Para que el hombre conozca el espacio....

Desde que la carrera espacial empezó, uno de los grandes objetivos de las agencias espaciales y los ingenieros es diseñar una nave espacial suficientemente veloz para que el hombre pueda conocer, en periodos de tiempo cortos, el universo cercano. Muchos han sido los diseños sugeridos, pero hasta la fecha, ninguno ha sido posible o eficaz.

Sonda Voyager I

La obra de ingeniería más veloz creada nunca por el hombre es la sonda Voyager 1, viajando a 62.500 km/h. A día de hoy se encuentra en los limites del sistema solar prosiguiendo su misión, la cual debía finalizar con el estudio de Júpiter y Saturno; afortunadamente la NASA se lo replanteó y alargó la misión. El motor de propulsión de dicha sonda está formado por una pequeña central nuclear de fisión (mismo tipo de energía nuclear utilizada en la Tierra). 

Después de los fiascos de otros diseños como el Proyecto Orión o el Proyecto daedalus (de los cuales ya daré más detalles en entradas posteriores) ya porque fueran diseños improbables o por terceras personas (como la ONU) los científicos parecen haber dado con la idea del futuro.

La base de esta idea son las reacciones nucleares de fusión iniciadas por haces de antimateria, generando motores de impulso para naves espaciales ultra-rápidas en largos viajes antes del final de siglo, dicen los investigadores.

Una nave impulsada por uno de estos motores de fusión nuclear sería capaz de alcanzar Júpiter en tan solo cuatro meses (la sonda Voyager 1 tardó 2 años), abriéndonos potencialmente partes de nuestro sistema solar exterior a la exploración tripulada, de acuerdo con un informe de la NASA de 2010.

Aún tendrían que solventarse una serie de obstáculos – particularmente la producción y almacenamiento de antimateria ― para crear una tecnología factible, pero algunos expertos imaginan que podría estar lista en medio siglo aproximadamente, que tampoco es tanto.

"Probablemente no es una tecnología a 40 años vista, pero, ¿50, 60? Bastante posible, y algo que tendría un significativo impacto en la exploración, modificando el cálculo de masa-energía-coste cuando se realiza la planificación”, dice Jason Hay, analista de tecnología aeroespacial para la firma de consultoría The Tauri Group, en una presentación realizada el pasado 29 de agosto en el grupo de trabajo Future In-Space Operations de la NASA.

Diferencia protón - antiprotón 

La vía más factibles es la fusión mediante antiprotones, aunque está se enfrenta a algún que otro desafío. Pero tal vez el mayor desafío sea conseguir suficientes antiprotones — que se pueden generar sin problemas en aceleradores de partículas — y almacenarlos el tiempo suficiente para hacer posible un viaje espacial de largo alcance.

 

De acuerdo con el informe "Technology Frontiers", se requerirían unos 1,16 gramos de antiprotones para un viaje a Júpiter. Esta cantidad suena mísera pero los niveles actuales de producción son aproximadamente de milmillonésimas de gramo.

“Los antiprotones son extremadamente caros; unos pocos gramos costarían varios billones de dólares”, dice said. “Creo que la producción total des de la década de 1950 es del orden de 10 nanogramos”.

No debemos ver esta idea como una locura; el hombre ha superado ya muchas otras fronteras que para el eran infranqueables. Con empeño y perseverancia todo es posible: “Con un suministro estable de antiprotones y combustible nuclear, la fusión mediante antiprotones puede proporcionar abundante energía para grandes estaciones espaciales, puestos avanzados y misiones de exploración con sistemas de energía relativamente pequeños”, según se afirma en el informe “Technology Frontiers“.

Los dinosaurios: reptiles de sangre caliente

Hoy dejamos de lado la física (que el blog está empezando a ser monotemático) para meternos en el mundo de la paleontologia, igual de apasionante y especulador que la física teórica.

Jirafa, ejemplo de animal rumiante 

La revista Nature ha publicado (para ser más exactos en julio de este año) un 
estudio 
que 
analiza 
las
 líneas 
de 
paro 
del 
crecimiento
 (LAGs)
 en
 los 
huesos 
de varias especies de 
rumiantes 
actuales, un número de especies muy elevado, lo que hace que este sea un estudio bastante consistente y potente a nivel científico.
 Los
 resultados
 muestran
 que
 la
 presencia
 de
 estas
 líneas 
no 
es característico 
de 
una 
fisiología 
ectoterma (que 
no 
genera 
calor 
interno), 
como 
se
 pensaba (viva el dogma de fe),
 ya
 que
 todos
 estos
 mamíferos
 de
 sangre
 caliente
 presentas estas marcas en sus estructuras oseas.
 Este
 estudio
 desmonta 
así 
el 
argumento 
clave 
de 
la 
hipótesis 
que  estipulaba que 
los 
dinosaurios presentaban una fisiología ectoterma, lo que los convertía en animales de
 sangre 
fría (como las inmensa mayoría de reptiles actuales). 
El 
trabajo 
lo 
han llevado a cabo 
investigadores 
del 
Institut 
Català 
de 
Paleontologia 
Miquel
 Crusafont
 (ICP) 
en 
colaboración
 con
 un
 investigador 
del 
Instituto 
Polar 
de 
Noruega.

Las
 LAGs
 se
 ven
 en
 cortes
 de
 huesos
 como
 unos
 anillos
 oscuros
, muy similares
 a
 los
 que
 encontramos 
en 
los 
troncos 
de 
árboles. 
Los 
anillos 
se 
forman, 
en 
los 
mamíferos 
estudiados 
y
 en 
los 
árboles, 
durante
 las 
estaciones 
desfavorable 
(el
 invierno 
o 
la 
estación 
seca),
 en 
la 
que 
se
 detiene
 el
 crecimiento
 del
 organismo
 por
 falta
 de
 nutrientes y o otros factores.
 La
 presencia
 de
 LAGs
 en
 huesos
 era, 
hasta 
ahora,
 considerada 
el 
indicio
 de 
ectotermia 
más 
claro, 
ya 
que 
se 
relacionaba 
el 
paro
 estacional
 de
 crecimiento
 con
 la
 incapacidad
 del
 animal
 de
 mantener
 una
 temperatura
 corporal
 más
 o 
menos
 constante 
(endotermia) 
durante 
las estaciones más duras para los organismos.

Según palabras de 
la 
investigadora
 de 
ICREA 
y 
paleontóloga
 del 
ICP 
Meike 
Köhler: “El
 estudio
 que
 hemos
 hecho
 es
 muy
 potente,
 por
 la
 cantidad
 de
 material
 y
 la
 diversidad
 de
 especies
 con
 las
 que
 hemos
 trabajado,
 pero
 no
 lo
 diseñamos
 para
 encontrar 
la 
respuesta
 a 
la 
termofisiología
 de 
los 
dinosaurios. 
Nosotros 
pretendíamos
 conocer 
mejor 
la 
fisiología 
de 
los 
mamíferos 
actuales 
y 
queríamos 
entender 
cómo 
el
 ambiente
 los
 afecta:
 cómo
 cambia
 su
 crecimiento
 en
 función
 de
 la
 temperatura
 exterior,
 de 
las 
lluvias 
o 
de 
la 
disponibilidad
 de 
alimentos 
y 
agua”.

Las 
lluvias
 y 
las
 restricciones
 de 
alimento 
y
 agua,
 y 
no 
tanto 
la temperatura
 exterior son los factores verdaderamente condicionantes para el desarrollo de los organismos.
 Este 
descubrimiento 
abre 
una 
importante
 línea
 de
 trabajo
 en 
la 
conservación 
de 
la
 biodiversidad presente en 
nuestro 
planeta.

La 
investigadora 
Meike
 Köhler
 remarca: “Puede
 sorprender
 un
 poco
 que
 hasta
 ahora
 no
 se
 hubiera
 hecho
 un
 estudio
 sistemático
 similar
 para
 probar 
o 
desmentir 
si 
sólo 
los 
ectotermos 
dejan 
estas 
marcas
 en
 los 
huesos 
durante 
su 
crecimiento. 
En 
el 
fondo,
 hay 
tantas
 cosas
 que 
no
 sabemos,
 que
 la
 ciencia
 no
 avanza
 siempre
 linealmente.
 Las
 ideas
 de
 alguna
 forma
 ya
 hacía
 tiempo
 que 
estaban 
en 
el
 aire, 
pero 
el 
trabajo 
que 
hemos 
publicado 
las
 ordena 
y 
las
 basa 
en 
datos”.

De
 hecho,
 algunos
 trabajos
 anteriores ya ponían en duda esta
 hipótesis
 y
 en
 la
 comunidad
 científica 
internacional
 cada 
vez 
había 
más
 consenso 
sobre 
el 
hecho 
de 
que 
las 
LAGs 
quizás 
no
 indicaban necesariamente la 
ectotermia en los animales.
 Del
 mismo
 modo,
 habían
 aparecido
 ejemplos
 de
 mamíferos
 que
 sí 
parecían
 tener
 LAGs
 en 
los 
huesos, y obviamente, estos tienen la sangre caliente. 
Este 
trabajo 
finalmente concluye las elucubraciones sobre la temperatura sanguínea y la capacidad homeostàtica (mantener las condiciones internas constantes) de los dinosaurios.

En 
el 
estudio 
han 
participado 
también 
los 
investigadores 
del 
ICP 
Xavier
 Jordana,
 profesor
 de
 posgrado
 de 
la 
Universidad 
Autónoma 
de 
Barcelona
(UAB)
 y 
Nekane 
Marín,
 doctoranda 
de 
la
 misma 
Universidad.

El rincón del escéptico: Preguntas sobre el teletransportador

Todo el mundo ha oído o ha visto (televisión, cine) lo que podría ser un teletransportador. A continuación se planteo un par de preguntas (con sus posibles respuestas, sin asegurar que sean ciertas) con relación a estos futuristas inventos. Estáis invitados a comentar planteando nuevas preguntas o exponiendo vuestras discrepancias con mis respuestas. 

¿No es exagerado llamarlo teletransporte? Al fin y al cabo, sólo se teletransporta un estado cuántico, no un objeto físico.

Esta pregunta despierta otra de calado más filosófica: ¿que se entiende como identidad? ¿Como sabemos que un objeto (la bici que cogemos cada mañana del garaje para ir al trabajo), es el mismo que vimos la última vez? La física cuántica respalda esa idea: las partículas del mismo tipo en el mismo estado cuántico son imposibles de diferenciar. Si se pudiesen cambiar rigurosamente todos los átomos de aluminio de la bicicleta por átomos de una veta mineral con las mismas propiedades que los átomos originales, el resultado final sería el mismo, tu bicicleta al nivel más profundo. La identidad entonces, solo tiene un posible significado: ser lo mismo en cada propiedad posible.

¿No resulta, entonces, una clase de "fax cuántico"?

Cuando se manda un fax, se genera una copia, diferente a ojos vista, del original. En cambio, con un objeto teletransportado no podría ser diferenciado. Además, el teletransporte cuántico exige una destrucción total del original.

¿Podemos esperar que se logre el teletransporte de objetos complicados?

Los obstáculos son muchos y muy grandes. Para empezar, el objeto ha de hallarse en un estado cuántico puro, pero esos estados son muy frágiles. Los fotones no casi no interaccionan con el aire así que nuestro experimento no precisa aislamiento., pero los experimentos con átomos y objetos mayores se han de realizar en una condición casi total de vació para evitar colisiones con las moléculas del aire. Además cuanto más grande es un objeto, más sensibles su estado cuántico. Un pedazo enano de materia puede ser modificado incluso por la radiación térmica de las paredes del aparato, razón por la cual no se suelen dar efectos cuánticos a nuestro alrededor.

Se han realizado experimentos de interferencia cuántica, bastante más fácil que llevar a cabo un teletransporte, con buckybolas, esferas formadas por 60 átomos de carbono. Estos experimentos se quieren llevar a cabo con objetos mayores llegando incluso a experimentarse con pequeños virus.

Otro problema es como extraeríamos la información (sin perder nada) generada en un teletransporte. Con un objeto de solo unos pocos gramos los números ya se vuelven imposibles: 10 elevado a 24 bits de información.

¿Requeriría precisión cuántica el teletransportar una persona?

Hallarse en el mismo estado cuántico no parece necesario para ser la misma persona. Cambiamos nuestros estado millones de veces en 24 horas y , que yo sepa, no cambiamos de identidad. Pero ni los gemelos univitelinos, conocidos también como clones biológicos, son "la misma persona ", ya que presentan memorias diferentes. ¿Nos impiden los principios fundamentales de la física cuántica duplicar una misma con la suficiente precisión como para que piense que sigue siendo la misma persona? Quien sabe. No obstante, llama la atención que el teorema de no clonación cuántica nos prohíba hacer una copia exacta (clónica e una persona.

Joyas en el universo

Dr. Nikku Madhusudhan

Los científicos de la universidad de Yale (EEUU) han encontrado lo que se podría considerar, literalmente una joya galáctica; se trata del planeta '55 Cancri-e', descubierto en el 2011, mayoritariamente rocoso, con la increíble y brillante peculiaridad de que está compuesto de grafito y diamante. Es dos veces más grande que la Tierra y tiene una masa ocho veces mayor que esta. “La superficie de este planeta parece estar cubierta de grafito y diamante en vez de agua y granito”, ha señalado Nikku Madhusudhan, investigador de la universidad de Yale. Se encuentra a 40 años luz de nuestro mundo, una distancia razonablemente corta en términos astronómicos, siendo el quinto planeta de un sistema planetario orbitando una estrella muy similar a nuestro Sol denominada 55 cancri (en términos astronómicos Rho-1 Cancri) en la constelación de Cancer. La distancia a la estrella es tan pequeña que es visible a simple vista en el cielo nocturno. 

“Esta es nuestra primera visión de un mundo rocoso con una química fundamentalmente diferente a la de la Tierra” sostiene Madhusudhan. El planeta orbita a una velocidad hiperbólica: su año dura solo 18 horas, en contraste con los 365 días de la Tierra. También es extremadamente caliente, con una temperatura superior a los 2.000 grados centígrados, muy lejos de la que se puede esperar en un mundo habitable. 

No es la primera vez que se descubre un planeta de diamante, pero es el primero que se encuentra orbitando una estrella similar al Sol, tan cercano a la Tierra y de un tamaño superior al de nuestra pequeña perla azul. El planeta fue observado por primera vez el año pasado y los científicos asumieron inicialmente que podría tener una composición química similar al agua. Sin embargo, la investigación sugiere que el planeta no tiene agua en absoluto, ni mucho menos,  parece estar compuesto principalmente de carbono (como el grafito y el diamante), hierro, carburo de silicio, y, posiblemente, algunos silicatos. Además, estima que al menos una tercera parte de la masa del planeta - el equivalente a unas tres masas terrestres - podría ser de diamante. Este descubrimiento significa que "ya no se puede asumir que los planetas rocosos distantes tienen componentes químicos, interiores, ambientes, o biologías similares a las de la Tierra", ha señalado Madhusudhan. . El descubrimiento también abre nuevas vías para el estudio de procesos geoquímicos y geofísicos en otros planetas similares al nuestro. Una composición rica en carbono podría influir en la evolución térmica del planeta y la tectónica de placas, por ejemplo, con implicaciones para el vulcanismo, la sismicidad y la formación de las montañas. 

«Las estrellas son simples ,-dada la masa y la edad de una estrella, se conoce su estructura básica y la historia -apunta David Spergel, profesor de astronomía y astrofísica en la Universidad-, pero los planetas son mucho más complejos. Esta supertierra rica en diamantes es probablemente solo un ejemplo de los descubrimientos que nos esperan a medida que exploremos otros planetas alrededor de estrellas cercanas».

El estudio será publicado en la revista 'Astrophysical Journal Letters'.

¡¡¡SI QUE HAY!!!

El rover Curiosity (NASA) ha encontrado las primeras pruebas claras de que fluyó agua por la superficie de nuestro vecino planeta rojo. Tras analizar las últimas imágenes enviadas por el vehículo espacial, los científicos de la NASA han señalado que es la primera vez que se encuentran en la superficie marciana rocas que presentan una erosión propia del flujo de agua como ríos o arroyos. 

La NASA ha informado de que la piedra que muestra la fotografía está redondeada y situada encima de una gran roca. "Es demasiado grande para que haya sido movida hasta allí por el viento", matiza Rebecca Williams, investigadora del Instituto de Ciencias Planetarias de Tucson (Arizona).

William Dietrich, investigador de la Universidad de Berkeley (California), por su parte, considera que teniendo en cuenta el tamaño de las piedras y rocas se puede estipular que el agua se desplazaba a una velocidad mesia de 0,9 metros por segundo y con una profundidad "que a una persona le llegaría hasta los tobillos".

Los científicos apuntan que sería importante conocer el tamaño de la corriente. "Donde hay agua fluyendo, son habituales los microorganismo", dice Williams, quien ha añadido que "este tipo particular de roca podría ser un buen lugar para preservar los componentes que la ciencia asocia con un ambiente habitable".

Rover espacial Curiosity

La NASA aun está debatiendo si se debería hacer un análisis químico a la roca o si el Curiosity tiene objetivos mejores. Los científicos recuerdan que "las preguntas existente sobre la habitabilidad de Marte van más allá de una simple observación de agua en el planeta". 

Choque de trenes galácticos

La imagen de un universo estático e inmutables dista más de lo que nos podemos imaginar con la realidad. Las galaxias (por poner un ejemplo) son sistemas cambiantes debido a que, constantemente, están sufriendo transformaciones debido a la interacción entre ellas (aunque la distancia entre ellas para unos organismos tan insignificantes como nosotros sean monstruosas).

La mayor parte de las galaxias no rondan solas por el espacio: viven en pares o cúmulos. Por eso casi todas sufren mínimo una colisión en su "vida". En las zonas dénsamente ocupadas por galaxias estas interacciones son más fuertes, debido al pequeño (en comparación con el tamaño global del universo) espacio en que coexisten estas galaxias. La imagen muestra un fragmento del cúmulo denominado Hickson 16, grupo compacto formado por 6 galaxias (en la imagen solo se ven 4). Con cámaras de rayos X se podría apreciar el gas atómico que rodea las galaxias. Al ser un componente frágil, es dispersado en los choques galácticos más bruscamente que las estrellas que forman las galaxias implicadas en el choque. Este desplazamiento de gas forma un entramado de puentes y colas gaseosos que nos proporcionan indicios de estas colisiones (aunque haga millones de años que se dieron).

Obviamente debido a la distancia y a la inmensidad de los intervalos temporales en los que se dan estos choques es muy complicado para el ser humano observar el instante preciso en el que se da la colisión. Por eso se intentan desarrollar tantos medios como nos son posibles para observar como se dan o como se han dado estas colisiones. A parte de las imágenes ultravioletas o en rayos X esta muy extendido el uso de simulaciones numéricas.

En las simulaciones numéricas, supeordenadores aplican leyes físicas conocidas a un conjunto de partículas que representan el gas y las estrellas de las galaxias. A partir de diferentes condiciones iniciales, se promueve la evolución del sistema mediante el cálculo de las fuerzas de interacción en distintas posiciones y tiempos. Con ello, se puede comprimir en pocos segundos miles de millones de años. Estos superordenadores, apoyados por redes de computadores personales u ordenadores GRAPE (cuyo cableado está diseñado específicamente para el cálculo de fuerzas gravitatorias) permiten hacer evolucionar hasta varias decenas de partículas en unos pocos segundos.

De hecho, con las observaciones y las simulaciones numéricas, está bastante patente que nuestra galaxia (Via Lactea) colisionará en 3000 millones de años con la galaxia Andromeda (La Via Lactea i Andromeda son las 2 galaxias más grandes de nuestro grupo local). En 2013 se iniciara la misión Gaia, la cual confirmará si la fecha considerada es correcta (ya que por ahora se desconoce la velocidad tangencial de Andromeda). 

¿Porque las galaxias chocan y las estrellas no?

Las estrellas no suelen chocar entre ellas. Están demasiado lejos entre ellas. Nuestro propio Sol dista 30 millones de veces su diámetro con las estrella más cercana, denominada Proxima Centauri. Esto supone que nuestra estrella debería vivir 100.000 vidas solares para que existiera la más miserable probabilidad de que se diera un choque con Proxima Centauri. En las asociaciones estelares la distancia queda reducida a 500.000 diámetros solares, y en los densos cúmulos globulares solo 5000 diámetros.

Pero entre dos galaxias solitarias vecinas suele haber una distancia equivalente a 60 veces su diámetro. Esto solo se da en el 25% de casos. El 75% restante pertenecen a grupos o cúmulos, con lo cual sufrirán mínimo una colisión debido a que están mucho más apretujadas. Los tiempos típicos en los que se da una colisión son de 100 millones de años.