una urdimbre compleja sobre la que crece una trama sofisticada de relaciones. A veces, estas relaciones son de tal modo que algunas especies no pueden sobrevivir en ausencia de cualquiera de las dem´ as especies que forman su red de relaciones.

Estas situaciones se dan sobre todo en ecosistemas complejos y ricos (y en peligro inminente de desaparici´on) como los de las selvas tropicales. Un ejemplo lo tenemos en las hormigas cortadoras de hojas u hormigas jardineras.

Se puede ver a estas hormigas c´ omo suben a los ´arboles para cortar trozos que hojas que luego acarrean al hormiguero. A un observador exterior primerizo le parecer´a que se llevan las hojas para com´erselas, pero no es as´ı.

Las hojas, una vez son introducidas en su hormiguero son masticadas hasta formar una pasta sobre las que cultivan hongos. Son precisamente los hongos (que no son plantas) los que constituyen el alimento para de las hormigas cortadoras. Pero este cultivo no prosperar´ıa sin los pesticidas que unas bacterias acarreadas por las hormigas segregan y que protegen a los hongos de los ataques de otros microorganismos.

Pues ahora se ha descubierto que hay otras especies de bacterias que

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tambi´en entran en el juego y que aseguran que la dieta de estas hormigas es sana y equilibrada.

Las hojas son ricas en az´ ucares, pero son pobres en nitr´ogeno, que es fundamental a la hora de fabricar prote´ınas. Cameron Currie, de University of Wisconsin, se puso a investigar a estas hormigas para ver c´omo diablos se hac´ıan con el nitr´ogeno a partir de esa dieta tan pobre.

Para descartar que el nitr´ ogeno no proced´ıa del suelo, estos investigadores recolectaron colonias con sus jardines de estas hormigas y las colocaron en contenedores de pl´astico. La u ´nica fuente de nitr´ogeno pas´o a ser el aire.

Pudieron comprobar que el contenido en nitr´ogeno aumentaba seg´ un el aire pasaba por la colonia.

Un estudio posterior demostr´ o que dos g´eneros de bacterias fijadoras de nitr´ogeno viv´ıan en los jardines de hongos. Estas bacterias convierten el nitr´ogeno atmosf´erico en amonia, compuesto que los dem´as seres pueden asimilar y usar para fabricar pro-

NeoFronteras Trimestral te´ınas. Los investigadores esperaban que estas bacterias vivieran en tracto digestivo de las hormigas, pero en realidad resulta que el jard´ın de hongos es como un sistema digestivo externo y tiene sentido que los fijadores de nitr´ ogeno est´en en ´el.

Para saber cu´ anto nitr´ ogeno obten´ıan las hormigas de estos microorganismos Curri y sus colaboradores midieron los niveles de nitr´ ogeno 15 que se acumulaba seg´ un se estudiaba cada organismo de la cadena alimenti-

Biolog´ıa cia. Pudieron comprobar que las hormigas recib´ıan entre el 45 % y el 61 % del nitr´ ogeno producido por sus bacterias amigas.

A lo largo de un a˜ no una colonia madura puede fijar 1,8 kilogramos de nitr´ ogeno atmosf´erico, o lo que es lo mismo la misma cantidad que hay en una hect´ area de suelo tropical. Seg´ un Currie esta debe de ser la raz´on por la cual los ´arboles crecen alrededor de hormigueros de cortadoras de hojas, no para que les realicen una poda, sino

2009 Edici´ on de oto˜ no 58 / 108

para obtener el nitr´ogeno que se produce en sus colonias.

Es decir, con esto se cierra el c´ırculo de una de las relaciones simbi´ oticas m´as interesantes y complejas de la selva tropical, de momento.

Fuentes y referencias: Noticia en science.

Art´ıculo original (resumen).

V´ıdeo.

Hormigas que portan pesticidas.

BIOLOG´ IA

Petunias asesinas Plantas tan comunes como las petunias o las patatas pueden considerarse plantas carn´ıvoras.

J. J. Moreno, NeoFronteras

“Purple Petunias”, por ColinD40 v´ıa Flickr.

Algo que siempre ha capturado la imaginaci´ on de la gente es la existencia de plantas carn´ıvoras, o m´ as exactamente plantas insect´ıvoras. Algunas de ellas son francamente complejas y fascinantes, y cuesta trabajo saber c´ omo evolucionaron hasta adquirir esa fisiolog´ıa y esa capacidad de atrapar insectos. La falta de eslabones intermedios dificulta esa tarea.

Ahora cient´ıficos del los Reales Jardines Bot´ anicos en Kew y del Museo de Historia Natural proponen que las plantas carn´ıvoras puede que est´en m´ as extendidas de lo que previamente se hab´ıa pensado. De hecho, plantas tan comunes como las petunias o las patatas podr´ıan considerarse tambi´en plantas carn´ıvoras.

En el pasado, como en el siglo XIX, se lleg´ o a afirmar que hab´ıa plantas carn´ıvoras capaces de comer seres humanos, pero esto se ha desmentido totalmente. Aunque en ciertas pel´ıculas como “La peque˜ na tienda de los horrores” se ha jugado con esta idea. Lo que s´ı que es verdad es que ha plantas capaces de digerir peque˜ nos vertebrados.

Las plantas carn´ıvoras tambi´en fascinaron a Darwin y a su amigo Sir Joseph Hooker. Estos dos personajes tuvieron una extensa correspondencia dedicada al asunto.

Darwin incluso escribi´ o un libro sobre estas plantas que c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

jug´o un papel critic´o en la generalizaci´on de la idea de que eran capaces de comer animales. Antes de esto ni siquiera Lineo aceptaba que eso fuera posible.

Desde tiempos de Darwin se han identificado varios grupos de plantas carn´ıvoras y sobre otras se ha sugerido que fueran carn´ıvoras por alg´ un autor, aunque ha habido dificultades para aceptar algunos casos.

Definir qu´e constituye que una planta carn´ıvora es dif´ıcil y algunas plantas entran y salen de esta clasificaci´on dependiendo de la definici´on o criterio que se escoja.

Seg´ un Mark Chase y sus colaboradores la distinci´ on entre planta carn´ıvora de planta no carn´ıvora no debe de ser unan situaci´on de blanco o negro. En su lugar habr´ıa que considerar una escala entre aquellas que no lo son en absoluto y plantas como la planta Venus.

Plantas como las petunias y las plantas de patatas tienen pelos pegajosos que atrapan insectos, y algunas especies tienen el sobrenombre de atrapamoscas por la misma raz´on. Sin embargo, algunas de las plantas com´ unmente consideradas como carn´ıvoras no tienen habilidades demostradas de poder digerir los insectos que atrapan o de absorber los productos de su descomposici´on.

En el art´ıculo de estos investigadores se revisan los grupos con potenciales plantas carn´ıvoras.

Mark Chase, tambi´en de los Reales Jardines Bot´ anicos en Kew, dice que aunque los ´arboles comedores de hombres son ficci´on, muchas plantas comunes resulta que son carn´ıvoras misteriosas. Algunas absorben a trav´es de sus ra´ıces los productos resultantes de los animales en descomposici´on que anteriormente atraparon. Seg´ un ´el, puede que estemos rodeados de m´as plantas carn´ıvoras de lo que creemos.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Art´ıculo original.

Planta carn´ıvora gigante.

C´octel digestivo de plantas carn´ıvoras.

NeoFronteras Trimestral

Biolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 59 / 108

BIOLOG´ IA

Sobre el ´exito de las angiospermas Las plantas con flores fueron capaces de dominar sobre las dem´as en tierra firme gracias a un sistema hidr´aulico m´as eficiente que permiti´o aumentar el rendimiento de la fotos´ıntesis.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Fuente: NeoFronteras.

Ahora que el a˜ no Darwin est´ a terminando no est´ a de m´ as recordar el “abominable misterio” que para el naturalista ingl´es supon´ıa la aparici´ on de las plantas con flores sobre la Tierra.

Durante la mayor parte de la historia biol´ ogica de este planeta no hab´ıa plantas con flores, o simplemente flores. La Tierra era un jard´ın verde, pac´ıfico y sobre todo sobrio. Ese paisaje estaba habitado por peces, reptiles y lib´elulas que volaban entre con´ıferas ancestrales. Como no hab´ıa flores tampoco hab´ıa mariposas, ni abejas, ni ning´ un otro animal que se alimentara de n´ectar. No hab´ıa praderas de hierba, ni cereales y, por tan-

to, tampoco rumiantes. De pronto, en el Cret´ acico, surgieron las plantas con flores y el mundo se llen´o de color.

Esta aparici´on s´ ubita y posterior dominio de las angiospermas sobre todas las dem´as plantas es algo que contin´ ua intrigando a los bi´ologos evolucionistas. ¿C´omo aparecieron y se extendieron estas plantas? Las angiospermas representan en la actualidad cientos de miles de especies y suponen el 96 % de la vegetaci´on. Estas plantas son obviamente las m´as exitosas sobre tierra firme.

Una de las razones que se han dado para explicar el ´exito de estas plantas es su capacidad de llegar a acuerdos con ciertos insectos para as´ı ser polinizadas o para repartir sus semillas.

Ahora se propone otra teor´ıa alternativa o complementaria a ´esta.

Un estudio publicado en Ecology Letters revela que hubo un disparador evolutivo que dot´o a las angiospermas de una ventaja adaptativa respecto a las dem´ as especies, dando lugar a su gran abundancia posterior. Tim Brodribb y Taylor Field, de University of Tasmania y University of Tennessee respectivamente, tuvieron en cuenta la fisiolog´ıa de las plantas para mos-

trar c´omo las angiospermas fueron capaces de dominar en tierra firme sobre todas las dem´as gracias a un sistema hidr´aulico m´as eficiente que permiti´o aumentar el rendimiento de la fotos´ıntesis.

Las angiospermas son las plantas m´as abundantes y de mayor ´exito ecol´ogico de todas las plantas terrestres. Una de las razones de que suceda esto es, seg´ un Brodribb, la mayor capacidad fotosint´etica de sus hojas, pero es un misterio cu´ando y c´ omo evolucion´o esta capacidad.

Estos investigadores notaron que la densidad de nervios o vasos conductores de la angiospermas primitivas fue menor que en ´epocas posteriores. As´ı que midieron la “densidad de nervaduras” de distintas plantas con semilla y la asociaron a un modelo hidra´ ulico-fotosint´etico. En su trabajo de campo examinaron durante 6 a˜ nos las hojas de 504 plantas con flores y otras 225 gimnospermas repartidas en 13 pa´ıses distintos, incluyendo 166 plantas extintas. Adem´ as midieron el intercambio de di´oxido de carbono y agua de 35 especies de plantas, tanto con flores como sin flores.

De izquierda a derecha se ve un aumento de las nervaduras en las hojas de distintas especies de plantas. Foto: Timothy Brodribb.

Sus resultados revelan que hubo res que elev´o su capacidad fotosint´eti- denso en las hojas de las plantas con una transformaci´ on evolutiva en el ca a un mayor nivel. La aparici´on y flores se dio entre hace 140 y 100 mibombeo de agua de las plantas con flo- evoluci´ on de un sistema de irrigaci´on llones de a˜ nos. En ese tiempo fueron

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NeoFronteras Trimestral surgieron plantas con flores con un mejor sistema hidr´ aulico que las angiospermas anteriores. Estas plantas duplicaron, triplicaron y hasta llegaron a multiplicar por 10 la densidad de nervios en sus hojas.

Para poder absorber el di´ oxido de carbono, las plantas abren los estomas de sus hojas, pero al hacerlo pierden vapor de agua. Por tanto, se necesita un sistema eficaz que transporte agua a cada parte de las hojas para as´ı reemplazar las p´erdidas del preciado l´ıquido. Esto tiene consecuencias en el rendimiento de la fotos´ıntesis. As´ı por ejemplo, seg´ un el modelo de estos investigadores, al triplicar la densidad de nervios se duplica la efi-

Biolog´ıa cacia de la fotos´ıntesis.

La raz´on del ´exito de este paso evolutivo estriba en que se dio una menor concentraci´on relativa de di´oxido de carbono en la atm´osfera y estas plantas lograron un transporte de agua m´ as eficaz, pero estos dos factores est´ an muy relacionados con la fotos´ıntesis. El mayor rendimiento en la fotos´ıntesis otorg´o a las plantas con flores una ventaja adaptativa sobre las dem´ as al proporcionar una mayor productividad y, por tanto, un est´ımulo para que se extendieran por toda la biosfera, jugando un papel esencial en la funci´ on atmosf´erica y biol´ogica de la Tierra.

Seg´ un estos investigadores sin este

2009 Edici´ on de oto˜ no 60 / 108

sistema hidr´aulico el rendimiento de la fotos´ıntesis ser´ıa dos veces inferior al que se produce en la actualidad en este tipo de plantas.

Por tanto, las flores jugaron un gran papel en la diversificaci´ on de las angiospermas, pero la densidad de nervios de sus hojas ayud´o a que estas plantas fueran abundantes.

Otros expertos en el campo apoyan la val´ıa de este trabajo y predicen que ser´a un estudio que tendr´ a mucha influencia en el futuro.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

BIOLOG´ IA

No hay “reina roja” en la especiaci´on Las nuevas especies podr´ıan surgir como resultado de eventos raros en lugar de a trav´es de una acumulaci´on de peque˜ nos cambios a lo largo del tiempo.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Hay una pelea acad´emica en el tema evolutivo que parece no tener fin. ¿Surgen las nuevas especies de manera suave acumulando cambios poco a poco o de golpe?

En “Alicia en el pa´ıs de las maravillas” Lewis Carroll escribe acerca de un personaje -la Reina Roja- que explica precisamente a Alicia que se necesita correr todo lo que se pueda para poder mantenerse en el mismo lugar. Esta figura literaria se ha utilizado como met´ afora para explicar el hecho evolutivo. La hip´ otesis tradicional sostiene que las especies cambian continuamente para as´ı poder adaptarse a un ambiente cambiante y poder sobrevivir en el mismo nicho ecol´ ogico.

Se comportar´ıan, por tanto, como dice la Reina Roja. Esta hip´otesis, seg´ un la cual las especies cambian continuamente para adaptarse, coevolucionando con las dem´as y as´ı mantenerse en su nicho, fue propuesta en 1973 por Leigh Van Valen.

Seg´ un un estudio reciente, realizado sobre miles de especies y sus arboles evolutivos, las nuevas espe´ cies podr´ıan surgir como resultado de eventos raros en lugar de a trav´es de una acumulaci´on de peque˜ nos cambios a lo largo del tiempo. Y esto estar´ıa en contra de la hip´otesis de la Reina Roja antes expuesta.

Una consecuencia de esta hip´otesis tradicional es que todas las especies de una familia particular evolucionan gradualmente para formar nuevas especies al mismo ritmo.

Mark Pagel y su equipo de University of Reading (RU) desaf´ıan esta hip´ otesis en su trabajo. Estudiaron qu´e hip´ otesis podr´ıa explicar el ritmo de especiaci´on en m´as de 100 grupos distintos del reino animal y vegetal, que inclu´ıan especies como las rosas, zorros, tortugas o abejorros. Se fijaron en la longitud de las ramas del arbol evolutivo de las miles de espe´ cies pertenecientes a esos grupos para estimar los periodos de tiempo entre

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eventos de especiaci´on.

La diferencia de este estudio respecto a otros similares, m´as tradicionales y realizados anteriormente, es que en este caso el m´etodo de estudio utiliza muchos datos filogen´eticos que son masivamente analizados computacionalmente.

Cuando el equipo de investigadores compar´o c´omo de bien encajaban los modelos con la historia evolutiva de estas especies descubrieron que la hip´otesis de la Reina Roja s´ olo pod´ıa explicar un 8 % de los casos. Por el contrario, el 80 % de los casos encajaban con un modelo seg´ un el cual las especies nuevas emergen de raros eventos u ´nicos. Seg´ un esto las especies no sufrir´ıan cambios graduales para as´ı permanecer en el “mismo sitio”, sino que experimentar´ıa “saltos” y luego permanecer´ıan en “reposo” evolutivo durante un tiempo.

Obviamente, las nuevas especies no aparecer´ıan de la noche a la ma˜ nana de forma m´agica, todav´ıa se necesita de un tiempo geol´ogico para que esto ocurra. La idea central es que largos periodos de “estasis”, en lo que casi no se producen cambios, est´an salpicados de cortos periodos de cambio en los que se producen eventos de especiaci´on.

NeoFronteras Trimestral Seg´ un Pagel lo que su estudio muestra es que la especiaci´ on se produce debido a “accidentes felices”. Un cambio brusco en el ambiente, como un cambio clim´ atico o la aparici´ on de una cadena monta˜ nosa podr´ıa disparar estos eventos de especiaci´ on.

Este resultado podr´ıa agitar el mundo acad´emico, pues la visi´ on de la Reina Roja, heredera directa del dar-

Etolog´ıa winismo m´as estricto, es el modelo imperante.

Seg´ un algunos expertos adem´as podr´ıa hacer centrar la atenci´on en c´ omo los grupos evolucionan, en lugar de c´ omo la competencia o la depredaci´ on afectan evolutivamente a especies en particular. El trabajo podr´ıa sugerir que la selecci´on natural continua lenta no es la causa de la especia-

2009 Edici´ on de oto˜ no 61 / 108

ci´on, pues es incompatible con la idea de que esta especiaci´on es el resultado de peque˜ nos eventos acumulados en el tiempo de la visi´on darwniana tradicional.

Fuentes y referencias: Noticia en Nature.

Art´ıculo original (resumen). ´ Arbol filogen´etico.

ETOLOG´ IA

Un pez se come a sus propios hijos El pez tuber´ıa extrae nutrientes de sus propios hijos en un comportamiento que podr´ıamos calificar de canibalismo filial.

J. J. Moreno, NeoFronteras Los peces tuber´ıa (Syngnathus typhle), que est´ an emparentados con los caballitos de mar, cuidan de sus propias cr´ıas al igual que ´estos, salvo de aquellos a los que se come como un Saturno devorando a sus hijos.

A pesar de que es la hembra la que pone los huevos son los machos los que cuidan de los huevos, recibi´endolos de las hembras y d´ andoles cobijo durante un largo periodo de tiempo en una bolsa especial en donde los incuba. All´ı el macho recrea una especie de placenta que proporciona a los embriones ox´ıgeno y nutrientes. Con esto se aumentan las posibilidades de supervivencia de la descendencia pues est´ an m´ as a salvo de los depredadores y mejor alimentados que si la hembra abandonara los huevos en el medio.

Las hembras regulan el tama˜ no de los huevos en relaci´ on al tama˜ no del macho. Aunque los machos ajustan la cantidad de ox´ıgeno que transfieren a su prole en respuesta de la cantidad de ox´ıgeno disuelta en el agua, algunos de los embriones pueden padecer hipoxia (carencia de ox´ıgeno), especialmente los procedentes de huevos m´ as grandes.

Algunos de los embriones desaparecen durante este periodo dentro del macho. El macho almacena unos 100 embriones en su bolsa, de los cuales pueden sobrevivir casi todos o ninguno.

Los embriones desaparecidos han sido un misterio que ha estado intri-

gando a los especialistas durante un tiempo.

tes a su descendencia sino que tambi´en la usa en sentido contrario, para extraer nutrientes de sus propios hijos.

Como resultado de esta t´actica algunos de los embriones desaparecen de la bolsa.

Para poder descubrir este comportamiento los cient´ıficos idearon un experimento en el que marcaron radiactivamente los nutrientes de los huevos de las hembras. De este modo era f´ acil seguir la ruta que segu´ıan estos nutrientes con un instrumental al uso.

Si los hermanos fueran los culpables estos nutrientes pasar´ıan al cuerpo de ellos. Result´o que fue el cuerpo del padre el que absorb´ıa estos nutrientes radiactivos, delat´andose as´ı al culpable real.

El padre utiliza, por tanto, este sistema en su propio provecho en virtud de las necesidades del momento.

Como siempre, no es justo juzgar este tipo de comportamientos bajo la ´etica humana. Es de suponer que este comportamiento sea en beneficio de la especie, pues debe de haber sido seleccionado por evoluci´on para ese cometido. Probablemente esta t´actica maEn el pasado se especul´o que ximice el n´ umero de pececillos que fiquiz´ as otros embriones hermanos nalmente terminan en el mundo extepodr´ıan reabsorber a los desapareci- rior. dos. Ahora Gry Sagebakken y sus colaboradores han descubierto que no se Fuentes y referencias: trata de un canibalismo entre herma- Nota de prensa. nos, sino un canibalismo filial.

Art´ıculo original (resumen).

En su estudio pudieron demostrar Foto cabecera: pez tuber´ıa (Syngnatque el macho no solamente usa su hus typhle), Fuente: Universidad de “placenta” para proporcionar nutrien- Gothenburgo.

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NeoFronteras Trimestral

Gen´etica

2009 Edici´ on de oto˜ no 62 / 108

´ GENETICA

Los humanos contin´uan evolucionando Seguimos evolucionando al mismo ritmo que el resto de los animales. En el futuro seremos m´as bajitos y gordos, pero con menos colesterol y presi´on arterial.

J. J. Moreno, NeoFronteras

guien que antes se mor´ıa por casi cualquier cosa antes de reproducirse ahora sobrevive y tiene hijos. Pues nada m´ as lejos de la realidad, al menos seg´ un un estudio realizado por Stephen Stearns de Yale University y sus colaboradores. La selecci´on natural sigue ejerciendo presi´ on sobre nuestro ´exito reproductor: cuantos m´as ni˜ nos tengamos m´as f´acilmente podremos dispersar nuestros rasgos en la poblaci´on humana futura.

Stearns y sus colaboradores decidieron saber si la selecci´on natural est´a todav´ıa actuando sobre el ser humano hoy en d´ıa. Encontraron no solamente que efectivamente estamos evolucionando, sino que adem´as lo hacemos al mismo ritmo que el resto de los seres vivos.

Para llegar a esta conclusi´on usaron los datos recolectados durante los u ´ltimos 60 a˜ nos, sobre m´as 5000 mujeres norteamericanas y sus descendientes, por un estudio sobre enfermedades cardiovasculares realizado en Framingham (Massachusetts). Los investigadores analizaron los datos Sabemos por estudios recientes que el ser humano ha es- relativos a caracteres o rasgos importantes para la salud tado evolucionando y est´ a evolucionando en la actualidad, humana y vieron qu´e efectos ten´ıan estos rasgos sobre el sobre bajo el marco de los u ´ltimos 10.000 a˜ nos, que es n´ umero de ni˜ nos que las mujeres ten´ıan a lo largo de su cuando empezamos a cultivar y a hacer uso del ganado. vida. A partir de esto fueron capaces de estimar la fuerza Pero, ¿y en las u ´ltimas d´ecadas?, ¿sucede lo mismo? de selecci´on y hacer una predicci´on a corto plazo sobre de Podemos creer que como se ha avanzado mucho en me- la evoluci´on de cada uno de estos rasgos en el futuro. Para dicina y en higiene en este tiempo es m´ as dif´ıcil que el ser ello tuvieron que ajustar factores no biol´ogicos como la humano est´e bajo las fuerzas de selecci´ on natural, pues al- educaci´on y el h´abito de fumar en su modelo.

La selecci´ on natural no solamente est´ a todav´ıa actuando sobre el ser humano hoy en d´ıa, sino que adem´ as evolucionamos al mismo ritmo que el resto de los seres vivos.

Encontraron, por ejemplo, que las mujeres que ten´ıan colesterol bajo ten´ıan m´ as hijos, aunque no saben la causa de esta correlaci´ on.

El modelo predice que los descendientes de estas mujeres ser´ an el futuro un poco m´ as bajitos y gordos, tendr´an una presi´ on arterial m´ as baja, su colesterol ser´ a m´as bajo, podr´ an tener su primer hijo a edad m´ as temprana y llegar´ an a la menopausia m´ as tarde.

Los cambios ser´ an, lentos y graduales, pero el ritmo predicho no es muy diferente a aquellos que se dan en la Naturaleza respecto a otras especies animales o en plantas. Seg´ un Stearns la tasa de cambio en la especie humana es un poco m´ as lenta que en otras especies, pero esto no significa que seamos especiales respecto a lo r´ apido que evolucionamos. ¿Y cuanto es esta tasa de cambio? Calculan que en 10 generaciones, y respecto a la actualidad, las descendientes de estas mujeres aumentaran un 1 % en peso, tendr´an la menopausia un 1 % m´ as tarde, su altura disminuir´a en un 1 %, tendr´ an un primer hijo un 1 % antes y disminuir´a su c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

nivel de colesterol en un 4 %.

Hay alguna pega al estudio. Los investigadores asumieron que el ambiente en el que viven estas mujeres no cambiar´a significativamente en el futuro, algo que no est´ a claro que ocurra. Adem´as, a pesar que las mujeres de Framingham pueden considerarse un promedio de la mujer actual, sus antepasados son casi todos europeos por lo que quiz´as los resultados en detalle no sean extrapolables a la poblaci´on mundial. Los investigadores esperan analizar datos procedentes de estudios de otras partes del mundo para poder comparar.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Byars, S., D. Ewbank, et al. Natural selection in a contemporary human population. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(42) DOI: 10.1073/pnas.0906199106.

El ser humano sigue evolucionando.

Entrevista al investigador (mp3 en ingles).

NeoFronteras Trimestral

Gen´etica

2009 Edici´ on de oto˜ no 63 / 108

´ GENETICA

Explicaci´on para el proceso de especiaci´on Una regi´on del cromosoma X impedir´ıa que dos especies de moscas distintas tengan descendencia viable.

J. J. Moreno, NeoFronteras Uno de los temas centrales de la teor´ıa evolutiva es explicar el proceso de especiaci´ on. Es decir, c´ omo a partir de una especie pueden surgir otras diferentes. El sistema cl´ asico de especiaci´ on ocurre cuando una poblaci´ on de una especie se queda aislada geogr´ aficamente del resto de los miembros y

los genes de ambas poblaciones van divergiendo poco a poco. Es lo que ocurre en las islas, como los famosos pinzones de las Gal´apagos. Tambi´en hay que explicar por qu´e raz´on una especie establecida al cruzarse con otra similar vecina no produce descendencia o su descendencia no es f´ertil, de este modo se garantiza que no se re-

vierta lo evolutivamente andado, sobre todo si las fronteras geogr´ aficas no est´an muy definidas. As´ı por ejemplo, si cruzamos una yegua y un burro obtenemos mulas, pero ´estas son est´eriles. Por tanto, aunque estas dos especies coexistan geogr´aficamente se mantendr´an como especies distintas.

Proceso de divisi´ on normal (izquierda) y an´ omalo (derecha). La heterocromatina es mostrada en rojo.

Investigadores de Cornell University, en un estudio publicado en PLoS, sugieren que el proceso de especiaci´ on podr´ıa estar controlado por una parte especial del cromosoma X, al menos en moscas de la fruta.

Hace 100 a˜ nos se comprob´ o que cuando se cruzaban dos especies de moscas, concretamente hembras de Drosophila melanogaster y machos de D. simulans, los machos descendientes sobreviv´ıan pero los embriones hembras mor´ıan. La cuesti´ on es qu´e es lo que est´ a matando a las hembras de estos h´ıbridos y c´ omo lo hace.

En muchas especies (no todas) el sexo est´ a ligado a los cromosomas X e Y, de tal modo que si se hereda un cromosoma Y procedente del padre se obteni´endose un macho (que tiene la pareja XY), si se hereda uno X se obtiene una hembra (XX).

Estos investigadores encontraron que un fragmento de ADN en el cromosoma X del padre es el que pro-

duc´ıa hembras no viables.

Este segmento se encontr´o precisamente en la heterocromatina del cromosoma X, un amasijo altamente compacto de ADN y pobre en genes que se encuentra cerca del centro del cromosoma.

La heterocroamtina del cromosoma X del macho de D. melanogaster ha evolucionado tan r´ apidamente que la maquinaria de empaquetamiento de ADN de D. simulans de la madre ya no es capaz de reconocer.

Los investigadores saben que el ADN de la heterocromatina evoluciona m´as r´apidamente que otras partes del genoma. Adem´as, durante el desarrollo temprano, las prote´ınas requeridas para la divisi´on celular provienen de la madre. Los autores del estudio especulan que la heterocroamtina del cromosoma X del macho de D. melanogaster ha evolucionado tan r´ apidamente que la maquinaria de empaquetamiento de ADN de D. simulans de la madre ya no es capaz de reconocer.

Esta regi´on problem´atica del cromosoma X contiene en D. melanogaster alrededor de 5 millones de bases de ADN, mientras que la regi´ on equivalente de D. simulans contiene s´ olo 100.000. Esta diferencia entre la heterocromatina de las dos especies explicar´ıa por qu´e las hembras h´ıbridas no son viables.

Los investigadores comprobaron que estos embriones mor´ıan muy pronto en proceso de desarrollo. Durante las divisiones iniciales del embri´ on este segmento se vuelve “pegajoso” y detiene el proceso de divisi´on celular, al evitar que el cromosoma X se separe apropiadamente. Como re- Fuentes y referencias: sultado el embri´on muere.

Nota de prensa.

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NeoFronteras Trimestral

Gen´etica

2009 Edici´ on de oto˜ no 64 / 108

´ GENETICA

Problemas con el reloj gen´etico Un estudio siembra dudas sobre la precisi´on del reloj gen´etico a la hora de datar muestras gen´eticas por cambios evolutivos.

J. J. Moreno, NeoFronteras Ping¨ uinos muertos hace 44.000 a˜ nos en la Ant´ artida, que proporcionan muestras extraordinarias de ADN congelado, desaf´ıan la fiabilidad del tradicional reloj gen´etico. Un estudio sugiere que esta t´ecnica ha subestimado rutinariamente la edad de ciertas especies en un 200 ´ o 600 por ciento.

Es decir, si por ejemplo un esp´ecimen biol´ ogico es datado por el m´etodo tradicional de ADN por comparaci´ on filogen´etica y se llega a la conclusi´ on de que tiene 100.000 a˜ nos, puede que en realidad tenga 200.000 ´ o 600.000 a˜ nos.

El hallazgo siembra dudas sobre la precisi´ on de los an´ alisis gen´eticos convencionales utilizados para datar muestras y que se basan en asumir un ritmo evolutivo equivocado.

La idea del reloj gen´etico es bastante simple. Si nos hacemos con unas secuencias de ADN antiguo y las comparamos con las mismas secuencias de ADN moderno podemos ver cu´ antos cambios se han producido en el tiempo. Si asumimos que en promedio se produce un cambio o sustituci´ on cada cierto tiempo, entonces contando el n´ umero de cambios tenemos la edad de las muestras. Pero, al parecer, las cosas no son tan sencillas.

Seg´ un Dee Denver, de Oregon State University y autor del trabajo, en estudios anteriores basados en peque˜ nas cantidades de ADN ya se se˜ nalaba el mismo problema, pero ahora hay pruebas m´ as fuertes, basadas en el estudio de casi todo el genoma mitocondrial, contra el m´etodo tradicional. El ADN de las mitocondrias (un org´ anulo celular encargado de producir energ´ıa) es usado t´ıpicamente en este tipo de an´ alisis.

Las observaciones realizadas en este estudio parecen ser fundamentales y pueden ser extendidas al resto de las especies animales. Denver y sus colaboradores creen que la t´ecnica tradicional es err´ onea y que las tasas de cambio evolutivas son m´ as grandes de lo que las t´ecnicas convencionales nos han hecho creer.

El hallazgo desaf´ıa principalmente las t´ecnicas usadas para determinar la

edad de muestras gen´eticas por s´ı solas, pero no las t´ecnicas basadas en an´ alisis del registro f´osil. En particular, esto podr´ıa forzar a un re-examen de cu´ ando ciertas especies divergieron de otras si esto se determin´o bas´andose en pruebas gen´eticas tradicionales.

Los autores llegan a esta conclusi´ on gracias a un estudio realizado con huesos de ping¨ uinos (Pygoscelis adeliae) conservados bajo el punto de congelaci´on en la Ant´artida. Estos ping¨ uinos han habitado las mismas ´ areas rocosas durante miles de a˜ nos, siendo muy simple determinar la edad de los huesos mediante excavaci´ on en ciertos lugares donde los huesos simplemente se apilan unos sobre otros a una tasa constante. Gracias a las bajas temperaturas, el ADN que contienen esos huesos se conserva durante miles de a˜ nos, algo imposible en otras latitudes, lo que constituye una fuente notable de informaci´on cient´ıfica.

Fuente: Oregon State University.

que las secuencias de ADN diferentes cambiaron a ritmos diferentes. Las regiones gen´eticas hipervariables son susceptibles de sufrir efectos de saturaci´on o sustituciones m´ ultiples. Por eso, estas regiones no pueden usarse para inferir tasas de cambio molecular en genomas mitocondriales, precisamente porque estas regiones evolucionan mucho m´as deprisa que el resto del genoma, como por ejemplo m´ as deprisa de aquellas cuya expresi´ on en prote´ınas vitales restringe los posibles cambios que se puedan dar en ellas.

Durante a˜ nos los investigadores han estado utilizando, junto a la informaci´on procedente del registro f´osil, las tasas o ritmos de mutaciones gen´eticas en las c´elulas para determinar la edad de muestras antiguas y lo que se llama comparaci´on filogen´etica, para as´ı poder estudiar la edad de los f´osiles y la historia evolutiva.

Seg´ un los autores, el ritmo de la evoluci´on molecular apuntala gran parte de la Biolog´ıa Evolutiva moderna. Sin embargo, para que el an´ alisis gen´etico sea adecuado, uno debe conocer el ritmo de cambio molecular correcto. Denver cree que los an´ alisis convencionales de ADN no capturan muchos cambios gen´eticos. Son an´ alisis f´aciles de implementar, pero demasiado indirectos, lo que compromete su precisi´on.

Adem´as de levantar dudas sobre precisi´on al datar muchas especies con los an´alisis tradicionales, el estudio proporciona herramientas para mejorar la precisi´on en estimaciones futuras.

Esto tambi´en nos recuerda la p´erdida de informaci´on cient´ıfica que se puede dar debido al cambio clim´ atico. No solamente desaparecer´ an muchas especies, sino que adem´ as las muestras gen´eticas conservadas hasta ahora en las regiones polares pueden ver comprometida su preservaci´ on futura, sobre todo porque en estas regiones es donde las temperaturas subir´ an m´as.

Esto cient´ıficos analizaron el ADN mitocondrial de huesos de entre 250 y 44.000 a˜ nos y pudieron establecer los ritmos de cambios gen´eticos que se han dado a lo largo de ese periodo de tiempo. Adem´as analizaron el ADN de ping¨ uinos modernos vivos a partir de muestras sangu´ıneas.

Los resultados obtenidos difieren de los an´alisis convencionales. Los Fuentes y referencias: investigadores determinaron adem´as Nota de prensa., Art´ıculo original.

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Gen´etica

2009 Edici´ on de oto˜ no 65 / 108

´ GENETICA

Origen gen´etico del lenguaje humano Dos peque˜ nos cambios en el gen FOXP2 probablemente facilitaron la aparici´on del lenguaje en humanos.

J. J. Moreno, NeoFronteras Seamos francos, es verdad que la ciencia produce productos que nos hacen la vida m´ as c´ omoda, que nos salvan la vida cuando enfermamos, que nos permiten transportarnos a largas distan-

cias, que nos permiten comunicarnos con otras personas sin movernos, que producen energ´ıa o riquezas. . . Estas son las razones gracias a las cuales se consigue financiaci´on y reconocimiento. Pero lo que motiva al verdadero

cient´ıfico (un subconjunto de todos los cient´ıficos) es que, en el fondo, lo u ´nico que quiere saber es qu´e somos, de d´onde venimos y ad´onde vamos.

En el grafo se representan los genes influenciados por las versiones humanas y de chimpanc´ e del gen FOXP2. Las l´ıneas rojas muestran los genes blanco que se expresan de la misma manera en las dos especies, mientras que las azules indican los genes que se expresan en direcciones contrarias. Foto: UCLA

Desde el estudio cosmol´ ogico del Universo al estudio de los f´ osiles de los primeros tetr´ apodos lo que se desea es contestar a algunas preguntas: ¿qu´e nos hace humanos?, ¿qu´e nos diferencia de los dem´ as animales?, ¿c´ omo funciona nuestro cerebro y qu´e tiene de especial?, ¿qu´e es lo que nos proporciona la capacidad del habla?. . .

la inmensa mayor´ıa de los genes, se na del lenguaje, gen que est´a tambi´en han planteado diversas preguntas so- presente en los chimpanc´es, pero no bre la esencia humana. S´olo una pe- con la misma secuencia gen´etica. que˜ na cantidad de diferencias nos haLos cient´ıficos han sospechado desce humanos. de hace tiempo que este misterio de¿Por qu´e un chimpanc´e no puede be de estar relacionado, al menos en hablar? No nos referimos obviamen- parte, con el gen FOXP2. Cuando este a la capacidad fonadora de la gar- te gen se presenta en una forma muganta, sino a la capacidad mental de tada altera profundamente la capaciprocesar un lenguaje. De alg´ un modo dad del habla en humanos. Investiganuestros cerebros se desarrollan de tal dores de la Universidad de California Un resultado reciente trata precimanera que obtenemos una capacidad ´ samente de contestar a esa u ´ltima preen Los Angeles revelan c´omo funciogunta. Desde que se secuenci´ o el ge- innata para el lenguaje, cosa que no nan las dos diferentes versiones de esnoma del ser humano y el del chim- les pasa a los chimpanc´es. te gen en humanos y chimpanc´es, y panc´e (la especie m´ as cercana a noEste u ´ltimo estudio relaciona a un explican parcialmente por qu´e la casotros) y se sabe que compartimos simple gen con la capacidad huma- pacidad para el lenguaje es u ´nica en c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

NeoFronteras Trimestral humanos.

El estudio proporciona pistas sobre la evoluci´ on del cerebro humano y adem´ as quiz´ as sirva para el desarrollo de f´ armacos contra las patolog´ıas que afectan al lenguaje en humanos como en el autismo o en la esquizofrenia.

En estudios anteriores se suger´ıa que la secuencia gen´etica de FOXP2 cambi´ o r´ apidamente en el tiempo en el que el lenguaje apareci´ o por primera vez en humanos. Este estudio es el primero en examinar el efecto de estas sustituciones en FOXP2 en las c´elulas humanas. Muestra que las versiones de FOXP2 en chimpanc´es y humanos no solamente parecen diferentes, sino que funcionan de manera diferente. Aunque la versi´ on humana del gen s´ olo presenta dos peque˜ nos cambios en su secuencia respecto a la versi´ on del chimpanc´e, su efecto es dram´ atico.

Recordemos que algunas veces se pueden dar sustituciones en un gen de tal modo que la prote´ına codificada por ´el tenga la misma funci´ on y no haya alteraci´ on en su funcionamiento, pero no en este caso.

En este caso esta diferencia permite que el cerebro humano se forme con una circuiter´ıa especial para el lenguaje que no se da en los chimpanc´es. Se debe a que FOXP2 no es un simple gen, sino que controla muchos otros.

A unos los activa y a otros los desactiva. En este trabajo se ha estudiado qu´e genes son controlados por FOXP2 y de qu´e manera afecta esto al cerebro humano. Para ello han usado una combinaci´ on de c´elulas humanas y de chimpanc´es, as´ı como tejidos posmortem cerebrales de ambos. Se centraron sobre todo en la expresi´ on de estos genes y su efecto sobre sus genes blanco.

Para sorpresa de los investigado-

Gen´etica res se descubri´o que las versiones de chimpanc´e y humanas del gen FOXP2 produc´ıan efectos muy distintos sobre los genes blanco en las c´elulas humanas. Un n´ umero significativo de blancos identificados en este estudio se expresaban de manera muy diferente en los cerebros del chimpanc´e y en humanos. Esto sugiere que FOXP2 controla estos genes para que se comporten de manera distinta en las dos especies. Nada menos que 61 genes son controlados por la versi´on humana de FOXP2, frente a los solamente 51 de la versi´ on del chimpanc´e.

El lenguaje, por tanto, no evolucion´ o desde la nada, sino sobre la modificaci´ on de caminos gen´ eticos que ya estaban presentes en nuestros antepasados no hablantes.

La investigaci´on demuestra que estas mutaciones ocurridas en FOXP2 fueron de vital importancia en la evoluci´ on del cerebro humano al cambiar la funci´on de muchos genes, cambiando en consecuencia la actividad de muchos blancos gen´eticos en ese organo. El lenguaje, por tanto, no evo´ lucion´ o desde la nada, sino sobre la modificaci´on de caminos gen´eticos que ya estaban presentes en nuestros antepasados no hablantes.

Gracias a se˜ nalar qu´e genes son influenciados por FOXP2 se han identificado un nuevo conjunto de herramientas para el estudio de la regulaci´ on de la capacidad humana para el lenguaje a nivel molecular. El descubrimiento proporcionar´a tambi´en pistas sobre la evoluci´on humana de la capacidad para aprender a trav´es del uso de capacidades cognitivas superio-

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2009 Edici´ on de oto˜ no 66 / 108

res, como la percepci´on la intuici´ on y el raciocinio.

El efecto de FOXP2 no se centra solamente en la capacidad neuronal del lenguaje, sino que adem´ as afecta a la formaci´on y desarrollo de tejidos blandos relacionados con el lado f´ısico del habla y la articulaci´on. Por tanto, el protagonismo de FOXP2 en el habla es central.

Por u ´ltimo, como tanto en el autismo como en la esquizofrenia hay problemas de lenguaje, esta nueva visi´on a nivel molecular quiz´as permita arrojar luz sobre c´omo estos des´ ordenes afectan la capacidad del cerebro de procesar el lenguaje.

Obviamente las diferencias cerebrales entre humanos y chimpanc´es no s´olo se deben a la acci´on de FOXP2, sino adem´as a la acci´on de muchos otros. Pero puestos a filosofar y especular, ¿qu´e pasar´ıa si se creara un chimpanc´e transg´enico con la versi´ on humana de FOXP2?, ¿tendr´ıa capacidad para el lenguaje?, ¿ser´ıa m´ as humano?

Tambi´en nos hace recapacitar sobre los sucesos azarosos, contingentes, que controlan la evoluci´on biol´ ogica.

Si no se hubieran dado en ese momento esas mutaciones sobre nuestros antepasados no hablantes, ¿qu´e habr´ıa pasado? ¿Se hubiese dado tarde o temprano? Quiz´as nunca lo sepamos. Puede que incluso haya posibles mutaciones hipot´eticas que nos pudieran dar mayores capacidades cognitivas o nuevas capacidades que no podemos ni imaginar.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Noticia en Nature.

Art´ıculo original (resumen).

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Medio Ambiente

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MEDIO AMBIENTE

Malos augurios para la Tierra en 2050 Diversos modelos clim´aticos pronostican un aumento de 4 grados en la temperatura global con graves consecuencias para la vida en la Tierra. sobre qu´e pasar´a en el futuro. ¿C´omo ser´a el mundo para 2055? Depender´a mucho de lo que hagamos o no hagamos a partir de ahora, pero lo m´as probable es que el mundo, tal y como lo conocemos, habr´a desaparecido. Si seguimos arrojando gases de efecto invernadero a la atm´osfera tal y como lo hacemos ahora la temperatura media mundial habr´a subido unos 4 grados cent´ıgrados por esas fechas. Es la conclusi´on a la que llegan una serie de estudios presentados en un congreso celebrado en Oxford estos d´ıas atr´as. ¿Por qu´e tan pronto? Pues porque el aumento de temperatura provocado por las emisiones de gases de efecto invernadero est´an disparando ciclos de retrolimentaci´ on positiva que a su vez a aumentan las emisiones. La naturaleza y escala de estos ciclos de retroalimentaci´ on es un tema sujeto a vigorosos debates entre los climat´ ologos.

Pero se sabe que un mar m´as caliente libera m´ as di´ oxido de carbono o un permafrost en deshielo m´as metano.

Adem´as, con el cambio de temperatura se pueden liberar m´as metano de los claratos submarinos o hacer que las plantas decaigan m´as r´apidamente, liberando di´ oxido de carbono.

Met Office ha corrido 17 modelos clim´aticos distintos contando con estos ciclos de retroalimentaci´on. Todos conTodas los d´ıas urgen nuevas noticias, todas malas, que nos cluyen que habr´a un aumento de 4 grados para 2055 si las indican con pruebas f´ısicas de que el clima est´ a cambiando emisiones contin´ uan aumentando a este ritmo. Incluso si y que es culpa nuestra. Ya casi no quedan negacionistas, tuvi´eramos mucha suerte esta misma situaci´on s´ olo se relos hechos son los hechos. Donde hay menos consenso es trasar´ıa hasta 2070.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Si seguimos arrojando gases de efecto invernadero al ritmo actual la temperatura media mundial podr´ıa subir unos 4 grados para 2055. ¿C´ omo ser´ a el mundo con 4 grados m´ as de media? El panorama expuesto por los 130 investigadores en el congreso celebrado en Oxford parece desolador. Un promedio de 4 grados significa un aumento de 15 grados en el polo ´ norte. Los veranos en el Artico ser´ an tan acogedores como el valle de Napa en California.

´ medio” significa que en algunos sitios como el Artico la subida ser´a de 16 grados. Foto: Met Office Hadley Centre.

Seg´ un Wolfgang Cramer, en un mundo con 4 grados m´as de temperatura en promedio, la deforestaci´ on y los incendios destruir´an el 83 % de las selva amaz´onica para 2100. El 30 % de ella ser´a convertida en terreno degradado cubierto de matojos. En su modelo se asume la optimista El aumento del nivel del mar ser´ a de 1,4 metros, seg´ un premisa de que el di´oxido de carbono atmosf´erico extra beStefan Rahmstorf del Instituto para la Investigaci´on del neficiar´a la fotos´ıntesis de las plantas que all´ı hay, fij´ andolo Cambio Clim´ atico de Potsdam. Incluso la predicci´on m´as en sus tejidos y haciendo que crezcan m´as. Seg´ un ´el, si ha optimista predice una subida de 0,65 metros para 2100, sobrestimado este efecto beneficioso entonces la p´erdida que colocar´ıa a 190 millones de habitantes al a˜ no en pelide la Amazon´ıa ser´a del simplemente del 100 %. gro de sufrir inundaciones. ¿Hay esperanzas? Si se acuerda y se cumple por parte Millones de personas que ahora viven en India y Chide todos reducir las emisiones un 3 % anual a partir de na dependen de las lluvias monz´onicas para sus cultivos ahora las temperaturas “s´ olo” subir´ıan 2 grados. Algo ya y para sus reservas de agua potable. El cambio clim´ atico de pos s´ı bastante negativo. cambiar´a este patr´on de lluvias. Seg´ un el modelo de AnLa temperatura media global subir´ a 4 grados en pro- ders Levermann de la Universidad de Potsdam, que refleja medio respecto a los valores preindustriales debido a las la f´ısica que controla los monzones, se producir´a una mezemisiones de gases de efecto invernadero. Pero “en pro- cla entre monzones muy intensos y otros extremadamente c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

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Medio Ambiente

secos, complic´ andose en extremo la planificaci´ on agr´ıcola.

Incluso peor, el fino aerosol de part´ıculas liberadas a la atm´ osfera por parte de la quema de combustibles f´osiles podr´ıa detener completamente las lluvias monz´ onicas en China central y norte de India.

Los monzones son generados por un fuerte gradiente de temperatura en la atm´ osfera donde el terreno c´alido se encuentra con un oc´eano fr´ıo. Bloqueando la luz solar (con este aerosol, por ejemplo) se enfr´ıa la costa y se disminuye este gradiente.

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Fran¸cois Gemenne, del Instituto de Desarrollo sostenible y Relaciones Internacionales de Par´ıs, espera que para 2050 la falta de agua y el aumento del nivel del mar fuerce a 200 millones de personas a dejar sus hogares. Se espera que haya millones de estos inmigrantes llamando a las puertas de los pa´ıses occidentales m´as pr´osperos. En caso de desastre, como se predice, la gente m´as desfavorecida tendr´a menos posibilidades de escapar y tendr´an que luchar para sobrevivir en su pa´ıs.

La temperatura media global subir´ a 4 grados en promedio respecto a los valores preindustriales debido a las emisiones de gases de efecto invernadero. Pero “en promedio” significa que en ´ algunos sitios como el Artico la subida ser´ a de 16 grados. Foto: Met Office Hadley Centre.

El cambio clim´ atico ya est´ a forzando a la gente a emigrar. El aumento del nivel del mar est´ a produciendo un ´exodo desde Tuvalu, Kiribati, Papua Nueva Guinea y las islas Carteret. Mientras que la sequ´ıa hace lo mismo en Mauritania, Sudan, Gana y Kenya. La fusi´ on del permafrost est´ a expulsando a las personas que viven en ciertas regiones de Alaska y las inundaciones hacen lo propio en el delta de Bangladesh y en Vietnam.

grados o m´as, pero el patr´on de lluvias dibuja un panorama m´as problem´atico. Hay poco consenso entre los distintos modelos en este caso. Lo m´as alarmante es la predicci´on de un estudio en el que los incendios forestales ser´ an intensos y muy frecuentes debido a la baja humedad y fuertes vientos. Incluso en el escenario m´as optimista la frecuencia de incendios sube a un 10 ´o 50 % seg´ un David Karoly de University of Melbourne.

Las proyecciones para Australia son un interrogante.

Parece que escapar´ a a un aumento de temperatura de 10

Referencia: New Scientist.

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Medio Ambiente

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MEDIO AMBIENTE

Los l´ımites de la Tierra Intentan determinar los l´ımites de estabilidad de los sistemas terrestres en distintas direcciones y ponen de manifiesto que ya hemos cruzado la frontera de sostenibilidad de tres de ellos.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Seg´ un un art´ıculo publicado en Nature y elaborado por 29 cient´ıficos europeos, norteamericanos y australianos, la actividad humana ya ha sobrepasado tres umbrales de sostenibilidad biof´ısicos, con consecuencias catastr´ oficas para grandes partes del mundo. Otros seis de estos l´ımites puede que sean cruzados en las pr´ oximas d´ecadas.

Los cient´ıficos han estado avisando durante d´ecadas de que la explosi´ on de actividad humana desde la revoluci´ on industrial est´ a empujando la Tierra y sus sistemas naturales m´ as all´ a de sus l´ımites. Los datos confirman que 6000 millones de personas son capaces de generar una fuerza global geof´ısica equivalente a algunas de las m´ as grandes fuerzas de la Naturaleza, simplemente por llevar su cotidiana vida diaria.

Esta nueva fuerza a dado lugar a una nueva era: el Antropoceno, en la que las acciones humanas son el principal motor de los cambios medioambientales globales.

Sander van der Leeuw, uno de los autores del art´ıculo, afirma que sobre un planeta finito llevaremos los recursos vitales a un punto de declive irreversible si nuestro consumo no es compensado por la regeneraci´ on y una actividad sostenible. ¿C´ omo definir los l´ımites del planeta? Simplemente sabiendo cuanta presi´ on podemos someter a la Tierra antes de que los sistemas colapsen.

tres de estos l´ımites ya han sido sobrepasados: cambio clim´atico, diversidad biol´ogica y nitr´ogeno introducido en la biosfera.

Seg´ un van der Leeuw la amenaza es tan enorme que “ya es demasiado tarde para ser pesimista”.

Los investigadores usaron una aproximaci´on interdisplicinar, estudiando los datos para cada uno de los nueve procesos e identificando su variable de control. Si, por ejemplo, nos fijamos en la p´erdida de biodiversidad, la variable de control es la tasa de extinci´on, que se expresa como el n´ umero de extinciones por mill´on de especies y a˜ no.

Luego exploraron c´omo los bordes interaccionan entre s´ı. En el ejemplo anterior, la p´erdida de biodiversidad tiene impacto en el secuestro de di´oxido de carbono (calentamiento global), reservas de agua dulce, ciclos del nitr´ogeno y f´osforo y en el uso del suelo.

En su estudio estos investigadores proponen los l´ımites por debajo de los cuales se puede mantener un mundo capaz de sostener la vida. Para la p´erdida de biodiversidad ser´ıa de 10 unidades de las antes expuestas, pero Este estudio se basa en la identifi- la situaci´on actual es diez veces esa, on de caci´ on de 9 l´ımites: el cambio clim´ati- es decir 100 extinciones por mill´ especies y a˜ n o.

El valor preindustrial co, ozono estratosf´erico, uso del suelo, uso de agua dulce, diversidad biol´ogi- estaba entre 0,1 y 1. ca, acidificaci´on oce´anica, introducEl estudio no proporciona solucioci´ on de nitr´ogeno y f´osforo en la bios- nes o v´ıas de soluci´on, pero permite fera, carga de aerosol y contamina- identificar los l´ımites cr´ıticos de los ci´ on qu´ımica. El estudio sugiere que sistemas terrestres.

Hasta ahora la comunidad cient´ıfica no hab´ıan intentado determinar los l´ımites de estabilidad de los sistemas terrestres en tantas direcciones y hacer una propuesta como esta, seg´ un van der Leeuw. La idea es lanzar estas ideas a la comunidad cient´ıfica para que sean examinadas. Con ello esperan un debate sobre cambio clim´atico, porque no s´olo son las emisiones de gases de efecto invernadero las que est´an poniendo el planeta fuera del equilibrio. Hay muchos otros sistemas en interacci´ on en la Tierra, de tal modo que si uno cruza su l´ımite hace que se desestabilicen otros.

Seg´ un estos investigadores la presi´ on humana sobre los sistemas terrestres han alcanzado una escala en la cual ya no se puede excluir un cambio medioambiental global abrupto.

Seg´ un estos investigadores la presi´ on humana sobre los sistemas terrestres han alcanzado una escala en la cual ya no se puede excluir un cambio medioambiental global abrupto.

Seg´ un Johan Rockstr¨ om, para que la humanidad pueda sobrevivir de ma-

nera segura debe de alejarse de esos l´ımites cr´ıticos y respetar los procesos clim´ aticos, geof´ısicos, atmosf´ericos y ecol´ ogicos del planeta. Cruzar esos l´ımites puede ser devastador para la humanidad, seg´ un ´el, pero si los respetamos podr´ıamos tener un brillante

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futuro durante siglos.

Diana Liverman, otra autora, advierte en similares t´erminos sobre la gravedad de cruzar estos l´ımites y de las graves consecuencias de hacerlo.

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En este gr´ afico se trata de representar el cambio desde 1950 de diferentes variables de control para siete sistemas terrestres. El pol´ıgono verde representa el espacio de operaci´ on seguro. La humanidad ya ha sobrepasado los l´ımites de tres de ellos con posibles graves consecuencias para el futuro de la raza humana. Foto: Stockholm Resilience Centre, NeoFronteras.

Ya hemos sobrepasado con creces tres de esos l´ımites: 350 ppm de di´ oxido atmosf´erico, 100 extinciones por mill´ on de especies anuales y 35 millones de toneladas de nitr´ ogeno contaminado los ecosistemas. Los hemos

excedido debido al abuso de combustibles f´ osiles, el uso del suelo y la contaminaci´ on agr´ıcola. Segun Liverman nuestro comportamiento nos est´a llevando a niveles que est´an produciendo riesgos reales para nuestra superviven-

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cia.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Art´ıculo original (resumen).

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MEDIO AMBIENTE

La Tierra despu´es de nosotros En una revisi´on de estudios se documenta c´omo ser´a la Tierra despu´es de que el ser humano haya colapsado todos los sistemas ecol´ogicos. Se habla sobre las consecuencias y de una posible recuperaci´on del planeta, ya sin humanos.

Bob Holmes, New Scientist

de nuestro planeta. Ni los cambios clim´aticos ni las extinciones masivas son exclusivos del tiempo actual. La Tierra ha pasado por ellos antes. As´ı que, ¿qu´e podemos esperar esta vez?

Consid´erese el calentamiento por efecto invernadero.

La mayor preocupaci´on de los climat´ologos es que el calentamiento global empuje el sistema clim´atico de la Tierra m´as all´a de dos picos que har´ıan que las cosas fueran dram´aticamente peores. El primero ser´ıa la emisi´ on de di´oxido de carbono por parte del permafrost. Seg´ un el ´ Artico se haga m´as c´alido, la descomposici´on de la turba emitir´a 3 billones de toneladas carbono (quiz´as excediendo los 3 billones de toneladas que el ser humano podr´ıa emitir al consumir todo el combustible f´osil concebible). El segundo es la emisi´on del metano almacenado en los claratos de los sedimentos oce´anicos. Seg´ un el oc´eano se vaya calentando, el metano (un potente gas de efecto invernadero) pasar´a a la atm´osfera y contribuir´a todav´ıa m´ as al calentamiento, acelerando as´ı un c´ırculo vicioso.

El premio Nobel Paul Crutzen propuso hace diez a˜ nos la “Si pusi´eramos todo el combustible f´osil en la atm´ osfera, palabra Antropoceno para dar a luz una poderosa idea: las temperaturas llegar´ıan al punto donde ambas reservas la actividad humana est´ a ahora afectando a la Tierra tan de carbono ser´ıan liberadas”, dice el ocean´ografo David profundamente que estamos entrando en una nueva era Archer de la Universidad de Chicago. Nadie sabe c´ omo de geol´ ogica. catastr´ofico resultar´ıa el calentamiento.

Puede que se acepte Antropoceno como periodo geol´ogico, pero a´ un as´ı, terminar´ a siendo el m´ as corto de todos y el nos la Tierra pas´ o por una u ´ltimo. No es dif´ıcil imaginar una ´epoca que acabe justo Hace 55 millones de a˜ crisis muy similar a la que est´ a sucediendo ahora: a los pocos cientos de a˜ nos de haber comenzado, en una un s´ u bito repunte del di´ o xido de carbono, org´ıa de calentamiento global y sobreconsumo. seguido de una liberaci´ on descontrolada a´ un Supongamos que eso u ´ltimo ocurre. La huella humana el mayor de gases de efecto invernadero mundo natural, siempre en expansi´ on en los dos o tres u ´ltimos siglos sobre, da lugar a un colapso ecol´ ogico y a una ´ Esta es la raz´on por la cual los climat´ologos est´ an extinci´ on masiva. Sin combustibles f´ osiles para soportar mirando con un inter´ e s creciente a la ´ e poca de hala agricultura, la humanidad estar´ıa en dificultades. “Un nos denominada M´aximo T´ermico mont´ on de cosas tienen que morir, y un mont´ on de esas co- ce 55 millones de a˜ Paleoceno-Eoceno, cuando las temperaturas subieron 9 sas ser´ an humanos”, dice Tony Barnosky, un paleont´ologo grados cent´ ıgrados en unos pocos miles de a˜ nos (aproxide la Universidad de Berkeley. En el m´ as pesimista de los madamente el ritmo actual en las predicciones clim´ aticas). escenarios la sociedad colapsar´ıa, dejando detr´ as a unos “Es el momento m´ a s reciente en el que hubo un calentapocos miles de personas que llevar´ıan una precaria exismiento r´apido”, dice Peter Wilf, un paleobot´anico de la tencia en una nueva Edad de Piedra.

Universidad del Estado de Pennsylvania. “Y precisamente porque fue muy reciente, todav´ıa hay muchas rocas que “Un mont´ on de cosas tienen que morir, y un tienen registro del evento.” mont´ on de esas cosas ser´ an humanos” Mediante las medidas de los sedimentos oce´anicos depositados en el m´aximo t´ermico, el geoqu´ımico James Zachos Si nuestra especie sobrevivir´ a o no es dif´ıcil de prede- de la Universidad de California en Santa Cruz, ha enconcir, pero ¿cu´ al ser´ a el destino de la Tierra en s´ı? Se dice trado que el calentamiento coincidi´o con un gran aumento frecuentemente que cuando hablamos de “salvar al plane- en los niveles de di´oxido de carbono atmosf´erico. Entre 5 y ta” realmente estamos hablando de salvarnos a nosotros 9 billones de toneladas de carbono entraron el la atm´ osfera mismos, pues el planeta estar´ a bien sin nosotros. Pero, en no m´as de 20.000 a˜ nos (Nature, vol 432, p 495). ¿De ¿ser´ıa as´ı, o el cataclismo al final del Antropoceno da˜ nar´ıa d´onde vino semejante cantidad de carbono? el mundo tan severamente que se convertir´ıa una tierra La actividad volc´anica no puede dar cuenta de ese aumenbald´ıa y est´eril? to del di´oxido de carbono, dice Zachos. En su lugar, ´el La u ´nica manera de saberlo es echar un vistazo al pasado culpa a la descomposici´on de turba, que podr´ıa haberse c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

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producido no de la fusi´ on del permafrost (hac´ıa demasiado calor para que hubiera permafrost en esa ´epoca), sino a un cambio clim´ atico que hizo al mundo m´ as seco. El registro f´ osil de las plantas de la ´epoca testifica ese episodio de sequ´ıa.

Repunte del carbono Si Zachos y sus colaboradores est´ an en lo cierto, entonces hace 55 millones de a˜ nos la Tierra pas´ o por una crisis muy similar a la que est´ a sucediendo ahora: un s´ ubito repunte del di´ oxido de carbono, seguido de una liberaci´on descontrolada a´ un mayor de gases de efecto invernadero.

Lo que pas´ o despu´es puede que nos permita echar un vistazo a lo que se espera que ocurra si la presente crisis golpea con toda su fuerza.

Los geoqu´ımicos saben desde hace mucho tiempo que cuando un pulso de di´ oxido de carbono entra en el aire, la mayor parte de ´el se disuelve en las capas superficiales de oc´eano antes de que gradualmente se disperse a aguas m´as profundas. En unos pocos siglos se alcanza el equilibrio con alrededor del 85 % de di´ oxido de carbono disuelto en los oc´eanos y un 15 % en la atm´ osfera. Este di´ oxido de carbono persiste decenas o centenares de miles de a˜ nos (lo que Archer cree que ser´ a la “larga estela” del Antropoceno). Hasta tiempos recientes, sin embargo, los modelos clim´ aticos eran un poco confusos sobre c´ omo ser´ıa esta estela.

Los bi´ ologos dicen que puede que ya estemos al comienzo de un evento de extinci´ on que potencialmente podr´ıa dar lugar a uno de los m´ as grandes eventos de extinci´ on masiva, uno que alterar´ıa la trayectoria de la evoluci´ on.

“Hasta que no tuvimos estudios sobre el pasado hab´ıa cierto grado de incertidumbre en los modelos”, dice Zachos. Sus estudios est´ an empezando a aclarar estas dudas.

Las rocas carbonatadas del lecho oce´ anico revelan que los oc´eanos se hicieron muy ´ acidos durante el repunte de las emisiones (Science, vol 308, p 1611). Pero esta extrema acidificaci´ on dur´ o s´ olo entre 10.000 y 20.000 a˜ nos, un pesta˜ neo en el ojo del tiempo geol´ ogico est´ andar, y los oc´eanos retornaron a condiciones casi normales despu´es en los siguientes 150.000 a˜ nos. Incluso el almacenamiento de turba e hidratos de metano pueden haberse regenerado en 2 millones de a˜ nos, dice Zachos, porque en ese tiempo el planeta sufri´ o otra crisis de carbono, en la que que tuvieron que estar implicados la turba o los claratos. Esto sugiere que la larga estela del Antropoceno es improbable que dure m´as de 2 millones de a˜ nos (todav´ıa un periodo corto para los est´ andares geol´ ogicos).

Sin embargo, el repunte del carbono actual difiere del Paleoceno tard´ıo en un importante factor: nuestro planeta est´ a ahora m´ as fr´ıo que en aquellos tiempos, as´ı que el calentamiento tendr´ a efectos m´ as profundos. Durante el Paleoceno tard´ıo el mundo era c´ alido y libre de hielo.

Ahora tenemos unos brillantes y blancos casquetes polares que reflejan la luz del Sol al espacio. La fusi´ on de este hielo, dar´ a lugar a regiones oscuras de rocas y tierra que c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

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absorber´an energ´ıa solar. Y adem´as su fusi´on elevar´ a el nivel del mar, lo que har´a que el permafrost se descongele m´as r´apidamente, empujando el calentamiento todav´ıa m´as all´a.

Este golpe extra podr´ıa sacar a la Tierra fuera del presente ciclo de periodos glaciares e interglaciares y llevarla de nuevo a un estado antiguo m´as c´alido. “La Tierra estuvo libre de hielos durante millones de a˜ nos. Las actuales glaciaciones se han dado s´olo durante los u ´ltimos 35 millones de a˜ nos, as´ı que nosotros podr´ıamos sacarnos a nosotros mismos de ah´ı”, dice Pieter Tans, un cient´ıfico de la atm´osfera del NOAA en Boulder (Colorado). Incluso as´ı el nuevo mundo libre de hielo retornar´ıa a un estado vagamente familiar. En esta lectura de las pruebas, incluso la cat´astrofe clim´atica m´as dram´atica tendr´ıa pocas posibilidades de empujar los l´ımites f´ısicos de la Tierra hacia un territorio desconocido.

No tan r´apido, dice James Hansen, director del Ins´ tituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA. El discute que los episodios del pasado sean una buena gu´ıa para saber qu´e es lo que pasar´a en un futuro por la simple raz´on de que el Sol es un poco m´as brillante ahora que entonces. A˜ n´adase esto a la mezcla de liberaci´on metano y di´oxido de carbono y pod´ıa darse lugar a un catastr´ ofico e imparable calentamiento global denominado “s´ındrome de Venus” que provocar´ıa la ebullici´on de los oc´eanos y llevar´ıa a la Tierra hacia un destino similar al de su tostado vecino. ¿Y qu´e pasar´ıa con la vida en la Tierra? Si Hansen est´a en lo cierto, la Tierra se dirigir´ıa hacia la esterilizaci´on. Pero si el escenario es m´as benigno ser´ıa una historia diferente.

Los bi´ologos dicen que puede que ya estemos al comienzo de un evento de extinci´on que potencialmente podr´ıa dar lugar a uno de los m´as grandes eventos de extinci´ on masiva, uno que alterar´ıa la trayectoria de la evoluci´ on.

Extra˜ namente, los cambios clim´aticos del M´ aximo T´ermico no dieron lugar a una gran p´erdida de la biodiversidad. “Nadie a se˜ nalado al borde Paleoceno-Eoceno como la frontera de una gran extinci´on animal. Ni siquiera de una menor”, dice Scott Wing, un paleobot´ anico del Smithsonian en Washington DC. En su lugar, el registro f´osil muestra c´omo las especies simplemente migraron, siguiendo su clima preferido a lo largo del globo.

Hoy en d´ıa, desde luego, eso ya no es posible debido a la presencia de carreteras, ciudades y campos de cultivo, que han fragmentado muchos habitats naturales. Las especies polares y alpinas se encontrar´an que sus habitats se habr´an desvanecido totalmente, y eso sin mencionar las otras maneras en las que la gente pone a las especies en peligro.

“Estamos en una ‘tormenta total’ en cuanto a la biodiversidad se refiere”, dice David Jablonski, un paleont´ ologo de la Universidad de Chicago. “No solamente estamos sobrepescando y sobrecazando. No s´olo estamos cambiando la qu´ımica de la atm´osfera y acidificando los oc´eanos. No solamente estamos eliminando los grandes animales. Estamos haciendo todo esto simult´aneamente”. A pesar de eso, Jablonski cree que los humanos no somos capaces de causar una gran extinci´on comparable a la del P´ermico, hace 251 millones de a˜ nos, cuando se estima que desapareci´ o el

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96 % de las especies marinas y el 70 % de las terrestres.

Si la extinci´ on en masa del Antropoceno finalmente igualar´ a en magnitud a la del P´ermico o ser´ a inferior es algo que todav´ıa se baraja en la mesa evolutiva. Una vez m´ as, el pasado nos da una idea de lo que podemos esperar.

El registro f´ osil nos dice que cada extinci´ on funciona de manera diferente, porque cada una tiene sus causas u ´nicas. Sin embargo, hay un factor en com´ un: las especies en mayor peligro son aquellas con el intervalo geogr´afico m´ as estrecho. Los estudios que Jablonski ha hecho de los caracoles marinos muestran que las especies con larvas planct´ onicas (que se dispersan ampliamente) resisten mejor que otras especies con una distribuci´ on mas restringida (Science, vol 279, p 1327).

muchos insectos pero pocas plantas, y otras con muchas plantas y pocos insectos, todo excepto las configuraciones que los ec´ologos denominan “normal” (Science, vol 313, p 1112). “En ning´ un momento tenemos lo que se puede denominar un ecosistema sano, con una gran diversidad de insectos aliment´andose sobre una gran diversidad de plantas” dice Wilf. La diversidad permaneci´o baja, con pocas nuevas especies evolucionando. “Solo tratas de resistir”, dice Erwin.

Un estudio de la diversidad f´osil marina apoya lo mismo. Hace casi una d´ecada, James Kirchner, de la Universidad de Berkeley, y Anne Weil, de la Universidad de Duke University (North Carolina), tomaron una base de datos de todos los f´osiles marinos y la usaron para saber c´ omo de cerca estaban los picos de especiaci´on de los picos de Mundo de cucarachas extinci´on (Nature, vol 404, p 177). “Como todo el mundo A˜ n´ adase a esa perturbaci´ on masiva del habitat, dice cre´ıamos que cuando se da una extinci´on enseguida empieJablonski, la recuperaci´ on de la vida despu´es de la extin- za la recuperaci´on de manera inmediata”, dice Kirchner, ci´ on del Antropoceno. Animales de cuerpo peque˜ no, altas ahora en el Instituto Suizo de Investigaci´on Federal de tasas de reproducci´ on y la habilidad de explotar habitats los Bosques Nieve y Paisaje de Birmensdorf. En su lugar perturbados se demostrar´ an todas ventajosas. “Es un tipo encontraron que el pico de especiaci´on se daba 10 millonos despu´es de la extinci´on. “Casi nos ca´ımos de de mundo con ratas, hierbas y cucarachas”, dice Jablons- nes de a˜ nuestras sillas”, dice. ki.

La ola de extinci´ on barrer´ a las especies de una manera bastante predecible. “Primero probablemente perderemos las especies que ya est´ an en peligro, entonces vendr´an las siguientes”, dice Barnosky. “Finalmente alcanzar´a a las especies que consideramos que no est´ an en peligro en la actualidad; por ejemplo, muchos de los herb´ıvoros africanos que hoy parecen tener poblaciones saludables”.

Sin embargo, las predicciones acerca del destino final de una especie en particular son casi imposibles, ya que la suerte juega un papel. Los supervivientes ser´ an probablemente m´ as o menos una selecci´ on al azar de plantas herb´ aceas y animales oportunistas, hace notar Doug Erwin del Smithsonian.

Si el Antropoceno termina con una extinci´ on masiva, el registro f´ osil nos dice mucho acerca de c´ omo ser´a la recuperaci´ on. Si las noticias son buenas o malas depende de la perspectiva. “La recuperaci´ on es r´ apida desde el punto de vista geol´ ogico, pero desde el punto de vista humano son incre´ıblemente lentas. Estamos hablando de millones de a˜ nos”, dice Jablonski.

Inmediatamente despu´es de una extinci´ on masiva, las pruebas del registro f´ osil sugieren que los ecosistemas alcanzan un estado de shock durante varios millones de a˜ nos.

Durante muchos millones de a˜ nos despu´es de la extinci´on del P´ermico, por ejemplo, el medioambiente marino del mundo estuvo dominado por las mismas 25 ´ o 30 especies.

“Es muy aburrido”, dice Erwin.

Algo similar pas´ o sobre tierra firme despu´es de la extinci´ on del Cret´ acico. Los f´ osiles de plantas de Norteam´erica antes del evento testifican que los ecosistemas florec´ıan, con una gran variedad de insectos aliment´ andose sobre una amplia variedad de plantas. Despu´es de la extinci´on, sin embargo, tanto la diversidad de plantas como la de insectos decay´ o dram´ aticamente, con algunos m´etodos de alimentaci´ on que desaparecieron casi completamente.

Despu´es de eso, la confusi´ on reina durante 10 millones de a˜ nos. Seg´ un los f´ osiles se produjeron diversas combinaciones: unas con pocos insectos y plantas, otras con c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

“Como todo el mundo cre´ıamos que cuando se da una extinci´ on enseguida empieza la recuperaci´ on de manera inmediata”.

De hecho, durante los primeros millones de a˜ nos despu´es de la extinci´on la tasa de especiaci´on realmente cae.

“Esto nos sugiere algo as´ı como una biosfera herida. Los eventos de extinci´on no s´olo eliminan organismos del ecosistema, dejando montones de oportunidades a nuevas especies para diversificarse. En lugar de esto, lo que pensamos que pasa es que los nichos en s´ı mismos colapsan, as´ı que no tienen nuevos organismos emergiendo para ocuparlos. Los nichos dejan de existir por s´ı mismos”, dice Kirchner.

Finalmente, sin embargo, la evoluci´on termina por ganar, y despu´es de unas pocas decenas de millones de a˜ nos la biodiversidad se recupera. Alguna veces, como tras la extinci´on de Ordov´ıcico de hace 440 millones de a˜ nos, el nuevo r´egimen se parece mucho al anterior. Pero m´ as frecuentemente emerge un nuevo mundo.”No restableces el tablero de ajedrez previo, sino que se redise˜ nas un nuevo juego”, dice Erwin.

En el P´ermico, los oc´eanos estaban dominados por animales filtradores, comos los braqui´opodos y lirios de mar, que viv´ıan toda su vida anclados al fondo. Los depredadores eran escasos. Todo eso cambi´o despu´es de la extinci´ on, dando lujar a un ecosistema m´as rico y din´amico. “Desde mi punto de vista la extinci´on del P´ermico fue lo mejor que le pudo pasar a la vida terrestre”, dice Erwin.

Entonces, de una manera perversa, en el fondo la lecci´on es positiva. Incluso si superpoblados y sobreconsumimos hasta volver a la Edad de Piedra, la Tierra probablemente sobreviva. La vida continuar´a. Cuando la estela del Antropoceno se haya acabado, y lo poco que hubiera quedado de la humanidad haya desaparecido, una nueva era geol´ogica aparecer´a. Una verg¨ uenza que no haya nadie por all´ı para darle un nombre.

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Acidificaci´on y declive de los moluscos La acidificaci´on oce´anica ya amenaza la supervivencia de larvas de moluscos y el efecto ser´a mucho mayor en el futuro.

J. J. Moreno, NeoFronteras

gos sugieren que la acidificaci´on supone un riesgo de igual gravedad para los recursos de nuestros oc´eanos”, dice Gobler.

Talmage y Gobler examinaron en el laboratorio el crecimiento y supervivencia de larvas de las tres especies comerciales mencionadas anteriormente, que adem´as son valiosas ecol´ogicamente. Criaron a las larvas en contenedores en donde eran expuestas a distintas concentraciones de di´oxido de carbono dentro de la gama que se da y se espera que se d´e en el presente siglo y posteriormente.

Bajo concentraciones estimadas que se den al final de siglo, las larvas de almeja y vieira mostraron una supervivencia un 50 % menor. Adem´as estas larvas eran menores y necesitaron m´as tiempo para llegar a su estadio juvenil.

Las ostras crec´ıan m´as lentamente aunque su supervivencia no se ve´ıa muy afectada.

Seg´ un Talmage, cuanto m´as tiempo pasen en estado larvario m´as expuestas est´an las larvas a diversos peligros.

Como las larvas son nadadoras corren m´as riesgos de ser devoradas por los depredadores. Un peque˜ no cambio en la duraci´ o n de la fase de larva puede tener un gran efecto en Desarrollo de larvas de tres especies bajo dos concenel n´ u mero de larvas que sobreviven y esto podr´ ıa alterar traciones distintas de CO2 la composici´on de la poblaci´on entera.

Uno de los efectos secundarios que, por desgracia, se suele ignorar a la hora de tener en cuenta las emisiones antroecadas recientes, hemos visto a los oc´ eanos pog´enicas de di´ oxido de carbono es el del aumento de la “En d´ on de acidez en los oc´eanos. Durante el pasado siglo los oc´eanos amenazados por la sobrepesca, la proliferaci´ algas perjudiciales o el aumento de la han absorbido cerca de la mitad del di´ oxido de carbono arrojado a la atm´ osfera por las actividades humanas. El temperatura. Nuestros hallazgos sugieren que la on supone un riesgo de igual gravedad di´ oxido de carbono se disuelve en el agua carbonat´andola acidificaci´ para los recursos de nuestros oc´ eanos” y aumentando su acidez por la presencia de ´ acido carb´onico. B´ asicamente estamos convirtiendo el agua del mar en Aunque los niveles de di´oxido de carbono disuelto en el gaseosa salada.

Pero los organismos que construyen conchas o estruc- agua continuar´an subiendo durante este siglo, los organisoxido turas de carbonato c´ alcico (como los corales) son los que mos costeros est´an ya expuestos a altos niveles de di´ un Talmage esto podr´ıa ser una raz´ on m´ as al final terminan pagando la factura. A los corales y a de carbono. Seg´ los moluscos les es m´ as dif´ıcil construir dichas estructuras por la cual vemos un declive en las reservas de molusporque la acidez del agua tiende a disolverlas. Lo peor es cos a lo largo del tiempo. Hemos culpado de esto a las que este fen´ omeno se est´ a dando a un ritmo superior al mareas rojas, a la sobreexplotaci´on o a episodios de baja on ritmo de adaptaci´ on que puede proporcionar la evoluci´on oxigenaci´on. Sin embargo, es probable que la acidificaci´ tambi´en haya contribuido a este declive de las poblaciones natural.

Seg´ un un estudio a publicar en Limnology and Oceano- de moluscos.

Los investigadores esperan que este estudio contribuya graphy el problema ya ha comenzando, y puede que precisamente este efecto est´e tambi´en contribuyendo al declive a mejorar el ´exito en la repoblaci´on de estas especies. En de la poblaci´ on de moluscos que se viene dando desde hace Long Island ya hay personas que con la acuicultura cr´ıan tiempo. Investigadores de la Universidad de Stony Brook larvas en instalaciones especiales y luego las liberan en los un Talmage, se les podr´ıa aconsejar sobre afirman que el efecto ya se hace notar en almejas, vieiras estuarios. Seg´ y ostras. Chris Gobler y Stephanie Talmage muestran que las condiciones ideales de di´oxido de carbono a la hora de la clave est´ a en los estados larvarios de estas especies, que criar las larvas y darles otras sugerencias a la hora de lison extremadamente sensibles al aumento de di´ oxido de berarlas en un momento en el que las condiciones locales sean favorables. carbono disuelto en el agua marina.

“En d´ecadas recientes, hemos visto a los oc´eanos amenazados por la sobrepesca, la proliferaci´ on de algas perju- Fuentes y referencias: diciales o el aumento de la temperatura. Nuestros hallaz- Nota de prensa.

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El colapso de Nazca La desaparici´on de la civilizaci´on de Nazca se debi´o a una sobreexplotaci´on de los recursos ecol´ogicos de la regi´on por parte de sus habitantes.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Conocemos la civilizaci´ on Nazca por su famosas figuras que se pueden ver desde el aire, pero ¿cu´ ando desaparecieron y por qu´e aquellos que las construyeron? Esta civilizaci´ on desapareci´ o hace 1500 a˜ nos o, en otras palabras, 1000 a˜ nos antes del descubrimiento de Am´erica por parte de los Europeos. Ahora un nuevo estudio nos dice adem´ as por qu´e desaparecieron y resulta ser un viejo conocido: colapso ecol´ ogico.

De este modo Nazca se suma a la muchas civilizaciones del pasado que desaparecieron o sufrieron mucho por sobreexplotar sus recursos ecol´ ogicos: mayas, isle˜ nos de Pascua, anasazis, vikingos groenlandeses. . .

Recordemos que las famosas l´ıneas de Nazca no tienen origen extraterrestre (se pueden hacer f´ acilmente moviendo piedras) como alguno ha llegado a decir, sino que eran caminos sagrados que los habitantes de la regi´ on utilizaban para sus rituales religiosos.

Esta civilizaci´ on ocupaba los valles de la costa sur de Per´ u, pero desaparecieron a consecuencia de un colapso catastr´ ofico alrededor del a˜ no 500 de nuestra era. Aunque quedan algunos aspectos de esta civilizaci´ on sin aclarar, los expertos est´ an de acuerdo en que prosper´ o en la primera mitad del primer milenio antes de Cristo hasta que colaps´ o en una guerra sangrienta por los recursos y finalmente desapareci´ o.

Entre las teor´ıas cient´ıficas que han tratado de explicar lo que sucedi´ o hab´ıa una que culpaba del desastre al fen´ omeno de El Ni˜ no (un efecto climalot´ ogico natural provocado por el calentamiento del agua del Pac´ıfico), aunque en este caso deb´ıa de haber sido mucho m´as intenso de lo que normalmente es.

Ahora, David Beresford-Jones, de la Universidad de Cambridge, y sus colaboradores sugieren en un estudio publicado en Latin American Antiquity que los indios de esa regi´on del mundo fueron v´ıctimas de su propia ignorancia al sobreexplotar los recursos naturales de un fr´agil ecosistema.

Estos investigadores recolectaron restos vegetales en el valle de Ica, encontrando pruebas de este comportamiento a lo largo de generaciones.

Las pruebas dicen que los habitantes de la ´epoca de esa regi´on talaban los bosques para as´ı tener m´as tierras de cultivo. Los granos de polen encontrados indican que los bosques de huarango cubr´ıan en el pasado una regi´on que ahora es un desierto, pero que estos ´ arboles fueron gradualmente sustituidos por cultivos como ma´ız o algod´ on a lo largo del tiempo.

Pero el huarango (Prosopis pallida) es mucho m´as que un simple ´arbol, es una parte crucial del fr´agil ecosistema del desierto, pues aumenta la fertilidad del suelo y lo humedece. Estos arboles ayudaron en ´epoca a mante´ ner el vulnerable sistema de canales de irrigaci´on de la civilizaci´on de Nazca.

Finalmente lleg´o un d´ıa en que se terminaron por talar demasiados arboles y se alcanz´o el punto de no ´ retorno en el que el ´arido ecosistema estaba ya irreversiblemente da˜ nado.

Los autores del estudio no niegan que un fen´omeno intenso de El Ni˜ no contribuyera al desastre, de hecho hay pruebas a favor de esto u ´ltimo. Sin embargo, el impacto de las inundaciones provocadas por este fen´omeno hubieran sido mucho menos devastador si hubiera habido ´arboles que protegieran el fr´agil ecosistema de la zo-

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na. Recordemos que una de las causas m´as importantes de la erosi´on es precisamente la deforestaci´on. Una vez la erosi´on se lleva el suelo de un sitio es muy complicado que vuelvan a crecer de nuevo las plantas en el mismo lugar.

El bosque de huarango es muy especial porque tiene la asombrosa capacidad de fijar nitr´ogeno atmosf´erico y es una importante fuente de comida, forraje, madera y combustible para locales. Es una especie clave en el desierto de la zona, porque, adem´ as de aumentar la fertilidad y humedad del suelo, crea un microclima bajo su sobra que atempera las condiciones extremas del desierto. Adem´as, tiene un sistema radicular muy profundo capaz de retener el suelo cuando se producen inundaciones.

Cuando esta civilizaci´on aclar´ o los bosques por encima de su umbral ecol´ogico expuso el suelo de la regi´on a las extraordinarias condiciones des´erticas de la zona, a fuertes vientos y a las inundaciones provocadas por El Ni˜ no.

En ausencia de la protecci´ on de los bosques El Ni˜ no afect´o con toda su crudeza a la regi´on. El sistema de irrigaci´on de ese pueblo fue da˜ nado y las tierras de cultivo no fueron ya apropiadas para la agricultura. Esto encaja con otras pruebas que muestran que las generaciones que vinieron despu´es lo pasaron bastante peor que sus antepasados: la mortalidad infantil subi´o, la esperanza de vida baj´ o, los cultivos tradicionales desaparecieron del valle de Ica y una sequ´ıa extrema afect´o gravemente a la zona.

Seg´ un los autores del estudio todo esto contradice la visi´on popular seg´ un la cual los nativos americanos siempre vivieron en armon´ıa con el medio hasta la llegada de los europeos.

Quiz´as lo m´as importante del estudio es se˜ nalar la importancia de los bosques de huarango para crear ´ areas f´ertiles en ese tipo de ambientes. En el presente no hay ninguna ´area en la regi´on en donde el ecosistema est´e sin alterar y lo que queda de los viejos

NeoFronteras Trimestral bosques de huarango est´ a siendo destruido en operaciones ilegales de producci´ on de carb´ on vegetal.

“Los errores de la prehistoria nos

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ofrecen una importante lecci´on so- Referencias: Nota de prensa. bre la administraci´on de las fr´agiles areas des´erticas en el presente”, di´ ce Oliver Whaley, coautor del estudio.

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Plantas de interior y calidad del aire Algunas plantas ornamentales de interior tienen la capacidad de eliminar compuestos contaminantes del aire.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Una nota de la Sociedad Americana de las Ciencias Hort´ıcolas nos sirve para recordar el problema que hay con la calidad del aire en el interior de las casas y su influencia sobre la salud, sobre todo ahora que la gente pasa el 90 % de su tiempo en interiores y muy

poco al aire libre.

Sorprendentemente el aire interior de los edificios de los pa´ıses desarrollados tiene un 12 % m´as contaminantes que el aire exterior en ciertas ´areas.

Ese aire se contamina con sustancias procedentes de las pinturas, barnices, pegamentos, muebles, ropa, disolventes, materiales de construcci´on e incluso del agua del grifo. La lista de compuestos org´anicos vol´atiles o COV que se pueden encontrar es larga: benceno, xileno, hexano, heptano, octano, decano, tricloroetileno, cloruro de metileno. . .

Se ha podido demostrar que estas sustancias provocan enfermedades en las personas que est´an expuestas a ellas en espacios cerrados. Entre las graves patolog´ıas que pueden provocar est´ an el asma, nauseas y enferme-

dades cr´onicas de tipo neurol´ ogicas, reproductivas, de desarrollo. . . Incluso pueden provocar c´ancer.

Seg´ un calculaba un informe de 2002 de la Organizaci´on Mundial de la Salud los contaminantes en espacios cerrados son responsables de 1,6 millones de muertes cada a˜ no, lo que representa un grave problema de salud.

Stanley J. Kays de University of Georgia, es el l´ıder de un estudio publicado en HortScience en el que se comprob´o la capacidad efectiva de las plantas ornamentales de interior para eliminar COV del aire en los espacios cerrados. A esta habilidad de las plantas de eliminar VOC del aire se le denomina “fitorremediaci´on”.

El aire interior de los edificios de los pa´ıses desarrollados tiene un 12 % m´ as contaminantes que el aire exterior en ciertas ´ areas.

Adem´ as el estudio muestra c´ omo las plantas mejoran la salud psicol´ ogica. Colocar plantas en casa o en la oficina reduce el estr´es, mejora la productividad y reduce los s´ıntomas de las enfermedades.

Para comprender mejor la fitorremediaci´ on este grupo de investigadores prob´ o la capacidad de 28 plantas ornamentales de interior de eliminar 5 componentes vol´ atiles del aire: benceno o tolueno procedentes de recubrimientos, disoluciones, pl´ asticos y humo de tabaco; octano procedente de pinturas adhesivos y materiales de construcci´ on; tricloroetileno procedente del agua corriente, productos de limpieza, insecticidas y productos

pl´ asticos; y alfa-pineno procedente de pinturas y perfumes.

Durante los experimentos se cultivaron las plantas en un vivero durante ocho semanas y despu´es se aclimataron durante 12 semanas bajo las condiciones habituales de los interiores de casas u oficinas antes de colocarlas en contenedores especiales de vidrios de atm´ osfera controlada.

Entonces las plantas fueron expuestas a los compuestos antes mencionados y se comprob´o c´omo disminu´ıa su concentraci´on a lo largo del tiempo. Despu´es se clasific´o a las distintas especies ensayadas como superiores, intermedias o pobres en su capacidades de eliminar COV del aire.

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De las 28 especies comprobadas, Hemigraphis alternata, Hedera helix, Hoya carnosa y Asparagus densiflorus ten´ıan la mayor capacidad de eliminaci´on de compuestos org´anicos vol´ atiles, siendo Tradescantia pallida calificada como superior en este aspecto.

El estudio concluye que la introducci´on de plantas ornamentales en interiores tiene el beneficio de mejorar la calidad del aire. Adem´ as de los beneficios para la salud, el aumento de plantas de interior podr´ıa tener un tremendo impacto positivo para la industria de plantas ornamentales.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

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Peque˜na edad de hielo s´ubita La peque˜ na edad del hielo de hace 12.800 a˜ nos pudo darse como m´aximo en s´olo unos meses.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Foto de sat´ elite en falso color donde se ve el comienzo de la corriente del Golfo. Foto: NASA.

¿Qu´e nos puede ense˜ nar el pasado?

Muchas cosas, entre ellas cuestiones clim´ aticas que tan importantes pueden llegar a ser en un futuro pr´ oximo.

Hace 12.800 a˜ nos el Hemisferio Norte sufri´ o una peque˜ na glaciaci´ on producida por una reducci´ on de la co-

rriente del Golfo que dur´o 1300 a˜ nos.

Esto llev´ o al declive de la cultura Clovis en Norteam´erica. Ahora William Patterson de la Universidad de Saskatchewan en Saskatoon (Canada) y sus colaboradores llegan a la conclusi´ on de que el tiempo que se necesit´ o para esta glaciaci´on afectara a Europa es mucho m´as corto de lo que se cre´ıa, un tiempo que fue estimado en d´ecadas. Sin embargo, seg´ un este grupo de investigadores, s´olo se necesitaron unos meses, o a lo m´as un a˜ no, para que sucediera. As´ı dicho parece el argumento de una pel´ıcula catastrofista de Hollywood.

Recordemos que la corriente del Golfo tiene origen precisamente en el Golfo de M´exico. All´ı se generan corrientes de agua c´alida que viajan miles de kil´ ometros, con diversas ramificaciones, por el Atl´antico. Una de esas corrientes ba˜ na las costas del norte de Europa. Si no fuera por esta corriente la vida humana en, por ejemplo, Escocia, Noruega o Suecia ser´ıa muy dif´ıcil

o imposible, dada la latitud.

Interrumpir o reducir esa corriente tendr´ıa consecuencias graves, como lo tuvo hace 12800 a˜ nos, y las temperaturas bajar´ıan fuertemente en esas zonas. Lo dif´ıcil es averiguar el plazo de tiempo en el que esta bajada de temperaturas de dio en esas fechas.

Para averiguarlo estos investigadores viajaron al lago Monreagh en el oeste de Irlanda y extrajeron testigos del fondo del mismo. En el lecho del lago han venido acumul´andose sedimentos durante miles de a˜ nos de tal modo que en ´el est´a escrito el pasado clim´atico de la zona.

Usando un escalpelo estos investigadores cortaron rodajas de entre medio y un mil´ımetro de grosor para as´ı tener una buena resoluci´on temporal. Cada rodaja representa un intervalo de tiempo de tres meses. Al parecer, ninguna medici´on anterior se ha aproximado a este nivel de detalle y precisi´on.

Algunos climat´ ologos sugieren que la capa de hielo de Groenlandia podr´ıa producir el mismo efecto en un futuro relativamente cercano si se derrite debido al calentamiento global.

Las proporciones de los diversos is´ otopos de carbono en cada rodaja revelaron la productividad del lago en ese momento y las de is´ otopos de ox´ıgeno proporcionaron datos sobre temperaturas y r´egimen de lluvias.

Encontraron que cuando comenz´ o esta edad de hielo las temperaturas y productividad se detuvieron en unos meses. Seg´ un Patterson esto ser´ıa equivalente a mover ahora Irlanda hasta donde est´ an las islas ´ Svalbard, en el Artico, para as´ı tener el mismo.

Este periodo de tiempo es mucho m´ as corto de lo que se cre´ıa pero, seg´ un otros investigadores, es totalmente plausible. La cota temporal superior se habr´ıa cifrado anteriormente entre uno y tres a˜ nos por Hans Renssen, de la Universidad de Vrije en Amsterdam (Holanda), usando testi-

gos de hielo de Groenlandia.

Las muestras de sedimentos del lago irland´es dicen adem´as que el clima de la zona necesit´o dos siglos para recuperarse. ¿Y qu´e caus´o esta detenci´on o reducci´ on de la edad la corriente del Golfo? Se cree que se debi´o a que un lago congelado que cubr´ıa gran parte del noroeste de Canad´a verti´o sus aguas en el Atl´antico. Como era agua dulce disolvi´o m´as la sal del oc´eano, disminuyendo el flujo de la corriente del Golfo. Recordemos que la corriente del Golfo, al igual que otras situadas en otros lugares, son corrientes termohalinas basadas en la concentraci´on salina.

Unos estudios de 2006 apuntaban a que el mismo tipo de evento sucedi´ o de nuevo hace 8200 a˜ nos cuando el Hemisferio Norte sufri´o otro perio-

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do de fr´ıo intenso.

Algunos climat´ologos sugieren que la capa de hielo de Groenlandia podr´ıa tener el mismo efecto en un futuro relativamente cercano si se derrite debido al calentamiento global, aunque seg´ un el informe de 2007 del Grupo Intergubernamental para el Cambio Clim´atico es dif´ıcil que esto ocurra en el presente siglo.

El grupo de Paterson est´ a ahora tratando se saber con m´ as precisi´on c´omo sucedi´o esta mini glaciaci´on. Han construido un robot capaz de cortar rodajas de 0.05 micras de espesor a lo largo de caparazones fosilizados de moluscos, lo que dar´ıa una precisi´on temporal de un d´ıa. Seg´ un ellos ser´an capaces de saber la temperatura con precisi´on de hace 400 millones de a˜ nos.

NeoFronteras Trimestral

Medio Ambiente

2009 Edici´ on de oto˜ no 78 / 108

MEDIO AMBIENTE

Pinos testigos del cambio clim´atico Una especie concreta de pino revela en sus anillos de crecimiento que la temperatura de la zona monta˜ nosa en la que vive ha estado subiendo durante las u ´ltimas d´ecadas.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Bristlecone. Foto: M. K. Hughes.

La Naturaleza habla para quien la quiera escuchar. A veces lo hace a trav´es de especies fascinantes, como el pino bristlecone (Pinus longaeva) que habita en algunas monta˜ nas, principalmente de California y Nevada. Estos ´ arboles son de los m´ as longevos del planeta, e incluso se han utilizado sus anillos de crecimiento para calibrar el sistema de dataci´ on de carbono 14. El ejemplar m´ as antiguo tiene casi 5000 a˜ nos de edad*.

Ahora un grupo de cient´ıficos de la Universidad de Arizona ha usado estos ´ arboles para demostrar que la temperatura media en las zonas en las que viven ha aumentado m´ as desde los a˜ nos cincuenta hasta ahora que en los 3700 a˜ nos anteriores.

Estos pinos han vivido durante miles de a˜ nos en las secas laderas de las monta˜ nas del oeste de los EEUU, entre los 2.500 y 3.500 metros de altitud, pero las poblaciones pueden estar separadas una gran distancia. Este equipo de investigadores analiz´ o poblaciones de ´ arboles separados cientos de kil´ ometros entre s´ı, tomando muestras de los troncos de ´ arboles situados a distintas alturas. En concreto extrajeron testigos para estudiar el grosor de los anillos de crecimiento. El mayor o menor grosor de los anillos de estos pinos depende de lo bien o mal que le haya ido al ´ arbol ese a˜ no. A gran altura, donde las temperaturas son generalmente bajas, y el fr´ıo es el factor limitante, crecer´ an m´ as conforme la temperatura sea m´ as moderada. A alturas m´ as bajas esto depender´ a de la humedad.

En realidad este crecimiento r´apido por encima de lo normal fue ya notado hace 25 a˜ nos. Como los cambios medioambientales afectan al crecimiento de estos pinos y su habilidad de generar madera, los investigadores quer´ıan saber si el aumento de temperatura los estaba afectando. Obviamente hay un l´ımite (l´ınea de crecimiento) m´as all´a del cual los ´arboles ya no prosperan, aunque la monta˜ na contin´ ue subiendo. Para ello tomaron muestras de anillos de crecimiento que abarcaban un lapso temporal que iba desde el presente hasta hace 4600 a˜ nos.

Incluso despu´es de muertos estos arboles siguen siendo u ´ ´tiles, pues los anillos de crecimiento de sus troncos pueden calibrarse por solapamiento con otros vivos y as´ı tener un registro clim´ atico de la zona de 8000 a˜ nos de extensi´on.

Adem´as, estos cient´ıficos se valieron de un nuevo m´etodo de registro clim´ atico denominado PRISM que no estaba disponible hace 25 a˜ nos. Este sistema combina registros meteorol´ ogicos, la topograf´ıa de la zona y el clima para obtener conclusiones que sean independientes de factores como la inclinaci´on de la falda monta˜ nosa.

Solamente los ejemplares que crec´ıan a unos 150 metros de la l´ınea de crecimiento, es decir, a unos 3.300 metros de altitud, mostraron un repentino aumento del grosor de los anillos en las u ´ltimas d´ecadas, o lo que es lo mismo, sufrieron una mayor velocidad de desarrollo.

A 3.100 metros de altitud, 220 metros por debajo, estos ´arboles no mostraban la misma anchura de crecimiento en sus anillos que los que estaban m´ as arriba. Esto est´a de acuerdo con los factores que limitan el crecimiento: el fr´ıo a mayor altura y la humedad a altura m´as baja.

Hay otro factor que sucede a gran altura, y es el de la fusi´on de los peque˜ nos glaciares que hay all´ı, fen´ omeno que aportar´ıa humedad a los ´ arboles.

Encontraron un correlaci´on clara

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entre los anillos de crecimiento y el aumento de temperatura. Este grupo de investigadores sugiere, a partir de los datos obtenidos, que la temperatura ha estado subiendo en las u ´ltimas d´ecadas r´apidamente y que esto se corresponder´ıa con el r´apido aumento de la temperatura (que se sabe esta subiendo en el continente), presumiblemente a consecuencia del cambio clim´atico.

Seg´ un los autores el aumento de la temperatura, aunque s´olo se diera en las monta˜ nas, tiene efectos en otras partes de la regi´on situadas mucho m´as abajo. Las monta˜ nas son de vital importancia a la hora de proporcionar agua para la agricultura, la ganader´ıa y las ciudades, aunque estas explotaciones y ´areas urbanas est´en a altitudes m´as bajas. Si la nieve se derrite antes, la monta˜ na no podr´ a retener agua durante el mismo periodo de tiempo que lo hace ahora, por lo que producir´a un desabastecimiento.

Estos investigadores planean ahora realizar este mismo estudio en otras ´areas, como en las monta˜ nas Rocosas o en los picos San Francisco de Arizona.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Art´ıculo original (resumen).

Audiovisual. * La historia m´as triste sobre estos a ´rboles se dio en 1964, cuando un estudiante (Donald R. Currey), al comprobar que algunos de estos a ´rboles ten´ıan m´ as de 4000 a˜ nos, pidi´ o permiso para talar uno de ellos y as´ı medir su edad, ya que la herramienta de obtener testigos se le hab´ıa roto al final del verano (normalmente s´ olo se extrae un testigo que no mata al a ´rbol). Increiblemente se lo concedieron y pudo comprobar que, efectivamente, ese ejemplar (Prometheus) era el m´ as viejo, con 4844 a˜ nos en el momento de su muerte (provocada). Posteriormente un nuevo an´ alisis demostr´ o que en realidad ten´ıa 4950 a˜ nos.

Prometheus se convirti´ o en un m´ artir y gracias este esc´ andalo el movimiento conservacionista logro que estos a ´rboles lograran una protecci´ on especial.

NeoFronteras Trimestral

Medio Ambiente

2009 Edici´ on de oto˜ no 79 / 108

MEDIO AMBIENTE

¿Es el calentamiento global inevitable?

Un estudio dice que, dado el actual sistema econ´omico, es muy dif´ıcil evitar el calentamiento global.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Quiz´ as entre las predicciones m´ as terror´ıficas de los u ´ltimos tiempos est´e la que dice que el calentamiento global es ya imparable.

Seg´ un Tim Garrett, profesor en la Universidad de Utah, las emisiones de di´ oxido de carbono no se pueden estabilizar, no ya disminuir, a no ser que la econom´ıa mundial colapse totalmente o se construya el equivalente a una central nuclear cada d´ıa. Algo que en la pr´ actica parece imposible.

El estudio llega a varias conclusiones de las que se pueden extraer las siguientes a modo de resumen que: - El ahorro de energ´ıa o la eficiencia no hacen que se consuma menos energ´ıa, en su lugar hace que la econom´ıa crezca y se acelere el consumo de energ´ıa.

- Existe una constante a lo largo de la historia que liga el uso global de la energ´ıa a la productividad econ´ omica acumulada ajustada por la inflaci´ on. As´ı que no es necesario considerar el crecimiento de la poblaci´ on y el est´ andar de vida para predecir el consumo de energ´ıa y la resultante emisi´ on de di´ oxido de carbono.

- La estabilizaci´ on de las emisiones al ritmo actual requerir´ıa aproximadamente unos 300 Gigavatios de potencia de energ´ıa nuevos cada a˜ no libres de emisiones. O lo que es lo mismo, el equivalente a construir una central nuclear nueva cada d´ıa. Seg´ un Garrett no hay otra manera sin afectar gravemente la econom´ıa.

Algunos economistas han criticado fuertemente el estudio argumentando la carencia de conocimientos econ´ omicos de su autor. Garret se defiende que

ha usado una aproximaci´on econ´omica a un problema que en realidad es f´ısico y como consecuencia ha llegado a un modelo de crecimiento econ´omico global diferente al convencional.

Garret considera que la civilizaci´ on es como un motor t´ermico que consume energ´ıa y produce trabajo en forma de producci´on econ´omica. Sin consumo de energ´ıa la civilizaci´on no valdr´ıa nada, es la energ´ıa la que mantiene el valor econ´omico. Si nos faltase energ´ıa la civilizaci´on colapsar´ıa.

Seg´ un ´el la acumulaci´on del la producci´ on econ´omica en el curso de la Historia est´a ligada al consumo de energ´ıa por un factor constante evaluado en 9,7 ± 0,3 milivatios por d´olar (ajustado por inflaci´on). Llega a esta conclusi´ on a partir de datos sobre el producto interior bruto y la estimaci´ on de la producci´on econ´omica a lo largo de los u ´ltimos 2000 a˜ nos. Luego investig´o las implicaciones que esto tiene para las emisiones de di´oxido de carbono.

Seg´ un Garret los economistas creen que se necesita tener en cuenta la poblaci´on y el est´andar de vida para estimar la productividad, pero que en su modelo la u ´nica cosa que se necesita es saber c´omo de r´apido es el aumento en el consumo de energ´ıa.

Seg´ un ´el son precisamente la poblaci´ on y el est´andar de vida los que se ajustan a la disponibilidad de energ´ıa.

Seg´ un Garret todo esto significa que la aceleraci´on en las emisiones de di´ oxido de carbono es dif´ıcil que cambie pronto porque el uso de la energ´ıa actual est´a ligado a la productividad econ´ omica del pasado.

Seg´ un este modelo la civilizaci´on evoluciona en un ciclo de retroalimentaci´ on espont´aneo mantenido s´olo por el consumo de energ´ıa y la incorporaci´ on de materia medioambiental. Al crecer consume m´as y en consecuencia crece m´ as y puede consumir m´as.

Lo m´ as provocativo del modelo de Garret, y que es contrario a lo que cre´ıa antes del estudio, quiz´as sea la afirmaci´ on de que el ahorro de energ´ıa no reduce el uso de energ´ıa, sino que hace crecer la econom´ıa y por tanto

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el uso de energ´ıa. Seg´ un Garret hacer a la civilizaci´on m´as eficiente simplemente le permite crecer m´as r´ apido y consumir m´as energ´ıa.

“S´olo estoy diciendo que no es realmente posible ahorrar energ´ıa de una manera significativa porque la actual tasa de consumo de energ´ıa est´ a determinada por la producci´on econ´ omica del pasado. . . Ahorrar energ´ıa hace sentir bien, y eso est´a bien, pero no deber´ıa de haber pretensiones de que esto marcar´a una gran diferencia.”

Pese a todo Garret contin´ ua usando su bicicleta, tomando el autob´ us, utilizando una cuerda de tender ropa tradicional y una segadora de c´esped manual.

Seg´ un Garret a la hora de disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero frecuentemente se discuten estrategias como el ahorro de energ´ıa, reducir la poblaci´ on, usar fuentes de energ´ıa alternativas. . . Pero casi nadie menciona una: disminuir el est´andar de vida, que adem´ as se dar´a de todos modos si hay una fuerte crisis energ´etica o si la econom´ıa colapsa.

Garret cree que el sistema es determinista. La poblaci´on y el est´ andar de vida son s´olo una funci´on de la actual eficacia energ´etica. Esto deja el cambio a fuentes de energ´ıa que no emitan di´oxido de carbono como la u ´nica opci´on disponible. Pero para poder estabilizar las emisiones (no ya reducirlas) deber´ıamos de pasarnos a ese tipo de fuentes de energ´ıa a un ritmo de un 2,1 % anual, que es el equivalente a construir una central nuclear al a˜ no.

“Si la sociedad invierte suficientes recursos en nuevas fuentes de energ´ıa que no emitan di´oxido de carbono, entonces quiz´as pueda continuar creciendo sin aumentar el calentamiento global.”

Garret advierte que su estudio no es una invitaci´on a la inacci´ on, pero que no est´a claro que las decisiones pol´ıticas tengan la capacidad de cambiar el curso futuro de la civilizaci´ on.

Fuentes y referencias: Nota de prensa., Ilustraci´on : Wikimedia.

NeoFronteras Trimestral

Medio Ambiente

2009 Edici´ on de oto˜ no 80 / 108

MEDIO AMBIENTE

M´as deshielo polar Tanto en el casquete polar norte como en el sur los nuevos estudios apuntan, una vez m´as, a una aceleraci´on del deshielo debido al cambio clim´atico.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Extensi´ on de los hielos polares (los colores representan distintos tipos de hielo) en los a˜ nos recientes y en la misma ´ epoca del a˜ no. Foto: NOAA.

Extensi´ on de los hielos polares (los colores representan distintos tipos de hielo) en los a˜ nos recientes y en la misma ´epoca del a˜ no. Foto: NOAA. Ahora que unos hackers negacionistas han irrumpido en el sistema inform´ atico del Centro para el Cambio Clim´ atico del Reino Unido, y publicado cientos de correos electr´ onicos personales y documentos para desprestigiar la ciencia del clima, no est´ a de m´ as fijarnos en unas noticias cualesquiera referidas al cambio clim´ atico de las muchas que hay, sobre todo de cara a la futura (y parece que ya fracasada de antemano) reuni´ on de Copenhague.

Viajemos primero al norte para comprobar que el deshielo se est´ a acelerando. Michiel van den Broeke de la Universidad de Utrecht (Holanda) y sus colaboradores calculan la diferencia entre la acumulaci´ on de nieve en Groenlandia y el hielo que vierrte al mar. Entre 2000 y 2008 se han vertido de forma neta 1500 kil´ ometros c´ ubicos de hielo y esta tasa de vertido est´ a aumentando en el tiempo.

Adem´ as comparan los resultados de su modelo con los datos procedentes del sistema de sat´elites GRACE, que es capaz de medir la masa de hielo a trav´es de la fuerza de gravedad que ejerce, comprobando que ambos resultados concuerdan en l´ıneas generales.

Seg´ un esto Groenlandia contribuye a la elevaci´ on del nivel del mar global en 0,46 mm anuales, pero el ritmo se est´ a acelerando y desde 2006 los veranos c´ alidos hacen que esa contribu-

ci´ on se eleve a 0,75 mm anuales.

Se estima que en total, debido a las distintas contribuciones, en la actualidad el nivel del mar se eleva 3 mm anuales en promedio.

La situaci´on no parece mejor al otro lado del mundo. El hielo ant´artico, que una vez parec´ıa no verse afectado por el cambio clim´atico, pierde, seg´ un un estudio reciente miles de millones de toneladas de hielo desde 2006. Este deshielo podr´ıa aumentar el nivel del mar en el futuro.

Los cient´ıficos est´an preocupados sobre una posible fusi´on de la parte Oeste de la Ant´artida, que contiene tanta agua congelada como hacer subir el nivel del oc´eano en 5 metros.

Jianli Chen y sus colaboradores de University of Texas han analizado recientemente cerca de siete a˜ nos de datos de la interacci´on entre el oc´eano y los hielos ant´articos. Los datos incluyen los recopilados por el sistema de sat´elites GRACE que, como ya sabemos es capaz de medir el cambio en el campo gravitatorio terrestre inducido por este tipo de fen´omenos.

Ha podido comprobar que la placa Oeste vierte cada a˜ no al oc´eano un promedio de 132.000 millones de toneladas de hielo, mientras que la Este vierte 26.000 millones de toneladas.

Hasta ahora se cre´ıa que esta p´erdida se compensaba por la acumulaci´ on de nieve en el continente, pero estos investigadores llegan a la conclusi´ on de que la Ant´artida es ahora un contribuidor neto de agua al oc´eano.

En 2007 el Grupo Intergubernamental para el Cambio Clim´atico

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(IPCC) predijo una subida del nivel del mar de entre 18 cm a 59 cm para 2100, pero puede que se quede corta.

Una subida espectacular da˜ nar´ıa los f´ertiles deltas donde hay muchos cultivos, sobre todo en pa´ıses en v´ıa de desarrollo como Bangladesh, y borrar´ıa del mapa pa´ıses enteros que ahora est´an constituidos por archipi´elagos de peque˜ nas islas. Otras regiones m´as ricas como Florida y Holanda tambi´en sufrir´ıan graves consecuencias. En ´este u ´ltimo pa´ıs las autoridades ya est´an aumentando la altura de los diques.

A esto tambi´en habr´ıa que sumar una noticia reciente sobre la capacidad de absorci´on del di´oxido de carbono por parte del oc´eano. Al parecer la capacidad de absorci´on de este gas por parte de los oc´eanos est´a disminuyendo debido a que ´estos se est´ an ya saturando. Conforme los mares se acidifican pierden capacidad de absorber m´as di´oxido de carbono. Este efecto ya hab´ıa sido predicho, pero es la primera que se logra medir este hecho.

Tambi´en, seg´ un un nuevo estudio, la tasa de emisiones de di´oxido de carbono no s´olo no ha disminuido en los u ´ltimos a˜ nos, sino que ha aumentado y encaja en al las opciones m´ as pesimistas del IPCC. Fuentes y referencias: Art´ıculo original 1., Art´ıculo original 2., Nota de prensa., Noticia de NOAA, Reportaje ´ del NOAA sobre el Artico., Reportaje sobre la absorci´on de CO2 en el mar.

NeoFronteras Trimestral

Medio Ambiente

2009 Edici´ on de oto˜ no 81 / 108

MEDIO AMBIENTE

Acidez oce´anica y gigantismo El efecto de la acidez oce´anica es muy desigual dependiendo de la especie que la sufra. Incluso puede hacer que los organismos produzcan exoesqueletos m´as grandes.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Animales expuestos a niveles de acidez actuales (abajo) y sometidos a un nivel de 2850 ppm (arriba). Foto: Justin Ries, University of North Carolina.

Ve´ıamos hace poco en esta misma web c´ omo la acidificaci´ on del oc´eano, debida a nuestras emisiones de di´oxido de carbono, est´ a afectando a los moluscos. El resultado era una atrofia sobre la especies estudiadas.

Ahora un nuevo estudio revela el efecto que tiene esta acidez sobre otras especies, concretamente sobre ciertos artr´ opodos marinos, es diferente y pueden sufrir una hipertrofia. De esta manera la acidificaci´ on dificulta la formaci´ on de conchas en unos moluscos, pero incentiva la formaci´ on de caparazones en otras especies. Estos otros animales crecen m´ as y obtienen una protecci´ on extra frente a los depredadores.

La situaci´ on frente a la acidificaci´ on parece ser m´as compleja de lo que a primera vista parec´ıa.

Muchos habitantes del mar construyen sus exoesqueletos con carbonato c´ alcico, por lo que a primera vista es f´ acil predecir que una aumento de la acidez dificultar´ıa su formaci´ on, haciendo a estos organismos m´ as susceptibles de ser consumidos por los depredadores y, por tanto, se producir´ıa un estr´es en los ecosistemas marinos.

Justin Ries de University of North Carolina en Chapel Hill, predice que no todos los organismos responder´an de la misma manera al aumento de acidez porque utilizan un m´etodo diferente para construir sus esqueletos de carbonato.

Junto a sus colaboradores del Woods Hole Oceanographic Institution en Massachusetts expuso 18 especies distintas de organismos marinos a agua de mar con cuatro niveles distintos de acidez: nivel actual (equivalente a 400 ppm de CO2), doble que el nivel preindustrial, triple que el nivel preindustrial y 10 veces el nivel preindustrial c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

(2850 ppm). Se espera que el segundo y tercer caso se den a lo largo del presente siglo y el u ´ltimo que no se d´e en much´ısimo tiempo, aunque se corresponder´ıa con el nivel atmosf´erico de di´oxido de carbono del Cret´acico de hace 100 millones de a˜ nos (y en esa ´epoca hab´ıa animales con exoesqueletos calc´areos).

Seg´ un publican en la revista Geology los resultados fueron sorprendentes. Los cangrejos, gambas y bogavantes azules prosperaron en el nivel m´as alto de acidez, construyendo caparazones m´as pesados. Esto les har´ıa ser m´ as resistentes al ataque de los predadores.

Sin embargo, las ostras, vieiras, corales y gusanos tubo sufrieron el aumento de acidez, respondiendo con exoesqueletos m´as finos y fr´agiles.

El erizo lapicero de la izquierda fue expuesto al altos niveles de acidez causada por di´oxido de carbono, el de la derecha no. Foto: Tom Kleindinst, Woods Hole Oceanographic Institution.

Los peor parados fueron las langostas gigantes, almejas y erizos lapiceros, cuyos exoesqueletos fueron disueltos completamente al nivel m´as alto de concentraci´ on de di´oxido de carbono estudiado.

Los cangrejos, gambas y bogavantes azules prosperaron en el nivel m´ as alto de acidez, construyendo caparazones m´ as pesados.

Seg´ un descubrieron los investigadores, la susceptibilidad a la acidez depende en parte del tipo de carbonato c´alcico que el animal forma, pero la mineralog´ıa no es el u ´nico factor. Si algunos organismos, como el alga verde calc´area, son capaces de controlar el pH justo en los lugares de calcificaci´on relegando el ´acido en las aguas circundantes, entonces pueden prosperar. Pero este mecanismo consume energ´ıa (aunque Ries no sabe cu´anta), por lo que tendr´ıa un efecto en el balance energ´etico del organismo, que podr´ıa ir en detrimento de su sistema inmunitario.

Todo esto indica que la respuesta a la acidificaci´ on oce´anica ser´a m´as compleja de lo que en principio se imagin´o.

Seg´ un dice Robert Steneck, de University of Maine, hasta ahora el pensamiento ha sido que seg´ un subiera la acidez del oc´eano el costo de la calcificaci´on continuar´ıa subiendo y a los organismos les costar´ıa cada vez m´ as formar sus exoesqueletos, por tanto este resultado es, como m´ınimo, sorprendente.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Noticia en Science.

Art´ıculo original (resumen).

Acidificaci´on y declive de los moluscos.

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Medio Ambiente

2009 Edici´ on de oto˜ no 82 / 108

MEDIO AMBIENTE

Sobre el crecimiento de la poblaci´on mundial Paul Ehrlich, de Stanford University, habla del problema del crecimiento de la poblaci´on mundial y de c´omo tratar de contenerlo.

Paul Ehrlich, New Scientist

El crecimiento global de la poblaci´ on se ha ralentizado significativamente, pero no se ha parado. Para 2050 habr´a un 35 % m´ as de poblaci´ on en la Tierra que hoy en d´ıa. Ya estamos viendo un aumento en la escasez de comida, agua y otros recursos, y el n´ umero de hambrientos est´ a creciendo.

Entrar en una discusi´ on acerca de limitar el n´ umero de habitantes es entrar en un territorio sensible y controvertido. Quiz´ as esto no es una sorpresa, ya que desde los a˜ nos sesenta, cuando el crecimiento de poblaci´ on empez´o a ser un asunto de preocupaci´ on generalizada, la discusi´on tuvo un tono racista, en el que se se˜ nalaba a las naciones en v´ıas de desarrollo.

Actualmente se entiende que la clave del asunto del crecimiento de poblaci´ on es la presi´ on destructiva que la actividad humana est´ a ejerciendo sobre los sistemas que soportan la vida, y que suponen una amenaza creciente al sostenimiento de la civilizaci´ on. Desde luego, todo esto no se debe s´ olo al n´ umero de humano; se debe adem´as a cu´ anto consume cada humano. Esta es la raz´ on por la cual EEUU, con sus 300 millones de habitantes y su alto consumo per capita, deber´ıa ser considerado como el pa´ıs m´ as superpoblado de la Tierra. Es adem´ as la raz´on por la que la aparici´ on de “nuevos consumidores” constituye un gran asalto a los sistemas que soportan la vida en el planeta. Es m´ as, los 2300 millones de habitantes que se a˜ nadir´ an para 2050 socavar´ an a´ un m´ as gravemente estos sistemas que los 2300 millones previos, y cada persona, en promedio tendr´ a que ser mantenida por recursos cada vez m´ as escasos y de peor calidad a un mayor coste medioambiental.

A´ un as´ı mucha gente asume que la humanidad podr´ a soportar f´ acilmente m´ as de 9000 millones de habitantes a partir de 2050. Tama˜ na confianza ignora algunas posibilidades inexorables. Hay s´ olo dos maneras de parar c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

el crecimiento de la poblaci´on: disminuyendo el ritmo de nacimientos o aumentando la tasa de muertes.

Ya hemos visto el aumento de la tasa de muertes en ´ el sur de Africa y Rusia, y puede que haya m´as aumentos de este tipo por venir, especialmente cuando el cambio clim´atico desestabilice los sistemas agr´ıcolas. Incluso hoy, m´as de 1000 millones de personas pasan hambre.

“Frecuentemente prometemos a los pa´ıses en v´ıas de desarrollo que si adoptan s´ olo buenas pol´ıticas. . . ellos, tambi´ en, ser´ an capaces de disfrutar del estilo de vida del primer mundo.

Esta promesa es imposible, es una patra˜ na cruel: nosotros estamos teniendo dificultades para soportar el estilo de vida del primer mundo, incluso ahora, para s´ olo 1000 millones de personas.”, sostiene Jared Diamond.

El deterioro medioambiental resultante de m´ as gente consumiendo todav´ıa a´ un m´as recursos a˜ nadir´a una carga pesad´ısima sobre aquellos menos capaces de soportarla, como lo ser´an esa gran mayor´ıa de miles de millones de personas adicionales que vivir´an en las naciones m´ as pobres, donde la pobreza y la alta tasa de nacimientos est´an ´ıntimamente relacionadas. La poblaci´on de Uganda, por ejemplo, se espera que crezca de los 33 millones de habitantes de la actualidad hasta los 91 millones en los pr´oximos 40 a˜ nos. El r´apido aumento de la poblaci´ on socavar´a los esfuerzos de desarrollo del pa´ıs. El resultado ser´a una educaci´on m´as pobre, una ausencia de servicios p´ ublicos de salud y unas infraestructuras inadecuadas a cambio de un fomento de la natalidad.

NeoFronteras Trimestral

Medio Ambiente

La prioridad sobre los asuntos relacionados con la poblaci´ on ha menguado comparado con la preocupaci´on acerca del desarrollo. Si el crecimiento de la poblaci´ on contin´ ua sin reducirse, nos tememos que los problemas de desarrollo ser´ an “resueltos” por el aumento en la tasa de muertes.

Por esta raz´ on, el esfuerzo por reducir el aumento de la poblaci´ on debe de ser tratado como un asunto de derechos humanos.

La manera de disminuir la natalidad es bien conocida.

Consiste en un cambio cultural hacia un aumento de la educaci´ on y el estatus de la mujer, haciendo que la planificaci´ on familiar y el aborto seguro est´en ampliamente disponibles, y movi´endose hacia un mundo en donde cada ni˜ no sea un ni˜ no deseado.

Casi todos los pa´ıses en v´ıas de desarrollo tienen programas de planificaci´ on familiar, pero necesitan desesperadamente un apoyo renovado. Tiene que haber un reconocimiento, al nivel pol´ıtico m´ as alto, de la importancia de reducir la tasa de natalidad, tanto como un asunto de derechos humanos como un contribuidor demostrado a un desarrollo exitoso.

Esto debe de ser unido a los programas sociales de salud y bienestar, la educaci´ on (especialmente dirigido a las ni˜ nas) y a la apertura de oportunidades a la mujer de participar en la econom´ıa de sus naciones. Un ejemplo de lo que se puede conseguir lo proporciona el banco Grameen,

2009 Edici´ on de oto˜ no 83 / 108

que ofrece cr´editos a gente pobre de Bangladesh, especialmente a mujeres. No hay dudas de que ha ayudado a reducir la tasa de natalidad mediante la simple estimulaci´ on de la ra´ıces del desarrollo econ´omico.

De alg´ un modo, la actitud cultural hacia las grandes familias que hay por todos los lados debe de cambiar. Debe de considerarse inmoral tener un n´ umero excesivo de hijos (una actitud que existe en muchas naciones industrializadas con bajas tasas de natalidad). Nada es m´as claro que la responsabilidad gubernamental en mantener la poblaci´on de una naci´on en su tama˜ no sostenible con medidas benevolentes.

A la vez de cambiar el aumento de la tasa de natalidad, no debemos de olvidar el asunto de la presi´ on de un consumo excesivo por parte de los m´as ricos. La humanidad necesita hablar a nivel mundial acerca de este asunto, quiz´as a trav´es del marco que hemos llamado Millennium Assessment of Human Behavior. ´ Este es un foro para el dialogo mundial sobre las claves ´eticas y los asuntos culturales relacionados con el aprieto en el que se encuentra la raza humana. El elemento de discusi´on m´as importante debe de ser c´omo parar el crecimiento de la poblaci´on mundial y dar comienzo a un declive en esta tendencia, como afortunadamente comenz´ oa pasar en Europa y Jap´on. Si se puede hacer, entonces es posible un futuro sostenible para la civilizaci´on.

El inexorable aumento de la poblaci´ on ha sido el tema dominante en nuestro planeta durante siglos. En la historia reciente, los d´ıas conocidos que hayan terminado con menos personas que con los que empezaron son extremadamente raros. El m´ as reciente se dio el 26 de diciembre de 2004, cuando un tsunami en el ´Indico mat´o a 250.000 personas. Otras 160.000 murieron por otras causas y el nacimiento de 370.000 ni˜ nos no pudo compensarlo, seg´ un el medioambientalista Robert Engelman y su libro “More”.

Hay irse a la d´ecada de los setenta para encontrar otros momentos similares, como el terremoto Tangshan en China del 28 de julio de 1976 o el cicl´ on que impact´o en Bangladesh el 12 de noviembre de 1970, ambos eventos mataron 250.000 personas. Incluso la gran hambruna china de 1958 a 1961, que provoc´o 15 millones de muertos, s´ olo hizo una peque˜ na mella en el crecimiento de la poblaci´on en lugar de pararlo.

Yendo m´ as atr´ as en el tiempo, las 70.000 muertes causadas por la bomba arrojada sobre Hiroshima en agosto de 1945 super´ o el crecimiento de la poblaci´ on en 60.000 personas, que de otro modo se hubiera dado ese d´ıa. Con un n´ umero de bajas inferior, lo mismo probablemente no es cierto para la bomba de Nagasaki tres d´ıas m´as tarde. Incluso un d´ıa particularmente malo de la primera guerra mundial, como el 1 julio de 1916 cuando s´olo los brit´anicos perdieron 20.000 hombres en la batalla de Somme (Francia), probablemente no par´o el aumento de la poblaci´on mundial. Sin embargo, la pandemia de gripe de 1918 a 1920, que mat´o a 50 millones de personas ciertamente s´ı lo hizo.

El mayor impacto relativo sobre la poblaci´ on mundial se dio durante la Peste Negra en el siglo XIV, que quiz´ as mat´ o a 75 millones de personas y redujo la poblaci´on de Europa en un 30 %.

Las cosas ser´ an muy diferentes en el futuro. Habr´a desastres y guerras, desde luego, pero alg´ un tiempo despu´es de 2050 el mundo entrar´ a en una nueva era en la que la poblaci´on mundial disminuya durante muchos d´ıas. Podemos simplemente tener menos ni˜ nos.

Por Alison George

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Paleontolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 84 / 108

PALEONTOLOG´ IA

La r´apida extinci´on de los grandes mam´ıferos Un estudio dice que los grandes mam´ıferos de Norteam´erica desaparecieron entre hace 13800 y 11400 a˜ nos.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Hubo un tiempo en el que el hombre conoci´ o a los mam´ıferos gigantes de Norteam´erica. En aquel momento primigenio, primordial, la Naturaleza de ese continente estaba sin alterar, totalmente virginal. Un mundo nuevo, maravilloso, se abr´ıa delante de los ojos de aquellos humanos que pon´ıan pie en el nuevo continente por primera vez en la prehistoria. Delante de sus rostros probablemente pasmados de fascinaci´ on, corr´ıan los mamuts o los mastodontes, y trataban de pasar desapercibidos los perezosos gigantes.

Pero no todo era perfecto, y el continente pronto conocer´ıa la p´erdida de la inocencia. Durante el Pleistoceno entre hace 40.000 y 10.000 a˜ nos Norteam´erica perdi´o el 50 % de todas sus especies de grandes mam´ıferos. En total desaparecieron 35 g´eneros distintos.

J. Tyler Faith y Todd Surovell de University of Wyoming revelan ahora que esta extinci´ on masiva se dio en un instante desde el punto de vista geol´ ogico.

Desde hace tiempo se viene debatiendo en los c´ırculos acad´emicos sobre qu´e caus´ o esta extinci´ on. Se han elaborado distintas teor´ıas que tratan de explicarlo: un cambio clim´ atico abrupto, un impacto cometario, una epidemia, una explosi´ on supernova cercana, la aparici´ on del ser humano y sus h´ abitos de caza. Algunos creen que incluso se pudieron varios de esos factores a la vez o incluso ninguno de ellos.

Todo apunta a que los datos encajan mejor con una s´ ubita desaparici´ on de estas especies entre hace 13800 y 11400 a˜ nos.

dado cuenta de los animales m´as grandes de la regi´ on se pasa a cazar los animales m´as grandes que quedan, pues ya es rentable cazarlos al no quedar otros. Y as´ı sucesivamente. Con el tiempo se van eliminando especies hasta que el ecosistema es tan pobre que los habitantes de la regi´on consumen insectos de manera habitual.

Las distintas causas pueden adem´as estar relacionadas.

De este modo un impacto cometario puede que est´e relacionada con el cambio clim´atico, pues un impacto levantar´ıa polvo y ceniza a la atm´osfera cambiando la irradiaci´on solar y los ciclos meteorol´ogicos.

Un dato importante que puede ayudar a aclarar este misterio es la cronolog´ıa de las extinciones, pues no es lo mismo que las especies vayan desapareciendo durante millones de a˜ nos que lo hagan de la noche a la ma˜ nana. Es decir, podr´ıa ser un proceso gradual o s´ ubito, dependiendo de si es uno u otro las causas que lo provocaron ser´ıan distintas.

Pero el registro f´osil siempre est´a incompleto y no es f´acil establecer esta cronolog´ıa. En este caso en particular no se sabe si las especies ya hab´ıan desaparecido al final del Pleistoceno o simplemente todav´ıa no se han descubierto f´osiles de esa ´epoca o posteriores que demuestren lo contrario.

Seg´ un las investigaciones realizadas por Faith y Surovell todo apunta a que los datos encajan mejor con una s´ ubita desaparici´on de estas especies entre hace 13800 y 11400 a˜ nos. Esto apoyar´ıa las teor´ıas que afirman que esta extinci´on se debi´o al impacto de un cometa o a la actividad de caza de los humanos, que llegaron al continente por esas fechas. Tambi´en se podr´ıa deber a un cambio clim´ atico abrupto. Seg´ un Faith es posible que incluso se dieran todos estos factores a la vez.

El caso es que ya no podemos ver m´as mamuts, mastodontes o perezosos gigantes. Todos ellos desaparecieron para siempre de la faz de la Tierra. Pero sobrevivieron los bisontes, los mismos que nuestros antepasados pintaban en las paredes de las cuevas, animales que llegaron a formar manadas gigantes, ahora absolutamente diezmadas.

En nuestras manos est´a evitar m´as extinciones. Trabajar por ese objetivo es mucho m´as productivo que lamentarse por las especies que ya nunca volver´an. Aunque siempre sea interesante estudiar las extinciones del pasado.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Art´ıculo original.

La posibilidad de que los humanos contribuyeran a la M´as pruebas de impacto cometario que elimin´o a los maextinci´ on de estos animales no es tan descabellada como muts. parece. De todos es sabida la ley de optimizaci´ on del forra- El ser humano no extingui´o los mamuts de Alaska. jeo, que aplicada al ser humano viene a decir que primero El cometa que acab´o con los mamuts. se da caza a los grandes animales, pues una vez cobras una Una supernova podr´ıa haber causado la extinci´ on de los pieza se tiene comida para mucho tiempo, compensando grandes mam´ıferos. holgadamente a la energ´ıa gastada en su caza. Una vez se Ilustraci´on por Mauricio Anton. c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

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Paleontolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 85 / 108

PALEONTOLOG´ IA

Supervivientes de la extinci´on del P´ermico Encuentran en una colecci´on de f´osiles de un museo una especie que sobrevivi´o a la extinci´on del P´ermico en lo que hoy es la Ant´artida.

J. J. Moreno, NeoFronteras La mayor extinci´ on masiva conocida en la historia biol´ ogica de este planeta se dio hace 252 millones de a˜ nos, justo al final del P´ermico. Hay varias teor´ıas que tratan de explicar esta extinci´ on, alguna de ellas apunta a un calentamiento global.

El hallazgo de nuevos ejemplares de f´ osiles sugiere que algunos animales sobrevivieron a esta extinci´ on porque durante un tiempo pudieron refugiarse en el clima m´ as fr´ıo de la Ant´ artida.

J¨ org Fr¨ obisch, Kenneth D. Angielczyk y Christian A. Sidor han identificado este pariente distante de los mam´ıferos, Kombuisia antarctica, que aparentemente sobrevivi´ o a esta extinci´ on en lo que hoy es la Ant´ artida. El an´ alisis de su cr´ aneo indica que este animal era un peque˜ no herb´ıvoro y que estaba m´ as emparentado con los mam´ıferos que con los reptiles.

La nueva especie pertenece a un gran grupo de animales extintos relacionados con los mam´ıferos denominados anomodontos, muy extendidos en la ´epoca anterior a la extinci´ on, y que constitu´ıan el grupo de animales comedores de plantas dominantes en ese momento.

Los miembros de este grupo cavaban madrigueras en la tierra, caminaban por el suelo o trepaban por los arboles. Sin embargo, Kombuisia an´ tarctica, que ten´ıa el tama˜ no de un gato dom´estico peque˜ no, era diferente a los mam´ıferos actuales. Pon´ıa huevos, no cuidaba a las cr´ıas, no ten´ıa pelo y probablemente no era de sangre caliente. Este animal no es un antepasado directo de los mam´ıferos actuales, pero estaba entre los pocos linajes de animales que sobrevivieron a una de las mayores extinciones conocidas.

Los cient´ıficos todav´ıa est´ an debatiendo la causa que provoc´ o esta extinci´ on masiva. Se la ha asociado con erupciones volc´ anicas masivas en lo que ahora es Siberia. Erupciones que provocaron un aumento del efecto invernadero debido a la liberaci´ on de

gases, y por tanto un calentamiento global. Adem´as, se produjeron lluvias acidas y posibles cambios en la qu´ımi´ ca oce´ anica.

En esa ´epoca lo que hoy es la Ant´ artida no estaba en la localizaci´on actual, justo en el polo sur, sino que se encontraba en una latitud un poco m´ as benigna, en concreto, a 60 grados al sur del ecuador. No estaba cubierta por nieve o glaciares y all´ı hab´ıa una rica fauna y flora.

Ilustraci´ on donde se muestra la localizaci´ on donde se encontr´ o a Kombuisia antarctica y una reconstrucci´ on de c´ omo pudo ser el animal. Foto: J¨ org Fr¨ obisch, Kenneth D. Angielczyk, y Christian A. Sidor.

La Ant´artida fue el refugio de este animal. Esto no se deber´ıa a una emigraci´ on estacional, sino a cambios a largo plazo que hicieron llevar el h´abitat de este animal cada vez m´as hacia el sur.

La nueva especie pertenece al grupo de los anomodontos.

Adem´as de K. antarctica se cree que otro vertebrado, Lystrosaurus mccaigi, tambi´en sobrevivi´o en el refugio ant´artico.

Seg´ un Fr¨obisch, el descubrimiento rellena un hueco del registro f´ osil y contribuye a entender mejor la supervivencia de los vertebrados a la extinci´on que se dio al final del P´ermico desde el punto de vista geogr´ afico y ecol´ogico.

El equipo encontr´o f´osiles de la nueva especie entre otros espec´ımenes recolectados hace m´as de tres d´ecadas en la Ant´artida y pertenecientes a la colecci´on del Museo Americano de Historia Natural. En la ´epoca en que fueron recolectados los paleont´ ologos que trabajaban en la Ant´artida se centraron en la b´ usqueda de pruebas de la existencia del supercontinente Pangea y de c´omo se fragment´o.

Seg´ un Angielczyk, encontrar f´ osiles ahora, en las duras condiciones ant´articas, es dif´ıcil, pero merece la pena.

Una vez pasada esta extinci´ on, la vida en la Tierra se recuper´o una vez m´as. Luego sufrir´ıa otras extinciones.

Pero el continente ant´artico, una vez aislado de los dem´as, sigui´o como un barco suicida en direcci´on sur en una loca carrera desenfrenada hacia la autodestrucci´on. La carga de animales y plantas que portaba, incapaz de poder escapar, finalmente desapareci´ o. Todo fue cubierto por los hielos perpetuos.

La Naturaleza, que una vez fue benigna a nuestros ojos al dar una oportunidad, fue esta vez cruel y despiadada.

All´ı, bajo kil´ometros de hielo, quiz´as se conserven las pruebas de esta tragedia. Nosotros s´olo podemos explorar las zonas expuestas en busca de la verdad y recapacitar, una vez m´ as, sobre la indiferencia del Universo y el valor de la contingencia en una historia biol´ogica que nos vio nacer.

Las pruebas f´osiles sugieren que los animales de peque˜ no y mediano tama˜ no fueron m´as exitosos a la hora de sobrevivir a la extinci´on que los grandes animales, quiz´as debido a que los m´ as peque˜ nos pod´ıan pasar por periodos de hibernaci´on y sobrevivir de este modo a un ambiente menos favorable. En trabajos previos realizados por Fr¨ obisch se predec´ıa que animales como Kombuisia antarctica deber´ıan haber vivido en el Tri´asico (posterior a la extinci´ on) en la Ant´artida. Se encontraron ejemplares parecidos en lo que es hoy es Sud´africa, por lo que ´estos podr´ıan haber emigrado desde all´ı a Fuentes y referencias: la Ant´ artida, ya que estas dos regio- Nota de prensa. nes estaban unidas en aquella ´epoca. Art´ıculo original (resumen).

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NeoFronteras Trimestral

Medicina

2009 Edici´ on de oto˜ no 86 / 108

MEDICINA

“Ver” con la lengua Un dispositivo comercial permite a los ciegos “ver” con la lengua.

J. J. Moreno, NeoFronteras

env´ıan informaci´on al cerebro parece un buen lugar para realizar esta idea.

Despu´es de unos 15 minutos usando este aparato, un ciego puede ya interpretar parte de la informaci´on espacial que le rodea. Como cualquier otra cosa hay que aprender a usarlo, aunque al principio sea un poco extra˜ no para el usuario, con una sensaci´on en la lengua similar a la que se tiene cuando se bebe una bebida carbonatada.

Sin embargo, los pacientes aprenden a usarlo r´ apidamente y al poco son capaces de encontrar las puertas, leer letras y n´ umeros, agarrar tazas de caf´e o usar cubiertos a la hora de comer.

William Seiple, director de investigaci´on de la ONG Lighthouse International, cuenta c´omo un individuo comenz´o a llorar de emoci´on la primara vez que “vio” una letra con este dispositivo. Muchas de las personas que se quedan ciegas est´an desesperadas por volver a tener visi´ on.

Seg´ un el NIH norteamericano hay al menos un mill´ on de La “piruleta” tiene 20×20 electrodos. estadounidenses de m´as de 40 a˜ nos legalmente ciegos.

Scientific American se hace eco de la salida al mercado de Se espera que BrainPort se venda a finales de este a˜ no un dispositivo que permite a los ciegos tener cierta cona unos 10.000 d´olares la unidad. ciencia de su entorno visual.

Los investigadores no saben todav´ıa si la informaci´ on El producto consiste en una “piruleta” con 20×20 eleces transmitida al c´ortex visual o al c´ortex somatosensorial, trodos que se coloca sobre la lengua. El dispositivo se basa que es donde se interpretan los datos t´actiles. Habr´ a que en una primera demostraci´ on de la idea hecha en 2003 por hacer estudios al respecto. Tampoco se aclara qu´e pasa con Wicab, una compa˜ n´ıa de Middleton (EEUU). las personas que ya nacieron ciegas o se quedaron ciegas a El sistema se llama BrainPort y trata, en la medida de corta edad. lo posible, suplir la informaci´ on visual que los dos millones Es de suponer que en el futuro se vaya perfeccionando de nervios ´ opticos transmiten al cerebro. Nuestros ojos no este sistema. ven, en realidad env´ıan la informaci´ on al cerebro y ´este la interpreta en forma de im´ agenes. Si los ojos o los nervios est´ an da˜ nados entonces no llega tal informaci´on y el cerebro no puede elaborar im´ agenes. Por eso se pens´o en el pasado en el implante de electrodos directamente en la regi´ on visual del cerebro (c´ ortex visual) de los invidentes, pero esta t´ecnica es muy invasiva.

Se espera que BrainPort se venda a finales de este a˜ no a unos 10.000 d´ olares la unidad.

En su lugar, este nuevo producto comercial usa los nervios de la lengua para transmitir la informaci´ on al cerebro.

Sobre la lengua se coloca una placa de nueve cent´ımetros cuadrados sobre la que hay una matriz de 400 electrodos que estimulan la lengua, “proyectando” una imagen de 20×20 p´ıxeles. Esta matriz crea un patr´ on de estimulaci´ on el´ectrica basado en la imagen, procesada por una CPU, que env´ıa una c´ amara situada en la montura de unas gafas que porta el invidente. El sistema tiene un mando que permite al usuario controlar el “brillo” de la imagen o hacer zoom. La imagen es en blanco y negro que es traUna supuesta invidente usando BrainPort. ducida a la presencia o no de estimulaci´ on el´ectrica.

Debido a la humedad reinante en la boca el contacto el´ectrico es muy bueno y adem´ as la lengua es bastante senFuentes y fotos: Scientific American, n´ umero de octusible a la electricidad. Como la lengua tiene nervios que bre de la edici´on americana.

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NeoFronteras Trimestral

Medicina

2009 Edici´ on de oto˜ no 87 / 108

MEDICINA

Testosterona y generosidad A mayor testosterona menos generosos somos, pero m´as intenso es nuestro amor por la equidad, incluso pagando un coste.

J. J. Moreno, NeoFronteras

El ser humano cree que es libre y que est´ a en posesi´ on del control de su vida, pero nuestro comportamiento depende de muchos factores, inclu-

so de nuestro nivel hormonal. Es la raz´ on por la cual en algunos estudios de comportamiento se excluyen a las mujeres, porque su respuesta depende mucho del momento del ciclo en el que se encuentren.

Pero las hormonas no afectan s´olo a las mujeres, tambi´en los hombres se ven condicionados por ellas. Hace tiempo un estudio demostraba que por las ma˜ nanas, cuando los niveles de testosterona son altos, los agentes comerciales registraban m´as beneficios, pero ese estudio no pudo establecer una clara conexi´on causa-efecto.

Ahora Karen Redwine de Whittier College en California puede afirmar que efectivamente la testosterona hace que los hombres sean m´as taca˜ nos. Esta investigadora y Paul Zak del Claremont Graduate University en California administraron testosterona a 25 estudiantes voluntarios y comprobaron el efecto que ten´ıa en su grado de generosidad. A todos ellos se les administr´o adem´as un placebo sin

la hormona en una de las rondas para tener una l´ınea base de control. Ni los participantes ni los investigadores sab´ıan qu´e estudiantes hab´ıan ingerido y cu´ando la hormona hasta despu´es de haber realizado todas las pruebas.

Las pruebas consist´ıan b´asicamente en jugar al juego del ultim´ atum.

En ´el dos oponentes se disponen a apropiarse de un dinero procedente de un monto determinado proporcionado por los investigadores. El proponente ofrece un reparto a su antojo al otro y si el segundo acepta se queda cada uno con lo que dice ese reparto. Si el segundo no est´a de acuerdo con el reparto ninguno se lleva el dinero. En este caso en concreto se trataba de repartir 10 d´olares y cada participante jugaba en ambos papeles con otros a trav´es de un sistema inform´ atico que garantizaba el anonimato, tanto bajo los efectos de la hormona como s´ olo bajo el efecto del placebo.

Por una lado la testosterona empuja a los hombres a ser menos generosos, pero por otro los empuja a demandar repartos m´ as equitativos.

Analizando los resultados, los investigadores pudieron comprobar que efectivamente la potente hormona ten´ıa efecto sobre los resultados del juego. En promedio la testosterona produc´ıa una reducci´ on en la generosidad del 27 %, ya que la oferta del proponente al contrario ca´ıa de 2,15$ a 1,57$.

Una variedad m´ as potente de testosterona la DHT (dihidrotestosterona) produjo un impacto a´ un mayor.

Los hombres que portaban altos niveles de ella en sangre ofrec´ıan s´ olo 55 centavos de los 10 d´ olares en promedio, mientras que los que ten´ıan menos de esta hormona ofrec´ıan 3,65$ en promedio.

Adem´as, la DHT estaba asociada con una mayor propensi´on a castigar al contrario. Los hombres con altos niveles de esta hormona rechazaban ofertas de 4 d´olares de los 10 del monto, mientras que los que ten´ıan bajos niveles s´ olo castigaban por debajo de los 2,15$ en promedio.

Por una lado la testosterona empuja a los hombres a ser menos generosos, pero por otro los empuja a demandar una mayor parte del dinero aunque fuera pagando un coste por ello (no recibir nada) para castigar al proponente. Pero el rechazo de ofertas poco generosas hace que se fuercen repartos m´ as equitativos.

Un factor biol´ogico importante en

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la din´amica de la testosterona a tener en cuenta es el papel de la hormona oxitocina. Esta otra hormona influye positivamente en la generosidad. Un estudio de 2007 del grupo de Zak encontr´o que la oxitocina aumenta la generosidad en un 80 %. Seg´ un Redwine la testosterona bloquea el efecto de la oxitocina en el cerebro. “Puede que la creaci´on de estos machos alfa se deba a la inhibici´on de la oxitocina”, afirma.

Fuentes y referencias:: New Scientist.

Juego del ultim´atum en NeoFronteras.

Foto cabecera: Departamento de justicia de EEUU.

NeoFronteras Trimestral

Medicina

2009 Edici´ on de oto˜ no 88 / 108

MEDICINA

Curaci´on de paraplejia en ratas Una terapia con c´elulas madre permite curar ratas con lesiones medulares cervicales y allana el camino a los ensayos en humanos.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Foto: University of California - Irvine.

Cuando nos cuentan las terribles estad´ısticas de los accidentes de tr´ afico o de los accidentes laborales no nos suelen decir que algunas veces las v´ıctimas que sobreviven quedan en muy malas condiciones. Una de las situaciones m´ as dram´ aticas es cuando el enfermo queda parapl´ejico, casi siempre con escasas o nulas expectativas de curaci´on.

B´ asicamente la m´edula espinal queda da˜ nada a alguna al-

tura espec´ıfica de la columna vertebral y la parte del cuerpo que queda por debajo pierde comunicaci´on con el cerebro, apareciendo entonces la par´alisis. De este modo, el enfermo pierde el control sobre los esf´ınteres, su capacidad sexual, su capacidad motora. . . Si el da˜ no se produce muy arriba, en las v´ertebras del cuello, las consecuencias son devastadoras, la v´ıctima se queda tetrapl´ejica y, a veces, incluso ni siquiera puede respirar por s´ı misma. Se convierte en una cabeza pegada a un cuerpo inerte que no siente ni controla.

La situaci´on para algunas de estas personas es demasiado triste y penosa, y pueden entrar en depresi´ on e incluso pedir la eutanasia en vista de las nulas esperanzas que tienen de recuperaci´on.

De este modo, el gran invento evolutivo de la notocorda, aparecido hace unos 550 millones de a˜ nos, y que dio lugar a Pikaia o, m´as tarde, a Haikouella y todos los cordados y vertebrados que vinieron despu´es, se convierte en una maldici´on en caso de lesi´on medular.

Las ratas que recibieron tratamiento recuperaron en un 98 % de su capacidad motora, frente a s´ olo un 38 % de las que no lo recibieron.

Cualquier descubrimiento m´edico en este campo, pese a que se tarda muchos a˜ nos en poderse aplicar en humanos, supone un rayo de esperanza para estas personas. Tambi´en merece la pena sacrificar unas ratas de laboratorio o usar c´elulas madre si con ello se avanza en m´etodos de curaci´on.

Cuando hace unos a˜ nos se dio el estallido en la investigaci´ on sobre c´elulas madre enseguida se pens´ o en utilizarlas en terapias para la curaci´ on de paraplejias. Desde entonces se han hecho avances prometedores en este campo (alguno cubierto por NeoFronteras), con resultados positivos en la curaci´ on de par´ alisis en ratas.

En enero pasado la FDA norteamericana dio permiso para aplicar este tipo de t´ecnicas a humanos con lesiones medulares localizadas en las v´ertebras tor´ acicas, pero no sobre las cervicales debido a que los ensayos preliminares en ratas no se hab´ıan completado.

Ahora Hans Keirstead, de la Universidad de California en Irvine, y su equipo publican en Stem Cells sus resultados al respecto, que completan esos ensayos y son bastante prometedores. Esperan que la FDA autorice pronto los ensayos cl´ınicos en personas con lesiones medulares en las cervicales, enfermos que representan el 52 % del total en este tipo de lesiones y los que peores condiciones de vida tienen.

Seg´ un Keirstead la terapia practicada en los roedores “fue fenomenal”. Dice que si s´ olo una fracci´ on de esos beneficios se da en humanos ya ser´ıa un logro importante.

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En los experimentos se practicaron lesiones medulares a un grupo de ratas a la altura del cuello. Una parte no recibi´o ning´ un tratamiento y las dem´as un tratamiento con c´elulas madre. Las primeras s´olo recuperaron un 38 % de su capacidad motora, frente al 97 % en las tratadas.

Utilizaron unas c´elulas madre embrionarias denominadas oligodendrocitos. Estas c´elulas crean mielina, que es el aislante el´ectrico natural que se utiliza en las fibras nerviosas. Si no hay mielina no se puede transmitir el impulso nervioso correctamente.

Este grupo de investigadores descubri´o que estas c´elulas no s´olo produc´ıan mielina, sino que adem´as evitan que los tejidos nerviosos mueran, disparan la regeneraci´ on del mismo y suprimen la respuesta inmunitaria, provocando un aumento de las mol´eculas anti-inflamatorias. Estas c´elulas crean, por tanto, un ambiente curativo en la m´edula espinal.

Keirstead es codirector del Sue & Bill Gross Stem Cell Research Center y profesor del Reeve-Irvine Research Center, centro este u ´ltimo nombrado en honor de Christopher Reeve, actor que quedo tetrapl´ejico tras un accidente h´ıpico.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

V´ıdeo.

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Medicina

2009 Edici´ on de oto˜ no 89 / 108

MEDICINA

´ Exito de vacuna contra el c´ancer en ratones Una vacuna contra el c´ancer en forma de implante del tama˜ no de una u˜ na es la primera en tener ´exito eliminado tumores en mam´ıferos.

J. J. Moreno, NeoFronteras

su sistema inmunitario. Por ello, desde hace a˜ nos se sue˜ na con ense˜ nar al cuerpo del propio paciente a reconocer las c´elulas cancerosas como ajenas y que luche contra ellas de una manera m´as efectiva.

Una nueva v´ıa para el tratamiento contra el c´ ancer parece haberse abierto gracias a un estudio realizado en la Universidad de Harvard. Consiste en un disco de pol´ımero implantado bajo la piel y que, impregnado de unos compuestos, reprograma la respuesta inmunitaria del organismo frente a las c´elulas cancerosas. De este modo es el sistema inmunitario el que se encarga de eliminar el tumor.

En ensayos con ratones se consigui´o eliminar melanomas con este m´etodo.

Seg´ un David J. Mooney el resultado muestra el poder de la ingenier´ıa aplicada a la inmunolog´ıa.

El implante de pol´ımero. Foto: Omar Ali, Harvard University.

Junto a Glenn Dranoff del Dana-Farber Cancer Institute y otros colaboradores, este investigador trata de dise˜ nar una vacuna efectiva contra el c´ a ncer aplicable a humanos.

Hasta ahora los tratamientos contra el c´ ancer son bastante brutales, b´ asicamente consisten en eliminar las c´elulas Muchas c´elulas cancerosas se libran de ser atacadas de crecimiento r´ apido. Por esta raz´ on los pacientes some- por el sistema inmunitario. Esta v´ıa trata de redirigir este tidos a quimioterapia pierden el cabello, a veces las u˜ nas sistema para que ataque el tumor y as´ı conseguir curar al y sufren muchos trastornos, incluido el debilitamiento de paciente de una manera m´as efectiva y menos traum´ atica.

Este nuevo sistema consigue activar a la vez la respuesta contra las c´ elulas cancerosas y desactivar los mecanismos que evitan un ataque hacia las c´ elulas propias del cuerpo.

En las vacunas convencionales contra el c´ ancer que se han ensayado hasta ahora se extraen c´elulas del sistema inmunitario y se las reprograman en el laboratorio para que ataquen las c´elulas tumorales. M´ as tarde se reinyectan estas c´elulas reprogramadas en el cuerpo del paciente.

Sin embargo, en los experimentos realizados el 90 % de estas c´elulas suelen desaparecer antes de que tengan un efecto significativo sobre el tumor.

En este caso se ha utilizado una aproximaci´ on diferente. Se implanta en el paciente (en este caso en un modelo animal) un disco de pol´ımero biodegradable de 8,5 mm que libera citoquinas, unos compuestos que llaman a unos mensajeros del sistema inmune denominados c´elulas dendr´ıticas. El disco es adem´ as altamente permeable a las c´elulas del sistema inmunitario.

Estas c´elulas entran por los poros del implante donde son expuestas a ant´ıgenos espec´ıficos pertenecientes al tumor que se desea eliminar. Entonces, las c´elulas dendr´ıticas informan a los nodos linf´ aticos, desde donde se env´ıan c´elulas T que atacan las c´elulas tumorales.

Recordemos que el cuerpo tiene un el sistema inmunitario para luchar contra los agentes externos, por eso

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tambi´en cuenta con mecanismos que eviten el ataque a las c´elulas normales del cuerpo. Si estos mecanismos fallan se puede dar una enfermedad autoinmune. Por esta raz´ on las c´elulas cancerosas pasan a veces inadvertidas para el sistema inmunitario, porque ´este no quiere arriesgarse a atacar a algo que considera propio.

Este nuevo sistema consigue activar a la vez la respuesta contra las c´elulas cancerosas y desactivar los mecanismos que evitan un ataque hacia las c´elulas propias del cuerpo.

Las ventajas del sistema son grandes comparadas con la cirug´ıa o la quimioterapia, pero adem´as se podr´ıa usar en combinaci´on con las terapias existentes en la actualidad. Como s´olo se atacan las c´elulas cancerosas se evitan los efectos secundarios en las dem´as partes del cuerpo.

Adem´as, al igual que las vacunas corrientes contra bacterias y virus, genera una respuesta inmunitaria prolongada en el tiempo.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Art´ıculo original (resumen).

NeoFronteras Trimestral

Neurolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 90 / 108

NEUROLOG´ IA

“Minority report” econ´omico Un grupo de neurocient´ıficos sostiene que es posible predecir si una persona romper´a una promesa econ´omica en el futuro.

J. J. Moreno, NeoFronteras

El la pel´ıcula “Minority report” se especulaba con la capacidad de predecir un delito bas´ andose en la presunci´ on de que las personas somos m´ aquinas deterministas. De este modo, se pod´ıa detener a un individuo incluso antes de cometer un delito. En esa pel´ıcula se centraban en delitos graves, como los asesinatos, que adem´ as son actos que tienen mayor fuerza dram´ atica. Pues bien, para delitos menores de car´ acter econ´ omico ya ser´ıa posible.

Al menos eso parece desprenderse de una investigaci´ on reciente.

Quiz´ as usted sea una persona intuitiva y sepa ver los peque˜ nos detalles en el rostro de su interlocutor que delaten que le va traicionar. Es decir, que en el mismo momento en el

que supuestamente le est´a prometiendo algo, esa persona ya tiene pensado romper esa promesa. Esta capacidad puede ser muy u ´til en el mundo de los negocios o en el voluble mundo sentimental. Pero si no es as´ı, y no cuenta con esta habilidad, quiz´as pueda delegar esta intuici´on en una m´aquina de resonancia magn´etica nuclear funcional, que adem´as ser´a mucho m´as fiable.

Unos cient´ıficos de la Universidad de Zurich afirman haber descubierto los mecanismos fisiol´ogicos del cerebro que est´ an por debajo de las promesas rotas. Seg´ un ellos ciertos patrones de actividad cerebral predicen si alguien romper´ a una promesa.

El estudio ha sido realizado por Thomas Baumgartner, Ernst Fehr y Urs Fischbacher, y se public´o en Neuron el pasado d´ıa diez.

La capacidad de elaborar promesas es uno de los comportamientos humanos que incentivan la cooperaci´ on, la confianza y el compa˜ nerismo.

Aunque generalmente no se tiene una obligaci´ on legal de cumplirlas, forman parte de la vida diaria cotidiana y de situaciones de intercambio econ´omico. No obstante, las promesas no sola-

mente se mantienen, sino que algunas veces, lamentablemente, se rompen.

Los incentivos econ´omicos para enga˜ nar son de hecho ubicuos en la sociedad humana moderna y las promesas pueden romperse f´acilmente en escenarios de intercambio econ´ omico. La gente de negocios, pol´ıticos, diplom´aticos, abogados y las personas corrientes no siempre se comportan honestamente, como los recientes esc´andalos financieros han demostrado dram´aticamente en los u ´ltimos tiempos.

A pesar de la ubicuidad de este comportamiento en la vida humana, se conoce muy poco acerca de los mecanismos fisiol´ogicos que hay por debajo de este fen´omeno. Para comprender mejor este comportamiento, el grupo de investigadores antes mencionado llev´o a t´ermino una serie de experimentos de interacci´on social mientras se analizaba la actividad cerebral de los voluntarios que participaron. Se trataba de plantear situaciones en las que la ruptura de una promesa llevase a un beneficio econ´omico para el que romp´ıa la promesa y a un costo para su v´ıctima.

La actividad cerebral de determinadas regiones delataron a los deshonestos incluso antes de que rompieran su promesa.

En el juego, un inversor ten´ıa que confiar en otro para invertir dinero real en un trato. Depositar la confianza en el otro le pod´ıa reportar cinco veces el dinero invertido, pero a riesgo de que el otro se viera tentado a no compartir las ganancias y quedarse con todo.

Los resultados mostraron que hab´ıa un aumento de la actividad cerebral en las ´ areas del cerebro dedicadas al procesamiento de las emociones y control cuando se romp´ıa una promesa. Las regiones delatoras fueron, en concreto, el c´ ortex dorsolateral, el c´ ortex anterior del c´ıngulo y la am´ıgdala. Este patr´ on de actividad ce-

rebral sugiere que la ruptura de promesas dispara un conflicto emocional en el deshonesto debido a la supresi´on de la respuesta honorable.

El hallazgo m´as importante del estudio fue que los investigadores fueron capaces de predecir el comportamiento deshonesto de los participantes a partir del patr´on de actividad. De hecho, los sujetos que mantuvieron las promesas y aquellos que finalmente las rompieron actuaron de exactamente la misma manera cuando la promesa fue hecha: en ambos casos juraron mantener su palabra. Pero la actividad cerebral delat´o a los que finalmente las rompieron. Las mismas regiones an-

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tes mencionadas delataron a los deshonestos incluso antes de romper la promesa.

Aunque en otros estudios se mostr´o que se puede delatar a los mentirosos o deshonestos con este tipo de t´ecnicas, este trabajo es el primero en mostrar que se puede predecir ese tipo de comportamientos.

Seg´ un Thomas Baumgartner el hallazgo indica que la actividad cerebral es capaz de delatar las intenciones malevolentes en un momento anterior al de cometer el acto deshonesto. Este resultado, seg´ un ´el, permite especular que la medida de esta actividad podr´ıa aplicarse en un futuro (distan-

NeoFronteras Trimestral te), no s´ olo para atrapar a los culpables, sino incluso para prevenir futuros comportamientos criminales o fraudulentos de manera similar a la relatada en “Minority Report”.

De este modo se podr´ıan utilizar este tipo de t´ecnicas, seg´ un Baumgartner, para decidir si pone o no en libertad provisional a un preso.

“Hemos descubierto elementos cr´ıticos a nivel neuronal sobre la rupturas de promesas”, dice Ernst Fehr.

A˜ nade que, a la luz del significado que las promesas tienen en la vida cotidiana, este hallazgo ofrece la posibilidad de que seamos capaces de utilizar la comprensi´ on de la fisiolog´ıa cerebral para fomentar un comportamiento

Neurolog´ıa m´ as social.

Sin embargo, una cosa es ver el futuro y otra distinta saber (y bien) las malas intenciones presentes. Estos investigadores admiten que el estudio de la actividad cerebral no predice necesariamente que el individuo intentar´ a romper la promesa en el futuro y adem´ as admiten tambi´en que el m´etodo puede fallar a la hora de reconocer falsas promesas.

Otro factor que quiz´as se haya pasado por alto sea que el conflicto emocional quiz´as s´olo se d´e en personas con cierta conciencia moral sobre sus actos. Un psic´opata sin ning´ un remordimiento, o un mentiroso patol´ogico, quiz´ as pasasen holgadamente este ti-

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2009 Edici´ on de oto˜ no 91 / 108

po de pruebas al no sufrir ning´ un conflicto emocional. De ser as´ı estar´ıamos dando v´ıa libre a las peores personas.

Aunque siempre nos quedar´ a la duda sobre qu´e porcentaje de pol´ıticos pasar´ıa este tipo de pruebas cuando prometen su programa electoral, o juran la constituci´on y leyes de su pa´ıs una vez son elegidos por el incauto pueblo. Bueno, tal vez, todos pasar´ıan la prueba.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Art´ıculo original (resumen).

Decisiones cerebrales predecibles.

Foto: Minority Report.

NeoFronteras Trimestral

Psicolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 92 / 108

PSICOLOG´ IA

El valor de decir “lo siento” Una disculpa tiene m´as efecto a la hora de perdonar a una compa˜ n´ıa por no dar un buen servicio que la compensaci´on econ´omica.

J. J. Moreno, NeoFronteras

A veces la investigaci´ on cient´ıfica proporciona datos positivos sobre las personas, sobre nuestra naturaleza. No todos los factores humanos que nos rodean son malos, aunque un solo acto malvado tiene tanto impacto que parece borrar miles de acciones buenas.

Por ejemplo, vimos una vez en esta web c´ omo la felicidad es contagiosa, no solamente hacemos m´ as felices a nuestros amigos si estamos contentos, sino adem´as a los amigos de nuestros amigos que no conocemos.

La vida cotidiana, sobre todo en las ciudades, puede ser un poco dura, inhumana. Las personas hemos inventado reglas de cortes´ıa, no por capricho o herencia cultural (que tambi´en), sino sobre todo porque nos permite tener mejor relaci´ on con los dem´ as. Es como el valor de dar las gracias, o de decir “lo siento” cuando cometemos una ofensa o error con alguien.

Ahora unos economistas han demostrado precisamente el valor de decir “lo siento”. Quiz´ as podamos creer que decir “lo siento” nos sale muy barato y que total a la otra persona le da igual, pero no es as´ı. Seg´ un este estudio muchas veces los ofendidos prefieren una disculpa a una compensaci´ on econ´ omica, al menos si se trata de una compa˜ n´ıa comercial.

La situaci´ on funciona aunque el que reciba la disculpa raras veces le sea dada por exactamente la misma persona que hizo la ofensa.

El estudio fue realizado por investigadores de la Escuela de Econom´ıa de Nottingham que quer´ıan saber si aquellos clientes que hab´ıan sido maltratados alguna vez segu´ıan si´endolo despu´es de recibir una disculpa. Encontraron que la gente es dos veces m´ as proclive a perdonar si recib´ıan una disculpa que si recib´ıan dinero.

Dr Johannes Abeler coautor del trabajo dice que los resultados demuestran que las disculpas adem´ as de efectivas salen baratas. “Sabemos que frecuentemente las compa˜ n´ıas contratan empleados que tienen como trabajo precisamente el disculparse en nombre de la compa˜ n´ıa frente a clientes que ha sido ofendidos”, dice Abeler.

Uno puede pensar que el cliente ofendido cree que la disculpa le sale gratis a la compa˜ n´ıa y que por tanto no la tendr´ a en cuenta o la ignorar´ a, pero no es as´ı. Esta investigaci´ on muestra que, sorprendentemente, las disculpas realmente influyen en el comportamiento del cliente, incluso m´ as que una compensaci´ on econ´ omica.

“La gente no se da cuenta de que est´ a tratando con c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

un experto en disculpas en lugar de un individuo que genuinamente se siente avergonzado. Parece ser que disculparse dispara en el cliente un acto instintivo de perd´ on, un instinto que es dif´ıcil de superar racionalmente”, a˜ nade Abeler.

Los investigadores trabajaron para una compa˜ n´ıa responsable que efect´ ua unas 10.000 ventas mensuales en eBay, controlando tanto las realimentaciones negativas como neutras.

A algunos clientes se les ofreci´o una disculpa en recompensa por retirar sus comentarios negativos del sistema, mientras que a otros se les ofrec´ıa 2,5 ´o 5 d´olares.

La simple disculpa culpaba al fabricante por el retraso en la entrega a˜ nadiendo: “Lo sentimos mucho y queremos disculparnos por esto.”

A los que se les ofrec´ıa una compensaci´on econ´ omica se les dec´ıa. “Como un gesto de buena voluntad le ofrecemos 5 d´olares si considera retirar su evaluaci´on.”

Como los clientes no ten´ıan ni idea de estar participando en un experimento, sus comportamientos fueron completamente naturales y sencillos. Un 45 % de ellos retir´ o su evaluaci´on en respuesta a las disculpas, mientras que s´ olo un 23 % lo hizo a cambio de la compensaci´on econ´ omica.

“Sabemos que frecuentemente las compa˜ n´ıas contratan empleados que tienen como trabajo precisamente el disculparse en nombre de la compa˜ n´ıa frente a clientes que ha sido ofendidos” Adem´as, el estudio descubri´o que cuanto mayor era el precio de la adquisici´on los clientes estaban menos dispuestos a perdonar a cambio de la compensaci´on econ´ omica.

Pero esto no ocurr´ıa cuando se recib´ıan las palabras m´ agicas: ¡Lo siento!

Los investigadores apuntan a que es interesante hacer notar que el sistema iba en contra del funcionamiento de la disculpa, pues se recib´ıa “fr´ıamente” por parte de una compa˜ n´ıa y no cara a cara por parte de una persona real.

Esto significar´ıa que la disculpa no necesita ser sincera para que funcione y que es mejor que una compensaci´ on econ´omica, as´ı que puede que sus efectos hayan sido infraestimados.

En este punto asaltan m´ ultiples ideas y comentarios, as´ı como relaciones con otros resultados publicados por aqu´ı, pero al final s´olo queremos pedir disculpas sinceras a todo lector de NeoFronteras que alguna vez se haya sentido ofendido en este sitio web, no era la intenci´on del que escrib´ıa, sabemos que por aqu´ı no somos perfectos.

Gracias por seguir leyendo.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

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Psicolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 93 / 108

PSICOLOG´ IA

Belleza y honestidad Seg´ un un estudio las personas atractivas son m´as honestas porque se sienten m´as vigiladas. res. La idea era saber c´omo influ´ıa esto en la decisi´ on de si deb´ıan de confiar o no en el reparto del otro.

El atractivo de los estudiantes fue puntuado de dos maneras. Una manera consist´ıa en que cada participante era preguntando sobre su propia belleza en una esca˜ na del 1 al 7. La segunda mediante lo que contestaban los miembros de un grupo externo de otros 10 estudiantes sobre la belleza de los participantes.

Los participantes puntados como m´as atractivos por el grupo independiente confiaron m´as frecuentemente en el juego de reparto cuando se les dec´ıa que el contrincante pod´ıa ver su foto que cuando no les dec´ıa eso. Comparando con las partidas an´onimas, cuando pod´ıan “ser vistos”, el tercio m´as guapos confiaron un 69 % m´as frecuentemente, mientras que el tercio m´as feo confiaron un 31 % menos frecuentemente.

Este resultado se mantiene bajo el sistema de puntuaci´on del grupo independiente, pero no para el sistema de autopuntuaci´on, aunque ambos sistemas estaban correlaLa gente considera que las personas atractivas son m´as dig- cionados. Para DeBruine esta diferencia sugiere que las nas de confianza y honestas que las otras, al menos as´ı es personas no est´an pensando expl´ıcitamente acerca de su en las pel´ıculas. Adem´ as, las personas atractivas suelen ga- propio atractivo cuando act´ uan. “Es m´as bien un proceso nar m´ as dinero porque desempe˜ nan cargos mejor pagados de aprendizaje”, dice. “La gente atractiva aprende que la y de m´ as responsabilidad, ¿por qu´e? interacci´on cara a cara puede ser mejor que la interacci´ on Ahora unos psic´ ologos informan que esta diferencia en v´ıa tel´efono.” el tratamiento puede deberse a que las personas atractivas se comportan de esa manera porque saben que son “No depende de lo que pienso acerca de mi observadas. misma, depende m´ as bien de c´ omo imagino lo Psic´ ologos y economistas saben desde hace tiempo que que los otros piensan acerca de m´ı” las personas act´ uan de diferente manera si son observadas o no. En los juegos econ´ omicos de reparto los sujetos de Ragan Petrie, de George Mason University en Fairfax estudio se comportan de una manera m´ as generosa cuan- (Virginia), est´a de acuerdo con el estudio y no se sorprendo los investigadores colocan una foto con unos ojos. Ya de de que bajo el sistema de autopuntuado las cosas sean vimos en NeoFronteras hace tiempo el sistema que emplea- diferentes. “No depende de lo que pienso acerca de mi misron en un departamento de Psicolog´ıa para que sus miem- ma, depende m´as bien de c´omo imagino lo que los otros bros contribuyeran econ´ omicamente cada vez que tomaban piensan acerca de m´ı”, dice. caf´e, y que consist´ıa b´ asicamente en colocar la fotocopia Es f´acil de imaginar que alguien atractivo, y acostumde una fotograf´ıa con unos ojos justo detr´ as de la cafetera. brado a sentir la mirada de los dem´as, termine por asumir Como la sociedad trata a los humanos atractivos de que est´a siendo “m´as vigilado” que los otros, y aprenda al diferente manera que a los dem´ as, la psic´ ologa Lisa De- cabo del tiempo a comportarse m´as honestamente. Pero Bruine, de la Universidad de Aberdeen (RU), y sus cola- seguro que todos conocemos excepciones a esta supuesta boradores se preguntaron si el efecto de sentirse mirados regla y sabemos de personas feas que son honestas y de depende del aspecto del sujeto. guapos impresentables. Quiz´as un guapo se puede permiPara averiguarlo los investigadores reclutaron a 78 es- tir ciertos lujos que a otros no se le perdonar´ıan, o quiz´ as tudiantes de psicolog´ıa de su universidad para que jugaran el resultado de este estudio s´olo se puede aplicar cuando a un juego econ´ omico. A los estudiantes se les daba a elegir s´olo hay dinero de por medio. entre dividir una suma de dinero por la mitad y repartir O puede que a veces crean que no los ve nadie. el resultado con otro o confiar en que el oponente divida Estos investigadores publican este estudio en el n´ ume(no necesariamente por la mitad) una suma superior. Ca- ro de noviembre de la revista Evolution and Human Behada jugador podr´ıa, en teor´ıa, ganar m´ as dinero si confiaba vior. en el “oponente” con el que supuestamente jugaba.

Para determinar el efecto de estar bajo observaci´on, los Fuentes y referencias: investigadores tomaron una foto a cada participante y se Noticia en Science. les dijo que el adversario podr´ıa algunas veces ver su foto y Unos ojos vigilantes hacen actuar honestamente. otras veces no. La verdad era que el oponente en realidad Foto cabecera por Xiangdian, v´ıa Flickr. no exist´ıa y su acci´ on era sustituida por los investigadoJ. J. Moreno, NeoFronteras

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Psicolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 94 / 108

PSICOLOG´ IA

Sinestesia y n´umeros Un tipo de sinest´esicos tiene gran capacidad para recordar fechas seg´ un un estudio. Seg´ un otro estudio la asociaci´on entre n´ umeros y colores de algunos sinest´esicos ser´ıa m´as compleja de la pensado.

J. J. Moreno, NeoFronteras Hay una condici´ on neurol´ ogica muy curiosa denominada sinestesia. Aquellos que la padecen (o disfrutan) tienen sus sentidos cruzados. De hecho sinestesia significa algo as´ı como “sentidos unidos”. Hay muchos tipos de sinestesia, el m´ as com´ un es la sinestesia color-gr´ afico por la cual se ven las letras o los n´ umeros asociados a un color espec´ıfico (no universal). As´ı, a algunos el color siete les parecer´ a azul y la palabra “envidia” naranja. Otros sinest´esicos asocian sonidos a colores o im´ agenes y otros para los que las palabras tienen sabor. La mayor´ıa de los sinest´esicos consideran que su condici´ on es m´ as un don que una enfermedad y no desean perderlo.

La sinestesia podr´ıa ser un “cortocircuito” entre las distintas ´ areas precept´ uales del cerebro. Seg´ un algunos, todos ser´ıamos sinest´esicos al nacer y luego, seg´ un el cerebro madura, las distintas ´ areas dedicadas a los sentidos se ir´ıan especializando. Como residuo en la edad adulta tendr´ıamos restos de esta sinestesia y con ello la capacidad de crear met´ aforas.

Dos nuevos estudios sobre la sinestesia se han publicado recientemente. El primero de ellos muestra que las personas que perciben los n´ umeros visualmente como patrones espaciales tienen mejor memoria para las fechas y eventos del pasado que la gente que no tiene esa condici´ on.

La sinestesia espacio-temporal es una condici´ on neurol´ ogica en la que los sentidos se mezclan de una manera inusual. Las personas con esta condici´ on ven los n´ umeros como pertenecientes a un espacio tridimensional.

De este modo pueden, por ejemplo, ver el a˜ no 1999 m´ as lejano que 2005 en el espacio, otros ven los a˜ nos con formas tridimensionales o escaleras de caracol, o ven a los meses formando un c´ırculo. Esta respuesta visual a los n´ umeros es involuntaria y estas perso-

nas pueden no ser conscientes durante a˜ nos de esta condici´on que muchos otros no tienen.

Cient´ıficos de la Universidad de Edimburgo (RU) han estudiado recientemente a personas con sinestesia espacio-temporal, encontrando que tienen mejor memoria que otras personas sin la condici´on.

Julia Simner y sus colaboradores sometieron a diez de estos voluntarios a una bater´ıa de tests que requer´ıan recordar las fechas de un centenar de eventos sucedidos entre 1950 y 2008.

Para poder comparar los resultados hicieron lo mismo con un grupo de control cuyos componentes no ten´ıan esta sinestesia espacio-temporal.

Fuente: Wikipedia.

En promedio los sinest´esicos se equivocaban con un error de cuatro a˜ nos, mientras que los del grupo de control lo hac´ıan con un error de ocho a˜ nos. Pero en otras pruebas no relacionadas con fechas no hab´ıa diferencias entre ambos grupos.

Los investigadores sugieren que hay una conexi´on entre la sinestesia espacio-temporal y un s´ındrome similar al que tiene los savant por el cual las personas que lo padecen tienen un recuerdo casi perfecto de eventos ocurridos en sus vidas en cualquier momento del pasado.

Por otro lado, Jamie Ward de la Universidad de Sussex en Brighton (RU) ofrecen otra explicaci´on a por qu´e algunos sinest´esicos pueden encontrar f´acilmente, por ejemplo, un patr´ on de doses dentro de una matriz de cincos. Seg´ un estudios anteriores se

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deber´ıa a que los ven en distintos colores y el patr´on en color emerger´ıa por s´ı solo.

En este caso se valieron de 36 voluntarios con sinestesia con esta capacidad de ver en color ciertos rasgos gr´aficos (n´ umeros o letras) para que identificaran patrones ocultos (ver imagen). Contra todo pron´ostico s´ olo encontraron los patrones ocultos un 40 % de las veces.

Seg´ un la explicaci´on de este investigador los colores no saltan de la imagen autom´aticamente, sino que s´ olo ven los n´ umeros en color si fijan su atenci´on. Cuando los voluntarios se fijaban en la parte de la figura en donde el patr´on estaba oculto lo encontraban f´acilmente (supuestamente resaltado en color), pero cuando su foco de atenci´on con captaba el patr´ on o s´ olo una parte de ´el no lo encontraban (sin un resalte claro en color).

Este no es el u ´nico estudio que cuestiona la visi´on tradicional. Danko Nikoli´c del Instituto Max Planck utiliz´o unas pruebas muy similares en las que hab´ıa sustituido los n´ umeros por caracteres eslavos antiguos que los sinest´esicos no estaban acostumbrados a ver. El ´exito en este caso fue m´ as bien bajo debido a que la asociaci´ on con colores de los n´ umeros y letras ordinarias no funcionaba en este caso.

Seg´ un algunos expertos en el campo estos resultados deber´ıan hacer replantearse la teor´ıa que dice que la sinestesia es un simple “cortocircuito” entre las distintas ´areas precept´ uales del cerebro. Otros disienten de este desaf´ıo al modelo hasta ahora aceptado. ¿Hay alg´ un sinest´esico entre los lectores?

Fuentes y referencias: Art´ıculo original 1 (resumen).

Art´ıculo original 2 (resumen).

Sinestesia t´actil-emocional.

Oigo un color.

NeoFronteras Trimestral

Psicolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 95 / 108

ESPACIO

Revisitando n´umeros y colores Un estudio sugiere que el aprendizaje es una parte clave de la sinestesia.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Alg´ un tipo cruce de los sentidos no es tan raro como parece. Una de cada veinte personas puede asociar sensaciones fuera de lo que se considera normal. Aunque s´ olo unos pocos pueden experimentar asociaciones fuertes que podamos calificar de sinestesia.

Hace muy poco relat´ abamos en NeoFronteras unos resultados acerca de la sinestesia. En concreto, uno de los resultados mencionados versaba acerca de la sinestesia relacionada con la capacidad de ver colores cuando se leen n´ umeros o palabras, sinestesia que adem´ as es la m´ as habitual. En muchos estudios previos se ha mostrado que el cerebro de las personas que experimentan sinestesia es diferente de las personas que no tienen esta condici´ on.

Investigadores de la Universidad de Padua informan ahora en la revista Cortex que el aprendizaje juega un papel importante en la sinestesia, y que puede dar lugar a un comportamiento sinest´esico incluso cuando la persona no es consciente de la experiencia.

Ilaria Berteletti y sus colaboradores sometieron a diversas pruebas a un sinest´esico italiano utilizando el cl´ asico test de de n´ umeros coloreados. Al participante se le mostraba una serie de n´ umeros representados con tinta de distintos colores y se le pregunt´ o sobre

tual (cuando simplemente eran pintados en negro). Lo mismo sucedi´ o cuando los n´ umeros eran representados por puntos como lo son n´ umeros representados en los dados, incluso cuando el participante negaba ver ning´ un color ante la presencia de ese tipo de est´ımulo o este tipo de representaci´ on.

El resultado sugiere que el mero concepto de n´ umero, independientemente de su forma de representaci´ on visual (d´ıgitos ar´abigos o puntos), era suficiente para producir el indicador de comportamiento sinest´esico incluso cuando el participante no era consciente de la experiencia sinest´esica.

Seg´ un Edward Hubbard una vida de experiencias sinest´esicas puede dar lugar a la creaci´on o aprendizaje de asociaciones entre diferentes clases de est´ımulo y no es necesario ser consciente de esas asociaciones para que el comportamiento se vea afectado.

Obviamente, la pega del estudio es que se realizo sobre solamente un caEn este caso el retardo en la res- so, por lo que la estad´ıstica no es muy puesta se toma como prueba de la buena. existencia real y autom´atica de la experiencia sinest´esica.

Fuentes y referencias: Como se podr´ıa predecir, el par- Nota de prensa. ticipante tard´o m´as en nombrar los Art´ıculo original (resumen). colores de los n´ umeros representados Sinestesia y n´ umeros. por sus d´ıgitos ar´abigos tradicionales Sinestesia t´actil-emocional. cuando no concordaban con el color Oigo un color. que ´el dec´ıa que ve´ıa de forma habi- Foto cabecera: NeoFronteras.

el color (real) de dichos n´ umeros. A un sinest´esico para el cual el n´ umero 2 es rojo le ser´a mucho m´as dif´ıcil nombrar su color real si dicho n´ umero est´a pintado en verde que si est´a pintado en rojo y, por tanto, le llevar´a m´as tiempo responder en el primer caso. No podemos mirar directamente a trav´es de la mente de un sinest´esico para saber lo que ve, as´ı que los psic´ologos y neur´ ologos se tienen que valer de, por ejemplo, este tipo de pruebas objetivas.

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General

2009 Edici´ on de oto˜ no 96 / 108

GENERAL

¿Es la ciencia de CSI correcta?

Un cient´ıfico forense discute sobre la verosimilitud de la ciencia que aparece en las series de televisi´on sobre forenses.

J. J. Moreno, NeoFronteras

En televisi´ on abundan desde hace unos a˜ nos las series dram´ aticas sobre forenses. As´ı, a las t´ıpicas series de abogados, polic´ıas y m´edicos se uni´ o una mezcla de todas ellas con unas dosis de ciencia: CSI en tres versiones, NCIS, Crossing Jordan, Bones, Dexter, etc. Pero, ¿es precisa la ciencia que aparece en estas series? ¿Se representa bien el trabajo de estos profesionales? No son preguntas gratuitas si tenemos en cuenta que estas series est´ an entre las m´ as exitosas de televisi´ on y los telespectadores pueden llevarse una impresi´ on err´ onea de la ciencia forense que ven ellas.

En el pasado ya se se˜ nal´ o que esto puede ser un factor importante si hay telespectadores de estas series en los juicios con jurado, pues pueden confundir las pruebas aportadas o demandar una precisi´ on que en la realidad no existe. Otra consecuencia ha sido que algunos criminales han aprendido de estas series y alguna vez han dejado pruebas falsas (colillas de cigarrillos con ADN de cualquiera, por ejemplo) en la escena del crimen.

Robert Shaler ha sido director del programa cient´ıfico forense y profesor de Bioqu´ımica y Biolog´ıa Molecular de Penn State en el campus de Park desde 2005, pero ha sido un cient´ıfico forense durante 40 a˜ nos. Fue el encargado, entre otros casos, de dirigir el reconocimiento de los restos humanos encontrados en las ruinas de las torres gemelas de Nueva York despu´es de ataque del 11 de septiembre.

Este investigador bromea sobre los tacones altos y la ropa de moda elegante que el personaje de Kathryn Willows usa en la serie CSI. Obviamente en la realidad se viste de una manera mucho m´ as pr´ actica en las escenas donde se ha cometido un crimen.

Seg´ un ´el este tipo de series perpet´ uan una serie de incorrecciones o errores entre las cuales la est´etica y los vestidos de moda son los menos

egregios. En general estos errores que se muestran en pantalla llevan a la ciencia m´as all´a de los l´ımites reales o se utilizan gr´aficos de ordenador para hacer una ciencia que simplemente no pueden hacer.

Otro error t´ıpico son los an´ alisis de laboratorio que estas series se tardan horas en realizarse, mientras que en la realidad se tardan d´ıas o semanas en completar.

Los m´etodos que se utilizan para asesinar a la gente en estas series suenos o raLos errores que se muestran en len ser espectaculares, extra˜ ros.

Se puede, por ejemplo, contraer pantalla llevan a la ciencia m´ as la rabia con un tatuaje o un ave caall´ a de los l´ımites reales. rro˜ nera puede dejar caer restos humaun ShaTomar un fotograma realizado por nos en una taza de caf´e. Seg´ nade dramatismo a la seuna c´ amara de vigilancia y ampliar su- ler esto a˜ cesivamente una regi´on de la imagen rie y la adereza con ingredientes eshasta ver detalles que la resoluci´on de tramb´oticos, pero contiene poca cienla propia imagen no puede dar es uno cia. Simplemente adorna la realidad para hacer que encaje con el gui´ on, pede los errores m´as obvios. ro la realidad es mucho m´as aburrida.

En los laboratorios forenses se trabaja con rastros de sangre, restos de ADN relativos a casos de violaci´on, asesinato o robo m´as ordinarios y sencillos que los que aparecen en estas series.

As´ı que seg´ un este investigador si quiere ser forense con s´olo ser un ardiente fan de estas series no le ser´a suficiente para ser un buen forense cient´ıfico. Lo que un futuro estudiante en este campo necesita es una buena base en Biolog´ıa, Qu´ımica, F´ısica y Matem´aticas. Los estudiantes que carezcan de buenas aptitudes para estas ramas b´asicas de la ciencia deber´ıan de optar por una carrera en la abogac´ıa o en la polic´ıa.

Y para aquellos que persiguen la ciencia forense, una clave importante es saber que la realidad no es como aparece en estas series de TV. “Yo Como ejemplo de error Shaler re- he sido un tipo de laboratorio crimicuerda un episodio de NCIS en el cual nal´ıstico, pero nunca fui la persona los crimin´ologos investigan un crimen retratada en televisi´on”, dice Shale. en una pista de patinaje. Gracias a “Esa persona no existe realmente”. unas luces ultravioletas pueden ver un rastro de sangre que est´a embebido en el hielo. Hay m´etodos para hacer que Fuentes y referencias: la sangre se torne fluorescente bajo ese Nota de prensa. tipo de luz, pero por s´ı sola no lo hace. Nota de prensa.

En la realidad hay que pulverizar los V´ıdeo con entrevista al investigador. posibles restos de sangre con agentes Sudores en el CSI. qu´ımicos especiales para que lo haga. Foto cabecera: escena de la serie CSI.

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Tecnolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 97 / 108

TECNOLOG´ IA

Bater´ıas redox en automoci´on Proponen bater´ıas que se recarguen mediante electrolitos fluidos en lugar de directamente con electricidad.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Modelo de automovil con bateria redox. Foto: Hochschule f¨ ur Angewandte Wissenschaften Ostfalia.

En esta carrera que parece haberse desatado en pos de un autom´ ovil que contamine menos se proponen varias ideas.

La principal es la sustituci´ on del motor de explosi´on interna por uno el´ectrico, pero el problema son las bater´ıas. ´ Estas son caras, pesadas, voluminosas, proporcionan poca autonom´ıa y encima tardan mucho en poder ser recargadas. Adem´ as est´ a la man´ıa de tratar de mantener el modelo de negocio de “estaci´ on de servicio” o “gasolinera” en donde uno estaciona para repostar (y de paso paga muchos impuestos indirectos).

Hay soluciones para realizar tramos diarios cortos para llegar al trabajo con un auto el´ectrico, aunque de momento son caras. Un buen candidato para este tipo de tramos diarios ser´ıa la bater´ıa de iones de litio que ya usamos en los dispositivos electr´ onicos. Aunque se tarda varias horas en recargarlas, esto se podr´ıa hacer por las noches, cuando adem´ as hay menor consumo. Pero no hay soluci´on para tramos largos, so pena de pasarse mucho tiempo recargando las bater´ıas en una estaci´ on de servicio tras otra cada pocos kil´ ometros. Y es que, nos guste o no, la gasolina es un m´etodo extremadamente eficaz de almacenar energ´ıa.

Seg´ un unos ingenieros alemanes quiz´ as la soluci´on est´e en la adopci´ on de bater´ıas redox. Este tipo de bater´ıas no se recargar´ıan mediante electricidad, sino mediante electrolito fluido. En las bater´ıas ordinarias unos productos qu´ımicos se transforman en otros produciendo electricidad y el aporte de la misma revierte la reacci´on qu´ımica. Algunos de esos productos qu´ımicos se depositan en forma s´ olida y otros est´ an disueltos. Si de alg´ un modo somos capaces de conseguir que todos los productos est´en en forma l´ıquida podr´ıamos rellenar la bater´ıa de la misma manera que rellenamos el dep´ osito de gasolina, mientras que un segundo subsistema retirar´ıa el electrolito “gastado” para ser regenerado mediante energ´ıa el´ectrica en la estaci´ on de servicio.

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En Alemania planean que haya millones de autom´ oviles circulando para 2020 y el gobierno apoya todo tipo de iniciativas al respecto. Investigadores del Instituto Fraunhofer de Qu´ımica creen que la soluci´on est´a precisamente en las bater´ıas de flujo redox. Estas bater´ıas est´an basadas en electrolitos fluidos y podr´ıan recargarse en cuesti´ on de minutos mediante un simple bombeo. Adem´as, seg´ un Jens Noack, para regenerar el electrolito se podr´ıa utilizar una fuente de energ´ıa renovable como la solar o la e´olica.

El principio de funcionamiento de este tipo de bater´ıas no es nuevo: dos fluidos electrol´ıticos que contienen iones met´alicos fluyen a trav´es de un electrodo poroso de grafito separados por una membrana que permite a los protones pasar a trav´es de ella. Durante el intercambio de carga la corriente fluye entre los electrodos y la bater´ıa proporciona electricidad.

Sin embargo, hasta ahora, la desventaja de este tipo de sistema era que almacenaban bastante menos energ´ıa que una bater´ıa de litio. Un veh´ıculo equipado con bater´ıas redox recorrer´ıa un cuarto de la distancia que uno con bater´ıas de litio, con lo que su hipot´etico conductor tendr´ıa que recargar las bater´ıas cuatro veces m´as frecuentemente.

Estos investigadores han conseguido ahora multiplicar por cinco el rendimiento de este tipo de sistema con lo que igualar´ıa el de las de litio. Incluso ya tienen un prototipo de celda en funcionamiento. S´olo necesitan juntar muchas de estas celdas de una manera efectiva para conseguir una bater´ıa realista. De momento ya est´an comprobando su rendimiento en veh´ıculos a escala 1:5 (ver foto). En los pr´oximos a˜ nos quiz´as consigan un sistema m´as comercial.

Estos investigadores han conseguido ahora multiplicar por cinco el rendimiento de este tipo de sistema con lo que igualar´ıa el de las de litio.

Aunque los investigadores no lo mencionan, tambi´en se podr´ıa hacer la recarga en casa mientras el autom´ ovil est´a en uso diario fuera de la vivienda, tanto mediante energ´ıa solar como con electricidad convencional. Durante el d´ıa dejamos a un dispositivo regenerando electrolito gastado con el que luego, a la ma˜ nana siguiente, rellenamos la bater´ıa. A la vez, en esa ma˜ nana del d´ıa siguiente, extraemos el electrolito gastado para que se regenere durante la nueva jornada. Naturalmente la opci´on solar casera exigir´ıa una casa aislada con suficiente superficie orientada al sol. ¿Se terminar´a imponiendo un impuesto sobre la luz del sol, sobre el litio, sobre los electrolitos o las c´elulas fotovoltaicas? Todo depender´a de la opci´on que finalmente triunfe.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

NeoFronteras Trimestral

Tecnolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 98 / 108

TECNOLOG´ IA

Dispositivo fotomec´anico El objeto con forma de escalera hace de dispositivo fotomec´anico, convirtiendo luz en vibraciones.

Foto: M. Eichenfield.

J. J. Moreno, NeoFronteras

Un dispositivo con forma de escalera realizado en silicio convierte la luz en vibraciones y vice versa de un modo altamente eficiente. Esto puede parecer un resultado un tanto extra˜ no, pero podr´ıa alg´ un d´ıa abrir la puerta a una nueva f´ısica y sea un elemento clave en microcircuitos ´opticos similares a los circuitos microelectr´ onicos que forman los chips de nuestros ordenadores actuales.

Aunque el efecto es normalmente muy peque˜ no la luz ejerce una fuerza sobre los objetos en los que incide. En a˜ nos recientes los f´ısicos han explotado estas fuerzas en objetos microm´etricos, As´ı por ejemplo, hace 4 a˜ nos un equipo de investigadores del Caltech liderado por Kerry Vahala mostr´ o que la luz que se escapaba de una fibra optica era capaz de hacer vibrar a un peque˜ ´ no disco de vidrio. Hace dos a˜ nos Daniel Gauthier de Duke University y sus colaboradores mostraron c´ omo una fibra ´optica

vibraba al paso de la luz por su interior.

Ahora Oskar Painter, Matt Eichenfield, y sus colaboradores del Caltech han dado un paso m´as all´a. Juntoi a Vahala han conseguido dise˜ nar un dispositivo que aumenta el efecto en varios ´ordenes de magnitud, abriendo el camino a su aplicaci´on potencial en microchips ´opticos en los que vibraciones de baja frecuencia o microondas controlen se˜ nales ´opticas de alta frecuencia y vice versa. El dispositivo combina dos campos: fot´onica y fon´onica.

Durante m´as de una d´ecada los f´ısicos han estado desarrollando materiales denominados cristales fot´onicos. En ellos se practicaban agujeros a un material a la manera en la est´an dispuestos los ´atomos en una red cristalina dando lugar a nuevas propiedades ´opticas que el material de partida no ten´ıa. De la misma manera que los electrones al moverse por un conductor son influenciados por la red cristalina los fotones sufren un efecto parecido en estos cristales fot´onicos. Como resultado s´olo ciertas longitudes de onda se pueden propagar f´acilmente por ellos.

Tambi´en se pueden hacer cristales fon´onicos de tal modo que unos agujeros dispuestos adecuadamente alteren la propagaci´on de fonones o vibraciones sonoras.

Estos investigadores consiguieron crear un h´ıbrido de cristal fon´onico-fot´onico consistente en un peque˜ no puente de silicio de menos de una micra de ancho y 20 micras de largo. Practicaron agujeros rectangulares sobre ´el hasta obtener una estructura similar a la de una escalera de mano. Los agujeros centrales estaban m´as cerca unos de otros para as´ı atrapar la luz y las vibraciones de la misma longitud de onda pero muy diferentes en frecuencia. Entonces los investigadores iluminaron el dispositivo con luz y analizaron la luz reflejada por el sistema. Como hab´ıan predicho se produc´ıa una absorci´on a una frecuencia espec´ıfica, lo que significaba que esa longitud de onda luminosa era atrapada por el dispositivo.

Este dispositivo podr´ıa tener un mont´ on de aplicaciones pr´ acticas, pudi´ endose utilizar microondas o vibraciones para controlar se˜ nales o ´pticas.

Pudieron adem´ as comprobar que se emit´ıan microondas cuya frecuencia se correspond´ıa con las vibraciones atrapadas por el dispositivo. Por tanto, convert´ıa parte de la luz incidente de una frecuencia luminosa determinada en microondas de frecuencia m´ as baja.

Lo interesante de este logro es que la conversi´ on de luz en vibraciones es mucho m´ as eficiente que en dispositivos anteriores. Normalmente se usan metros de fibra ´optica y l´ aseres de milivatio de potencia, mientras que en este caso se tiene un dispositivo con un tama˜ no del orden de micras

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y una potencia de microvatio.

Este dispositivo podr´ıa tener un mont´on de aplicaciones pr´acticas, pudi´endose utilizar microondas o vibraciones para controlar se˜ nales ´opticas y as´ı tener interruptores ´opticos, filtros, mezcladores y microcircuitos ´opticos.

Fuentes y referencias: Nota de prensa.

Noticia en Science.

Art´ıculo original (resumen).

NeoFronteras Trimestral

Tecnolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 99 / 108

TECNOLOG´ IA

Los peces inspiran campos e´olicos Una configuraci´on compacta de aerogeneradores de eje vertical genera m´as energ´ıa por hect´area que los sistemas tradicionales.

J. J. Moreno, NeoFronteras

de su mismo tipo alrededor. Si se tuviera en cuenta esto, los parques e´olicos podr´ıan ser m´as peque˜ nos que los actuales y a´ un as´ı proporcionar´ıan la misma potencia.

Con un aerogenerador convencional se puede extraer un 50 % de la energ´ıa del viento al que est´a expuesto, pero esta eficacia se reduce mucho cuando en un parque e´ olico tenemos que ponerlos separados unos de otros. Para asegurarse que el parque genere un 90 % de la energ´ıa que generar´ıa si cada turbina estuviera aislada cada una de ellas debe de estar separa una distancia 10 veces superior al di´ametro de la h´elice. Para palas que formen un rotor con un di´ametro de 100 metros, por ejemplo, esa distancia debe de ser de 1 km.

Unos aerogeneradores menos habituales son los de eje vertical, de los cuales hay varios tipos. Estas turbinas recuerdan de alguna manera las cuchillas de las segadoras manuales de c´esped, pero con el eje de giro dispuesto verticalmente. Individualmente estos generadores son menos eficientes que los de eje horizontal. Sin embargo son mucho m´as efectivos cuando se sit´ uan unos junto a otros.

Ahora Robert Whittlesey y John Dabiri, ambos del MIT, han estudiado cu´al es la mejor configuraci´ on de aeTurbinas de eje vertical. Foto: Physics World. rogeneradores de eje vertical que permita obtener el m´ axiLos aerogeneradores convencionales de eje horizontal fun- mo rendimiento. Han trabajado junto a Daniel Weihs, un cionan mejor si est´ an alejados de los dem´ as. De otra mane- ingeniero que en los setenta demostr´o que los peces ahora los v´ ortices creados por uno pueden afectar al siguiente. rran energ´ıa cuando nadan junto a otros en un banco de En el caso del aerogenerador de eje vertical ocurre lo peces. Al parecer los peces se aprovechan de los v´ ortices contrario y funcionan mejor si hay otros aerogeneradores creados por los peces que tienen delante.

Este tipo de configuraci´ on es capaz de producir 100 veces m´ as potencia por unidad de ´ area que la configuraci´ on t´ıpica de aerogeneradores convencionales.

Estos investigadores se preguntaron si el espaciado relativo ´ optimo entre peces podr´ıa servir como plantilla a la hora de disponer las turbinas de eje vertical sobre una superficie. As´ı que se pusieron manos a la obran y crearon un modelo computacional para comprobarlo.

Introdujeron distintas velocidades del viento como par´ ametros de entrada en el modelo y analizaron varias configuraciones de turbinas para ver cu´ al ten´ıa mayor rendimiento. Encontraron que una configuraci´ on de turbinas de giro en el sentido de las agujas del reloj alternadas con otras de giro contrario incrementaba significativamente la velocidad de giro de todas ellas. La raz´ on, seg´ un ellos, es que la presencia de las turbinas vecinas concentra y acelera el viento. Esta configuraci´ on es como sigue: una turbina de un tipo delante de una l´ınea de dos turbinas del tipo contrario seguidas de una l´ınea de tres del primer tipo y as´ı sucesivamente.

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Lo asombroso es que este tipo de configuraci´ on es capaz de producir 100 veces m´as potencia por unidad de ´ area que la configuraci´on t´ıpica de aerogeneradores convencionales. Esto har´ıa a la energ´ıa e´olica m´as atractiva para pa´ıses que tienen viento pero poca extensi´on geogr´ afica.

Adem´as creen que este sistema ser´ıa m´as seguro para las aves, pues tendr´ıa una apariencia m´as s´olida y ´estas no se aventurar´ıan en su interior.

Lo que no est´a claro es si el coste total por megavatio ser´ıa mayor o menor que el sistema tradicional o si al final se tiene m´as o menos tierra de cultivo.

Estos investigadores planean ahora realizar estudios de campo con aerogeneradores reales.

Fuentes y referencias: Noticia en Physics world.

Noticia en Science.

NeoFronteras Trimestral

Tecnolog´ıa

2009 Edici´ on de oto˜ no 100 / 108

TECNOLOG´ IA

Nuevo aislante t´ermico mejor que el vac´ıo Se podr´ıa fabricar un material que mejorara las propiedades del vac´ıo a la hora de aislar t´ermicamente.

J. J. Moreno, NeoFronteras El calor no es m´ as que una forma de energ´ıa que pasa de unos cuerpos a otros debido a diferencias de temperatura. B´ asicamente es la vibraci´ on o agitaci´ on de los ´ atomos, mol´eculas o part´ıculas que componen los gases, s´ olidos o l´ıquidos.

Cuando ´eramos peque˜ nos en la escuela nos explicaban la transmisi´ on del calor, y c´ omo ´este pod´ıa pasar de unos cuerpos a otros por conducci´ on, radiaci´ on y convecci´ on. El ejemplo t´ıpico que se sol´ıa poner era el termo, recipiente ´este que guardaba las cosas calientes o fr´ıas durante largos periodos de tiempo. El principio de su funcionamiento es impedir que el calor escape o entre al impedir que se propague por conducci´ on o radiaci´ on.

De la u ´ltima parte se encarga el vidrio metalizado que lo compone, que es capaz de reflejar la luz, tanto invisible como infrarroja. De la otra parte se encarga una capa en la que se ha practicado el vac´ıo. Como no hay contacto f´ısico las vibraciones o agitaciones de las part´ıculas de un lado no pueden transmitirse al otro.

Es dif´ıcil pensar que haya algo que mejore las propiedades del vac´ıo en esta tarea. Pues bien, seg´ un un resultado reciente se podr´ıa fabricar un material que mejorara las propiedades

pas peri´odicas de nanoestructuras que afectan a la luz que viaja a su trav´es.

Adem´as, estos materiales pueden tener zanjas de energ´ıa que proh´ıban la transmisi´on de luz perteneciente a intervalos de determinadas frecuencias.

En este caso se pueden utilizar una zanja de energ´ıa para bloquear la luz infrarroja.

Estos investigadores encontraron que estructuras de 100 micras de espesor hechas de 10 capas de este tipo de cristales de 1 micra de espesor y separadas 9 micras entre s´ı conduc´ıan el calor el doble peor que el vac´ıo por s´ı solo. Adem´as, han descubierto que la conductividad t´ermica no depende del grosor de las capas, sino de su ´ındice de refracci´on, que como ya sabemos todos, est´a relacionado con la velocidad de la luz que viaja en su seno.

En estudios anteriores ya se mostr´o que este tipo de cristales son prometedores en su aplicaci´ on a las comunicaciones o ´ pticas.

Este nuevo Shanhui Fan de Stanford Univerresultado podr´ ıa ser u ´ til para otro tipo sity y sus colaboradores se preguntade aplicaciones, como su uso en sisteron si un material podr´ıa bloquear el infrarrojo mejor de lo que el vac´ıo pue- mas de captura de energ´ıa solar t´ermide hacer. Seg´ un sus c´alculos te´oricos ca. los cristales fot´onicos pod´ıan realizar la tarea.

Fuentes y referencias: Este tipo de cristales pueden en- Nota de prensa. contrarse tanto en la Naturaleza co- Art´ıculo original. Imagen cabecera: mo en el laboratorio y consisten en ca- termos de Baokang Group Co., Ltd.

del vac´ıo a la hora de aislar t´ermicamente.

El nuevo material est´a compuesto capas de cristales fot´onicos separadas por espacios vac´ıos. El conjunto a´ısla el doble mejor que el vac´ıo por s´ı solo.

La raz´on estriba en que el vac´ıo permite la transmisi´on de radiaci´on, que puede estar constituida por luz visible o infrarroja, y ´esta puede pasar de un lado al otro y transmitir calor en el proceso.

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Opini´on

2009 Edici´ on de oto˜ no 101 / 108

Y “Agora” Hipatia J. J. Moreno ´ Se estrena en las pantallas espa˜ nolas la pel´ıcula Agora que supuestamente versa sobre la vida de Hipatia de Alejandr´ıa y su asesinato a manos de fan´ aticos cristianos en el siglo V. No puedo evitar opinar sobre esto, no por afici´on a la cinematogr´ afica de su director, sino porque de peque˜ no vi la serie Cosmos de Carl Sagan, y por tanto tengo cierto cari˜ no al personaje y a la Gran Biblioteca de Alejandr´ıa.

Desde entonces albergo la irracional esperanza de que los fondos de esta biblioteca est´en ocultos en alg´ un lugar.

Por desgracia, y aunque me da pena admitirlo, la precisi´ on de los hechos relatados por Sagan en su serie Cosmos no es buena.

No deja de ser divertido el espect´ aculo que se ha representado fuera de las salas de cine acerca de esta pel´ıcula.

Se ha desarrollado una batalla pol´ıtica-religiosa sobre este personaje, la pel´ıcula y la supuesta utilizaci´ on del mismo por parte de algunos.

La utilizaci´ on de personajes hist´ oricos como parte del martirologio de las religiones laicas no es muy buena pol´ıtica. El ensalzamiento de mujeres que supuestamente realizaron contribuciones cient´ıficas en el pasado, como parte de una pol´ıtica reivindicativa de la Iglesia del Progresismo Infinito, tampoco beneficia a la ciencia, entre otras cosas porque a veces se falta a la verdad exagerando logros.

La realidad, sin entrar en las razones, es que la contribuci´ on de la mujer a la ciencia ha sido muy escasa hasta fechas recientes, y no hace falta reinventarse personajes hist´ oricos para reivindicar un lugar en la ciencia que la mujer por fin ya tiene.

En el caso de Hipatia se sabe m´ as bien poco, y lo poco que sabemos nos lleg´ o a trav´es de las cartas de su alumno Sinesio de Cirene, que encima no se han conservado. Pero parece que no hizo grandes contribuciones cient´ıficas, aparte de perfeccionar el astrolabio, un estudio de geometr´ıa y elaborar cartas celestes.

Por cierto, Erat´ ostenes en el siglo III a.C. ya calcul´o el tama˜ no (esf´erico) de la Tierra y el ´ angulo de inclinaci´on de su eje respecto a la ecl´ıptica, y Aristarco de Samos ya propuso el modelo helioc´entrico y que las estrellas eran soles que estaban muy lejos.

En aquella ´epoca todos los saberes, que eran escasos, se concentraban en las mismas personas (generalmente pertenecientes a la clase alta acomodada) y no hab´ıa una clara distinci´ on entre las distintas ´ areas. Hipatia, se educ´o en un ambiente acad´emico culto, dominado por la escuela neoplat´ onica alejandrina, y aprendi´ o matem´ aticas y astronom´ıa de su padre. Lleg´ o a ser l´ıder de los neoplat´onicos alejandrinos y se mantuvo virgen toda su vida seg´ un algunas fuentes.

Tampoco es cierto que la Gran Biblioteca de Alejandr´ıa, fundada a comienzos del siglo III a. C. por Ptolomeo I se destruyera en esa ´epoca. Dicha biblioteca (pudo llegar a contener hasta 700.000 vol´ umenes) fue destruida mucho antes, probablemente en un momento indeterminado del siglo III o del IV. Quiz´ a en 273, cuando el emperador Aureliano tom´ o y saque´ o la ciudad, cuando Diocleciano hizo lo propio en 297, o en ambas ocasiones. c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

La biblioteca del Serapeo, sucesora de la Gran Biblioteca, fue expoliada alrededor del a˜ no 391. Se cree que Hipatia impart´ıa clase en esta biblioteca, pero pas´o un tiempo desde el saqueo de esta biblioteca y su asesinato (en el a˜ no 415 ´o 416).

Tampoco se acab´o el mundo con la muerte de Hipatia. No hubo despu´es m´as actos violentos contra los fil´ osofos paganos de Alejandr´ıa, cuya Escuela sigui´o floreciendo hasta el siglo VII sin que su actividad se viera interrumpida siquiera por el cierre de la Academia de Atenas en tiempos de Justiniano I. La muerte de Hipatia, ocurrida a manos de fan´ aticos religiosos (al parecer cuando ten´ıa unos 60 a˜ nos de edad), est´a llena de dudas, dado el tiempo transcurrido y los pocos documentos disponibles. Se puede encuadrar dentro de los tiempos tumultuosos en los que sucedi´o y al contexto pol´ıtico-religioso de la ´epoca, m´as que a la lucha de entre raz´on y fe. Si hay que buscar casos m´as claros sobre este asunto basta considerar los casos de Giordano Bruno o Galileo Galilei entre otros.

Eran tiempos en los que el paganismo, que ella y otros procesaban, estaba en declive y acosado por el cristianismo en sus diversas formas. Tiempos en los que los jud´ıos tambi´en fueron v´ıctimas y a veces verdugos. Ni siquiera la responsabilidad del Patriarca Cirilo de Alejandr´ıa en su muerte est´a clara, dadas las tergiversaciones que se han producido a lo largo de los siglos sobre este personaje.

Afortunadamente en Occidente hay ahora una clara separaci´on entre iglesia y estado y este tipo de sucesos ya no ocurren. No podemos juzgar con nuestra ´etica y visi´on actuales algo que ocurri´o hace 16 siglos, m´ axime si no contamos con toda la informaci´on. Y, sobre todo, hay que sacar estos temas fuera de la disputa pol´ıtica actual, que tanto da˜ no puede hacer a la objetividad, y estudiar con rigor la informaci´on disponible, si es que quedan ya expertos en griego antiguo.

Las pel´ıculas son s´olo pel´ıculas, productos comerciales, nada m´as. No pueden ser utilizados como fuente de informaci´on hist´orica fidedigna. Para dar dramatismo se tergiversan a prop´osito los hechos y que as´ı las pel´ıculas sean entretenidas. Esta nueva pel´ıcula peca de lo mismo, pero no pasa nada.

Y para los que se lamentan de la muerte de esta se˜ nora (sobre todo si se la imaginan con el cuerpo de Rachel Weisz) habr´ıa que recordarles que la mejor manera de defender la raz´on es estudiar ciencia, sobre todo en esos extra˜ nos objetos de papel llamados libros. La Gran Biblioteca de Alejandr´ıa la quemamos y saqueamos todos los d´ıas, cada vez que vemos telebasura, cada vez que no leemos un libro, cada vez que escribimos con faltas de ortograf´ıa, cada vez que votamos a pol´ıticos que no apoyan la educaci´on y la ciencia, cada vez que despreciamos el conocimiento o la verdad que no nos gusta, cada vez que consentimos (por un extra˜ no relativismo cultural progre) que en ciertos pa´ıses no se deje a las mujeres acceder al conocimiento y a la cultura.

NeoFronteras Trimestral

Opini´on

2009 Edici´ on de oto˜ no 102 / 108

La trastienda del ingenio Alejandro de Malaespina Los cient´ıficos son personas normales y no est´ an hechos de ninguna sustancia divina. Componen una comunidad con los mismos vicios y virtudes que otras comunidades, son persona y no ´ angeles. Esto no es nada nuevo para los que ya est´ an en ese mundo, pero quiz´ as informarse de la faceta humana del cient´ıfico sea interesante para aquellos de fuera de ese mundo que tengan curiosidad.

Recientemente ha llegado a algunos medios de comunicaci´ on una noticia sobre una supuesta falta de honradez de unos cient´ıficos dedicados al estudio del clima. Las acusaciones son falsas, pero esto no es lo importante. La reacci´on de algunos frente al tema revela la imagen err´ onea que la gente tiene sobre los cient´ıficos, as´ı que quiz´ as merezca la pena desmitificarlos, fij´ andonos en las “zonas err´oneas”, tanto suyas como de su mundo, aunque s´ olo sea con ´animos constructivos.

Es verdad que quiz´ as en el mundo cient´ıfico se est´e un poquito por encima de la media en ´etica, pero no mucho m´ as. Si el sistema funciona y hay cierta ´etica es porque un cient´ıfico, en general, est´ a rodeado de enemigos que tratar´ an de echar abajo sus estudios, de menoscabar su prestigio. Est´ a bajo el escrutinio atento de los dem´ as, siempre vigilantes. Por eso un cient´ıfico se cuidar´ a mucho de no falsificar su trabajo, porque hay muchos deseando “pillarle”.

Aunque es normal que los cient´ıficos critiquen el trabajo de otros, de hecho, de eso se trata.

El t´ıpico tema de conversaci´ on entre cient´ıficos suele ser qu´e revista tiene m´ as impacto sobre las otras dentro del ´ area en cuesti´ on, que fulano publica en ´esta, que los revisores han dejado colar tal art´ıculo de zutano, etc. La importancia del trabajo de un cient´ıfico se mide por el n´ umero de citas que han recibido sus art´ıculos por parte de los dem´ as cient´ıficos de su campo. “Publica o muere” se suele decir, y el cient´ıfico cuenta sus art´ıculos o sus citas como el que cuenta sus acciones en la bolsa de valores.

La generosidad en el mundo cient´ıfico no suele ser frecuente. No se comparten datos o recursos y si se hace siempre se pide algo a cambio, en general suele ser aparecer como autor en el art´ıculo de turno.

Recientemente ha habido quejas (no del todo justificadas) sobre algunos asistentes a congresos que se llevaban una c´ amara para fotografiar datos y gr´ aficas de las presentaciones sobre resultados preliminares de los dem´as y luego se les adelantaban publicando un art´ıculo. Otros escriben un art´ıculo a medias que cuelgan en el repositorio ArXiv para marcar territorio intelectual. Si fueran otra especie de mam´ıfero porbablemente se dedicar´ıa a orinar por las esquinas.

Se lucha por los recursos, por el prestigio, por la fama, por el ego, por el dinero (si lo hay). . . Esta lucha crea din´ amicas que pueden ir a favor de la ciencia, pero en general van en contra de los individuos. A veces no se colabora ni con los investigadores del propio grupo.

La mayor´ıa de los resultados cient´ıficos no tienen mucha importancia. Naturalmente hay resultados menores que hacen avanzar la ciencia poco a poco y que permiten c http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

aplicaciones tecnol´ogicas. Por eso hay que financiar todo tipo de ciencia, la de alto riesgo y la m´as aplicada. Pero en realidad se trata de un sistema de apuestas y se espera que en alg´ un sitio alg´ un cient´ıfico haga un descubrimiento importante.

El trabajo duro y la inteligencia se le presumen al cient´ıfico como el valor al soldado, pero el gran descubrimiento depende mucho de algo tan caprichoso como la suerte. Hay aut´enticas lumbreras que nunca dan a luz nada realmente significativo pese a su esfuerzo y competitividad, y otros que no lo son tanto que hacen un descubrimiento casual que lo cambia todo. Obviamente, los tontos que est´an tumbados en el sof´a de su casa nunca descubren nada.

La pregunta respecto a los descubrimientos de los dem´as que a muchos les viene a la cabeza, y que casi nunca confiesan, es: ¡¿y por que diablos no se me ocurri´ o esta obviedad a m´ı?! La contingencia tiene sus cosas.

Algunos cient´ıficos encaran su trabajo como un futurible, una esperanza de descubrir algo importante o, simplemente, que al cabo de muchos a˜ nos se les recompense o reconozca de alguna manera. Es muy similar a comprar loter´ıa. Pero esto va en contra de la naturaleza humana, pues por ejemplo preferimos 10.000 euros anuales durante 10 a˜ nos a 100.000 euros de golpe al cabo de 10 a˜ nos.

El cient´ıfico es tambi´en v´ıctima del “Efecto Mateo”, que se hace notar mucho*. A alguien que en alg´ un momento tenga ´exito o una oportunidad le ser´a m´ as f´ acil conseguir recursos, por lo que le ser´a m´as f´acil obtener resultados con los que tener m´as ´exito y recursos, y as´ı sucesivamente.

Toda esta situaci´on puede llegar a quemar bastante y a desquiciar a algunos. Muchos cient´ıficos reconocen sentirse frustrados y haber perdido la ambici´on. Un estudio sociol´ogico realizado en EEUU durante la u ´ltima d´ecada por Joseph Hermanowicz muestra que es casi imposible triunfar en la ciencia, excepto en muy escasas universidades de ´elite. Llega a dos importantes conclusiones: la primera es que el centro en el que se trabaja condiciona decisivamente la opini´on subjetiva que el propio investigador tiene sobre su carrera, y la segunda es que muy pocas instituciones ofrecen las condiciones que los cient´ıficos imaginan cuando eligen su profesi´on.

S´olo las ´elites investigadoras sienten que han aprovechado al m´aximo su val´ıa. Y es que, incluso en un pa´ıs como EEUU, las oportunidades de labrarse un prestigio como investigador son entre muy bajas o inexistentes en una instituci´on que no sea de ´elite.

A partir de todo este caldo de cultivo es f´acil entender que tambi´en haya envidias, egos abultados, ambiciones desmedidas, codicia, etc. y que, en general, son malas consejeras. En el peor de los casos surgen personajes impresentables y engre´ıdos.

A veces se exageran los resultados obtenidos para as´ı conseguir m´as financiaci´on, pero otras se comenten simple y llanamente fraudes. La Historia nos habla de al-

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Opini´on

gunos cometidos en el pasado. El caso m´ as reciente es el del cient´ıfico coreano Hwang Woo-Suk que presum´ıa de haber alcanzado grandes logros en clonaci´ on. Result´o que su investigaci´ on era bastante fraudulenta y sus logros m´as espectaculares una simple mentira. Otro caso fue el del cient´ıfico de los Laboratorios Bell que publicaba un mot´on de art´ıculos interesantes en F´ısica. La repetici´ on de las mismas gr´ aficas en distintos art´ıculos y la incapacidad de los dem´ as para reproducir sus resultados llevaron a la conclusi´ on de que se inventaba todos sus hallazgos.

Quiz´ as el caso de fraude hist´ orico m´ as famoso sea el del Hombre de Piltdown, cr´ aneo supuestamente humano confeccionado con una mand´ıbula de orangut´ an. Todo ello para mayor glor´ıa del RU, que entonces quer´ıa se˜ nalar a las islas brit´ anicas como origen del ser humano.

A veces hay fiascos cuando unos cient´ıficos honestos, pero cegados por la ambici´ on, creen en unos resultados que no son correctos, como en el caso de los rayos N o, m´ as recientemente, la fusi´ on fr´ıa de Fleischmann y Pons.

A otros les mueve el inter´es econ´ omico. Thomas Middle, que invent´ o el aditivo de plomo para la gasolina, se pas´ o el resto de su vida defendiendo sus bondades y de paso los intereses de las petroleras. Que el plomo fuera un conocido neurot´ oxico parec´ıa no importar ni a los pol´ıticos y hasta hace unos pocos a˜ nos todav´ıa se utilizaba en Europa.

Tambi´en ha habido casos bastante m´ as siniestros. En los a˜ nos veinte Lenard (premio Nobel de F´ısica) redact´o un manifiesto en contra de la Relatividad (que otros profesores alemanes firmaron), simplemente porque ten´ıa envidia de que Einstein hubiera explicado el efecto fotoel´ectrico que ´el estudio. M´ as tarde, en plena ´epoca nazi, este individuo calific´ o de “ciencia jud´ıa” a la Mec´ anica Cu´antica y a la Relatividad. Adem´ as dijo que toda F´ısica correcta debe de estar basada en la raza. La caza de brujas hab´ıa comenzado. Stark, otro premio Nobel, contribuy´ o tambi´en al odio hacia los f´ısicos jud´ıos y hacia los que sin serlo estudiaban las nueva F´ısica Te´ orica. A ´estos u ´ltimos los llamaba “jud´ıos blancos”. En pleno nazismo intentaron y a veces consiguieron depurar a colegas suyos.

En la antigua URSS se lleg´ o a negar la Teor´ıa Evolutiva de Darwin porque, supuestamente, iba en contra del ideario comunista. Por no entrar en su sistema siberiano de purgas por el que pas´ o m´ as de un cient´ıfico.

Incluso cuando no ha habido pol´ıtica de por medio los cient´ıficos asentados siempre se han resistido a admitir los nuevos descubrimientos. Thomas Khun ya describe este fen´ omeno en su libro “La Estructura de las Revoluciones cient´ıficas”.

Todo este tipo de cosas suceden en todas partes, porque en todas partes cuecen habas. Lo bueno es que, a pesar de todo, a pesar de los cient´ıficos, la ciencia avanza. Al final la verdad siempre resplandece, y se hace la luz. Aunque parezca incre´ıble, y esto es lo m´ as fascinante, la “Ciencia” es independiente de los cient´ıficos.

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como la de este pa´ıs. Es verdad que en Espa˜ na a veces hay buenos resultados, es verdad que se ha avanzado mucho en este campo desde los a˜ nos setenta cuando la ciencia era inexistente, es verdad que hay cient´ıficos competentes. . .

Pero como el tema de este art´ıculo va sobre las cualidades no divinas de los cient´ıficos y sobre su desmitificaci´ on, vamos a hablar a partir de ahora de sus puntos flacos, aunque sean humanos.

Y es que hay gente en el mundo cient´ıfico espa˜ nol que es bastante despreciable, aunque sea poco numerosa. Recuerdo todav´ıa cuando a un jefe le toc´o ser referee de un art´ıculo. Le basto leer el nombre del autor para llamar al posdoc de turno y decirle: “Fulano, te lees esto y lo rechazas”. Es decir, sin leer el art´ıculo pidi´o a otro que le hiciera su trabajo y redactara el informe en el que se rechazar´ıa la publicaci´on de dicho art´ıculo, simplemente porque le ca´ıa mal su autor. El posdoc obedeci´o (anonadado) y argument´o como pudo en el informe los motivos por los que no hab´ıa que publicar el art´ıculo en cuesti´on.

Poner la zancadilla a los otros no es tan at´ıpico en este mundillo. Que se haga con los grupos de otras instituciones que te hacen la competencia parece hasta l´ogico, aunque no sea moral, pero tambi´en se practica dentro de la misma instituci´on acad´emica a la que se pertenece.

Si buscan la part´ıcula subat´omica m´as pesada no vayan al LHC a encontrarla, basta pasarse por las instituciones espa˜ nolas de investigaci´on para encontrar muchas de ellas.

Es el “ego”, una part´ıcula antisim´etrica superpesada que pulula dentro del cerebro de algunos. Lo m´as gracioso es que la gente que la posee no ha contribuido con ning´ un hallazgo realmente significativo a la ciencia mundial, ninguno. No hay un premio Nobel en ciencia espa˜ nol desde hace 100 a˜ nos (con Ram´on y Cajal, pues Severo Ochoa se form´o e investig´o fuera y obtuvo la nacionalidad norteamericana). La mayor´ıa de sus art´ıculos publicados son mediocres y no tienen ninguna investigaci´on “de riesgo”.

Pero no importa, los egos se propagan igualmente y tienen una “secci´on eficaz” tan importante que provocan colisiones continuamente.

Las reuniones de departamento suelen parecerse bastante a una junta de comunidad de vecinos. Muchas veces aparecen rencillas irreconciliables que suelen dar al traste con la convivencia. Pueden ignorarse unos a otros, formar peque˜ nas alianzas, formar peque˜ nas mafias, denunciar legalmente a los otros aunque no se tenga raz´on, amenazar, acosar, chantajear, captar adeptos a su causa. . . El clima puede ser tan malo que la consecuencia puede ser la escisi´on del departamento en dos o m´as subgrupos. Es la jungla de hiedra y ladrillo rojo.

Suele haber abusos de todo tipo. Hay algunos individuos que tienen cientos de art´ıculos publicados para los cuales es imposible que hayan tenido tiempo material en preparar. Sus nombres aparecen, pero no conocen ni su contenido. A veces ni los leyeron. Otras, si lo hicieron, no los entendieron. Su nombre figura por ser el jefe o por haber prestado alg´ un recurso al que realmente hizo la inEl caso espa˜ nol vestigaci´on y escribi´o el art´ıculo.

Otros se dedican a la publicaci´on de art´ıculos medioLo malo es cuando los recursos dedicados a la ciencia cres. Como en el mundo cient´ıfico quien no publica no soson escasos y se est´ a en un pa´ıs con una sociedad un poco brevive al final se da este tipo de picaresca. Son los grandes particular como la espa˜ nola y una cultura cient´ıfica pobre beneficiados del efecto Mateo. A m´as art´ıculos m´ as dinec http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

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Opini´on

ro para proyecto, m´ as doctorandos y m´ as resultados que vender con los que obtener todo eso.

Ir a un congreso cient´ıfico ser´ıa de lo m´ as instructivo para un antrop´ ologo, mucho m´ as que visitar una tribu remota. Como la asistencia (cara) a los congresos se paga con cargo al proyecto de investigaci´ on, hay algunos investigadores que van a ellos como quien se va de vacaciones, pero con los gastos pagados. Se apuntan a todos si el destino es bonito, incluso si no tienen nada interesante que decir, y as´ı hacer turismo cient´ıfico. Aunque no siempre, los congresos se pueden celebrarse en sitios atractivos como Canc´ un, alguna isla paradis´ıaca o ex´ otica, estaciones de esqu´ı, una ciudad hist´ orica o agradable. . . Recuerdo uno en Australia sobre F´ısica que se anunciaba diciendo que el lugar ten´ıa un clima como el de Fiji, pese a no celebrarse en Fiji. De paso algunos “congresistas” aprovechan y enga˜ nan a sus respectivas parejas echando una cana al aire (si pueden, pues el ´exito suele ser reducido en este aspecto). Nada alejado de la condici´ on humana.

Aunque tambi´en en los congresos se hacen cosas honorables: se mira qu´e es lo que se hace por ah´ı fuera, se buscan alianzas, colaboraciones o se trata de vender el trabajo del grupo, etc.

En las universidades hay de todo. Hay algunos a los que la docencia les importa un bledo, a otros les importa un bledo la investigaci´ on e incluso a algunos les importa un bledo ambas cosas. A casi ninguno le interesa la divulgaci´ on y casi todos suelen despreciar la elecci´ on de todos los dem´ as. Una m´ınima parte hace todo eso y no tienen vida personal por falta de tiempo. Otros se dedican a la gesti´on y a medrar pol´ıticamente, para luego pasarse al ministerio e instituciones similares, con un sueldo mayor y m´as poder con el que hacer la vida imposible a sus antiguos colegas.

Son los dem´ as cient´ıficos los que eval´ uan y asignan recursos a sus compa˜ neros, a veces bas´ andose en criterios de “ciencia infusa”, aunque sean los pol´ıticos los que dictan las l´ıneas generales. Puede que el gobierno d´e menos dinero para ciencia, pero la comunidad cient´ıfica espa˜ nola se basta ella sola para crear el infierno en la Tierra. Nada del otro jueves que no se d´e en muchos otros ´ ambitos.

Exagerando un poco, si hay que evaluar a alguien, se mira el nombre, la instituci´ on a la que pertenece, el tema en el que trabaja y se decide si se le concede o no lo que pide. Luego se justifica la decisi´ on en virtud del curr´ıculum (le´ıdo a posteriori). Si caes en manos del “enemigo” apa˜ nado vas.

La meritocracia suele brillar por su ausencia y por eso no es extra˜ no que las mejores figuras se vayan fuera de Espa˜ na, sobre todo antes, cuando no hab´ıa planes de Bolonia y la formaci´ on era decente. No s´ olo cobran m´ as dinero y est´ an mejor reconocidos, adem´ as disfrutan de un mejor ambiente no necesariamente perfecto. La patria de un cient´ıfico es donde est´ a su ciencia, aunque no suele coincidir con d´ onde est´ a su familia y amigos.

Si no eres un genio ni tienes a alguien que te apoye, y aunque seas competente, tu situaci´ on puede llegar a ser bastante incierta. M´ as vale que vayas buscando trabajo fuera del mundo acad´emico, porque todos los nichos ecol´ ogicos de ese supuesto para´ıso ser´ an ocupados por corleones que s´ı tiene padrinos de una determina familia. Pero

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esto es como las casas en primera l´ınea de costa, cada uno piensa que es antiecol´ogico que los dem´as construyan una casa al lado de la suya en ese lugar tan privilegiado y bonito. Pero la suya estaba antes y, naturalmente, debe de tener todos los benepl´acitos.

En Espa˜ na es f´acil encontrarse a un investigador que hasta los cuarenta no ha podido disfrutar de un empleo estable y siempre ha tenido un salario bajo que le ha impedido vivir con dignidad. Algunos sobreviven porque tienen pareja que tambi´en trabaja. Si tienen hijos es de milagro (o por accidente).

En este pa´ıs se puede llegar a un punto en el cual un cient´ıfico tiene que aguantar toda clase de infamias o vejaciones, e incluso que ´el las haga a los dem´as en una curiosa guerra intestina por los recursos escasos, pero ¿por qu´e aguanta?

El problema fundamental es que hay una trampa vocacional en el asunto. El investigador aguanta porque aprecia su ciencia, tiene vocaci´on, espera el golpe de suerte intelectual y, sobre todo, no puede escaparse con dignidad a otro sitio. Pero es el “mercado” el que dicta el precio (en todos los sentidos) de un cient´ıfico. Si se levanta una piedra saldr´an de ella, disparados como insectos, muchos otros titulados dispuestos a ocupar su lugar por menos (menos de cualquier cosa), sobre todo si proceden de pa´ıses a´ un menos “agraciados” econ´omicamente.

Encima, el cient´ıfico espa˜ nol no tiene casi ninguna otra salida profesional fuera del mundo acad´emico por la que practicar una huida. No ya porque no se hace ciencia fuera de ese mundo en su pa´ıs, sino porque un cient´ıfico en Espa˜ na es literalmente despreciado por la clase empresarial y social en general, pese a que la hipocres´ıa les haga decir a los empresarios y a la gente corriente todo lo contrario.

Adem´as, ha invertido tanto esfuerzo, tantos a˜ nos, que cree que salirse es perder. Es la misma raz´on por la cual seguimos llevando al mec´anico nuestro autom´ovil viejo para arreglarlo una vez m´as o intentamos mantener una relaci´on de pareja ya acabada: por la inversi´on realizada.

Hay tanta inercia que es muy dif´ıcil cambiar todos estos fallos del sistema, entre otras cosas porque habr´ıa que cambiar la sociedad, y la sociedad espa˜ nola no puede cambiar su visi´on sobre la ciencia de la noche a la ma˜ nana.

Siempre es m´as agradecido describir el vaso medio lleno que medio vac´ıo (o medio lleno de veneno), pues de lo contrario r´apidamente te pueden llamar c´ınico o amargado.

As´ı que hay que decir que no todo es como lo que se acaba de describir, recuerden que s´olo se trataba de desmitificar al cient´ıfico.

Ya saben: la ciencia avanza pese a los cient´ıficos. * Por el evangelista, que en su Par´abola de los Talentos (Mt, cap. 25, vers´ıculo 29) dice: “al que m´as tiene m´ as se le dar´a, y al que menos tiene, se le quitar´a para d´ arselo al que m´as tiene”. Concepto que tambi´en recuerda Primo Levy en su libro de memorias “Si esto es un hombre”, basado en sus experiencias en los campos de exterminio nazis.

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Cr´ıticas

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Tu pez interior J. J. Moreno En un viaje reciente adquir´ı un libro muy interesante y tendr´ıamos un sistema hexadecimal u octal de numeraque ahora paso a evaluar. Se trata de “Your inner fish” ci´on en Matem´aticas como el m´as generalizado.

(Tu pez interior) de Neil Shubin.

Si entre los ejercicios f´ısicos que usted realiza est´ a el de hacer flexiones en plancha en el suelo recuerde que puede Si con alguna palabra podemos resumir lo que es la hacerlo gracias a que Tiktaalik utilizaba el mismo juego ciencia o lo que debe ser la ciencia es con la palabra “aven- de huesos y articulaciones para sacar la cabeza por encima tura”. Da lo mismo si se trata de la b´ usqueda del bos´on de la superficie de las aguas someras del Dev´onico.

Shubin nos dice c´omo se controla la formaci´on de una de Higgs o de encontrar f´ osiles que nos indiquen c´omo ha sido la evoluci´ on biol´ ogica. En este caso se trata de esto mano, una aleta o un ala a partir de unos pocos genes.

O nos cuenta c´omo se pueu ´ltimo. de saber el funcionamienShubin nos sumerge en to de estos genes gracias una aventura, no ya de a hermosos experimentos 380 millones de a˜ nos, sino realizados en peces raya. incluso mucho m´ as larga.

Nos hace recorrer los senPero no se trata s´ olo deros tortuosos de sus sende manos y brazos, la timientos al disecciona una aventura biol´ogica que nos mano humana cuando esha creado determina mutudiaba medicina o nos chas m´as cosas de nuestros hace sentir el fr´ıo polar cuerpos, viene de mucho ´ del Artico cuando, rodeaantes y se prolong´ o mudo por osos, busca con sus cho despu´es. La gesta que compa˜ neros f´ osiles de aninos trajo hasta el presenmales a medio camino ente empez´o cuando se consitre pez y anfibio. gui´o por primera vez seres multicelulares, sigui´ o con La b´ usqueda de estos la invenci´on de los plavertebrados que empezanes corporales, luego con ron a conquistar tierra firla creaci´on del cr´aneo, m´ as ma no es una b´ usqueda tarde con el desarrollo de zool´ ogica, es la b´ usqueda las patas, los tres huesecide nosotros, de lo que sollos del o´ıdo y finalmente mos y de d´ onde venimos. grandes cerebros y la posiEl libro no es largo y ci´on erecta. es sobre todo ameno, dirigido a un p´ ublico general Los peces tienen la cainteresado por la Paleonbeza completamente fija al tolog´ıa, la Biolog´ıa o simcuerpo, no la articulan. plemente interesado en la Para que Tiktaalik pudieciencia en general o en el ra erguir la cabeza fuera ser humano. del agua tuvo que desarrollar un cuello y para poEl autor empieza su lider o´ır en el aire se tuviebro en la isla Ellermer, en ´ ron que improvisar nuevos el Artico canadiense, y a mecanismos a partir de los partir de ah´ı nos va introelementos que ya hab´ıa, y duciendo poco a poco en los secretos de Tiktaalik y de otros seres que ya no est´an que se reconvirtieron para realizar nuevas funciones. Un o en entre nosotros, pero que podemos considerar nuestros an- hueso de mand´ıbula superior de los peces se transform´ tepasados. Nos hace ver, ante todo, que ese pez a´ un habi- el estribo, mientras que otros dos de la mand´ıbula inferior ta, parcialmente modificado, dentro de nosotros o dentro de los reptiles pasaron a ser el martillo y el yunque de de todo vertebrado terrestre, sea ´este un murci´elago a un nuestros o´ıdos. Pero las c´elulas que sienten el sonido siguen siendo las mismas que utilizan y utilizaban los peces dinosaurio extinto.

Entre otros seres similares tenemos a Acantothoste- cartilaginosos como el tibur´on. ga que ten´ıa 8 dedos en sus manos (representado en el Pero no es s´olo el sentido del o´ıdo. El sentido del oldibujo de abajo). Si descendi´eramos directamente de ´el fato es tambi´en interesante en las palabras de Shubin. Un nuestros teclados de ordenador ser´ıa probablemente distin- 3 % de nuestros genoma corresponden a genes destinados a tos, interpretar´ıamos composiciones maravillosas al piano detectar distintos olores. Muchos de ellos son ahora no func http://neofronteras.com - Creado con LATEX y paperTEX

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cionales, pues han mutado a formas en las que no realizan su tarea. No han sido reparados por la evoluci´ on porque, a diferencia de otros mam´ıferos, nosotros dependemos m´as del sentido de la vista que del olfato. No obstante, es dif´ıcil no dejarse llevar por la imaginaci´ on y suponer la existencia de un humano transg´enico con todos sus genes del olor funcionales.

Pero si ahora somos animales visuales no se debe a inventos evolutivos recientes. Puede que nuestra rica visi´ on en color se desarrollase hace s´ olo 55 millones de a˜ nos, pero en realidad los pigmentos que nos permiten ver son muy antiguos, de antes de que existieran seres pluricelulares. Tambi´en hay genes que dicen “haz unos ojos”, y esos genes son versiones del mismo gen en todas las especies, estando presentes tanto en la mosca de la fruta como en el ser humano. El mismo gen que creaba los ojos de un trilobites hace 500 millones de a˜ nos crea los nuestros. Las distintas versiones de genes Hox al que pertenece este gen son los genes que controlan el desarrollo embrionario de todos los seres pluricelulares desde hace m´ as de 500 millones de a˜ nos. A veces, si intercambiamos versiones del mismo tipo de gen entre distintas especies se tiene finalmente un individuo sano y normal, porque su desarrollo embrionario se ha producido adecuadamente, incluso con un gen Hox de otra especie.

En este libro podemos ver c´ omo es el desarrollo embrionario de distintas especies y lo que nos une a ellas.

Todos estamos hechos a partir de los mismos elementos,

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de los distintos arcos branquiales. La distancia entre usted y un renacuajo es m´as corta de la que se imagina.

La Anatom´ıa puede ser tambi´en evolutiva y podemos comprobar, por ejemplo, c´omo la intrincada y poco eficiente disposici´on de nuestros nervios craneales se pueden explicar a la luz de nuestra historia evolutiva. O ver c´ omo el pelo, las plumas, los dientes y las gl´andulas mamarias tienen el mismo origen.

Incluso nuestras debilidades f´ısicas dependen a veces de nuestra historia evolutiva. Shubin nos recuerda el ejemplo de las hernias, provocadas por un debilitamiento del vientre en la parte por donde bajan los test´ıculos. Problema que no tiene el tibur´on, pues sus g´onadas est´an todav´ıa dentro de su cuerpo, al igual que sus antepasados y los nuestros de hace m´as de 400 millones de a˜ nos.

Por u ´ltimo, s´olo recordar que este libro ha sido un ´exito de ventas en EEUU. Curioso que un libro de ciencia sea un best seller, pero tambi´en nos da un punto de comparaci´on entre esa sociedad y otras que se creen avanzadas sin serlo.

Desconozco si hay planes de editar este libro en espa˜ nol, pero parece que de momento no ha sido editado.

Es de suponer que nuestros editores tienen libros m´ as importantes que imprimir.

Alguien dijo que una editorial recolecta muchos fideos, luego los lanza contra la pared y simplemente comprueba cu´ales de ellos se quedan pegados.

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