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.

Terremotos en las estrellas

 

En el centro de un Temblor Estelar hay una estrella de neutrones, esas estrellas tienen una masa muy densa formada mayoritariamente (como su nombre indica) por neutrones, aunque también presentan protones y neutrones. Tienen hasta 5 veces más masa que el sol (normalmente entre 1,5 y 2 masas solares) pero miden sólo unos 20 km de diámetro. Tienen unas 400 rotaciones por segundo, aunque la fuerza de sus campos magnéticos hace que bajen su velocidad con el tiempo. La rotación más rápida observada en una estrella de neutrones es de 1.122 rotaciones por segundo. Esta rotación veloz e incesante hizo pensar a los astrónomos (la primera vez que se observo) que podía ser el indicio de inteligencia extraterrestre. Se les dio dos explicaciones:

1. Que fuera un mensaje extraterrestre enviado a todo aquel que pudiera observarlo.
2. Que fuera una obra de ingeniería de una civilización inteligente con la misma función que un faro; en otras palabras, para guiar naves a través del inmenso y oscuro espacio.

Estas estrellas de neutrones no son más que los restos de lo que antes fue una gigantesca estrella. Esta estrella después de millones de años ejerciendo de central nuclear acaba su combustible y explota en forma de supernova, dejando como único rastro de su existencia este tipo de estrella.

La increíble fuerza gravitacional de estas estrellas se opone a la rotación. Así mientras la gravedad mantiene la masa fija en un mismo punto, la rotación ejerce fuerza centrífuga, lo que, si no fuera gracias a esta monstruosa gravedad, haría que toda la materia estelar quedara desperdigada por el espacio. Como resultado, la estrella cambia su forma y su rígida corteza se rompe. Este enfrentamiento entre fuerzas provoca una increíble cantidad de tensión.

Cuando la tensión llega a un punto insostenible la corteza de neutrones revienta en un temblor estelar, dejando escapar rayos gamma y rayos X. En combinación con la energía que ha salido de la estrella, se crea una de las emisiones de rayos X más grandes que se conocen en el universo.

Venus: clima de vacaciones

Doy una pausa a la explicación de los experimentos mentales de Einstein ya que entre la autoescuela (a ver si me saco ya el carnet de conducir) y la universidad no tengo demasiado tiempo para redactar un artículo digno de estos experimentos.

He encontrado por mi ordenador un artículo un tanto breve pero interesante sobre Venus que escribí en primero de bachillerato para una seria de charlas científicas para alumnos de primaria (a ver se despertamos la vocación de investigador a alguno). El artículo es el siguiente:

En Venus la temperatura de la superficie planetaria es de 462ºC. El particular clima de este planeta está considerado como el efecto invernadero más potente del sistema solar. Con una presión atmosférica 92 veces más fuerte que la de la Tierra y una atmósfera formada por nubes de compuestos de sulfuro, cloro y carbono  (ejemplo: ácido sulfúrico, extremadamente nocivo y corrosivo) puede ser el clima más extremo conocido hasta el momento.

Fotos de la sonda Venera-13

Se cree que hace miles de millones de años Venus era muy parecido a la Tierra, con un clima mucho más suave y grandes extensiones de mar. Sin embargo a medida que el sol maduraba estelarmente y se hacia más grande y caliente, el agua se evaporaba.

En 1982, un proyecto aeroespacial ruso envió una sonda a Venus, ya que en el momento se pensaba que Venus podía estar repleto de vida debido a la gran cantidad de nubes (hasta el momento se desconocía su composición) presentes en su atmósfera.

La sonda solo consiguió enviar 2 imágenes, ya que en la atmósfera del planeta, la sonda Venera-13 empezó a dañarse debido al contacto con las nubes ácidas. Al tocar tierra, la monstruosa presión atmosférica y el calor acabaran totalmente con la sonda y con el proyecto.

La evaporación del agua presente en los mares de Venus  hizo que el carbono de las rocas se mezclaran con el oxígeno de la atmósfera y se convirtiera en dióxido de carbono, una sustancia que ahora forma el 95% de la atmósfera de Venus. Es lo que se conoce como "efecto invernadero desbocado"; el dióxido de carbono de la atmósfera libera más carbono de la tierra y el proceso se acelera.

Sonda Venera-13

Sólo el 10% de la radiación solar puede alcanzar la superficie, casi toda la radiación se queda atrapada en la atmósfera, lo que hace que haya una diferencia de temperatura de casi 500ºC entre la superficie del planeta y la capa de nubes.

Algunos enigmas de la relatividad especial

A parte de los resultados y los postulados expuestos por A. Einstein, en los que los sucesos dejan de ser simultáneos si se miden desde sistemas de referencia distintos, en su aclamada teoría de la relatividad, esta misma teoría también conduce a algunos comportamientos peculiares cuando las velocidades se asimilan a la de la luz. La exploración de tales “efectos”, con las que resulta consistente el punto de vista de Einstein del universo, condujo a la mayor parte de las estimulantes ideas que determinaron la senda que tomaría la ciencia moderna. Sea dicho el pensamiento de la relatividad espacio-temporal es razonablemente más antigua que la publicación de la teoría de Einstein; comentada tanto por Newton como por Galileo Galilei

. 

Carl Sagan

Einstein explicó estos peculiares efectos mediante “experimentos mentales” muy sencillos de plantear pero muy complicados de digerir o aceptar. Estos experimentos han sido expuestos al público por grandes mentes contemporáneas a Einstein; ejemplos clarificadores son Carl Sagan (en su gran documental y libro, Cosmos), Stephen Hawkin, Susan Joselyn Bell o Arno Penzias. 

Dilatación temporal 

En primer lugar, comencemos con uno de los famosos experimentos mentales de Einstein. En este caso, imaginemos dos relojes, uno de los cuales se mueve con un observador viajando en una nave interestelar a una velocidad muy cercana a la luz (aunque Einstein utiliza mucho el concepto de tren debido a la facilidad de imaginarlo y al auge de la industria ferroviaria de su época) mientras otro permanece estacionario en tierra firme. Imaginemos que se trata de relojes de luz, en los cuales el tiempo se mide haciendo que un pulso de luz rebote entre dos espejos, revelado por un detector de luz. Si el observador en tierra mira su reloj, verá que los pulsos de luz se reflejan entre ambos espejos en línea recta, midiendo el tiempo. De modo parecido, nuestro viajero interestelar verá lo mismo si observa su reloj mientras viaja a unos 300.000km/s. 

Sin embargo, imaginemos que al observador estático se le ocurre mirar en el reloj de su compañero en el espacio estelar la hora. Se fija en un pulso de luz que se refleja en un espejo y seguidamente en el otro. Pero en el tiempo que tarda la luz de un espejo al otro el reloj (y obviamente su portador) se desplaza una distancia razonable en el espacio. Así pues, el camino que la luz recorre desde un espejo le parece al observador estático un recorrido “zig-zagueante”. 

El observador en tierra puede calcular la distancia recorrida por el pulso de luz si sabe que la velocidad a la que viaja la luz es c, la velocidad constante de la luz. Puesto que velocidad por tiempo da como resultado espacio o distancia, puede calcular cuánto tiempo precisa el pulso luminoso para reflejarse entre ambos espejos. Esta cantidad puede utilizarse para comparar el tiempo del reloj en movimiento con el de su reloj en posición estacionaria. Pero cuando compara estos resultados se lleva una gran sorpresa. Aunque ambos relojes hayan sido sincronizados al inicio del experimento, al comparar estos resultados se percata de que su reloj lleva un ritmo mayor al que está perdido en el espacio sideral. Este efecto se llama “dilatación del tiempo (temporal). 

Este efecto se daría con cualquier reloj, no solo los de luz. Este experimento o pensamiento es fácilmente aplicable con cualquier otro reloj. 

Esta dilatación temporal tiene lugar debido a la constancia de la velocidad de la luz. Esta velocidad es igual en todos los sistemas inerciales y de referencia. 

Este efecto ocurriría a la inversa si el observador en movimiento considerara que él está en reposo. Entonces el reloj que se movería aparentemente más despacio seria el terrestre, dándose igualmente esta dilatación temporal. Estos efectos de dilatación temporal no se dan únicamente en el tiempo, sino también en el cuerpo humano; el observador viajando cerca de la velocidad de la luz envejecerá más despacio, razonablemente más despacio, que el observador estático. 

Estos efectos de dilatación han sido medidos experimentalmente. Uno de estos experimentos, y esta vez me refiero a experimento empírico, se realizó sincronizando dos relojes idénticos y poniendo uno en un avión dando vueltas por el mundo mientras el otro se mantenía apoyado en la poyata del laboratorio. Teniendo en cuenta que la velocidad de crucero de un Boeing 747 es de 800 km/h, lo que queda muy lejos de los 300.000km/s de la luz, el cambio horario entre ambos relojes no era muy significativo. Aunque haya una gran diferencia entre ambas velocidades, el reloj que rondaba la tierra a 800km/h mostraba menor tiempo transcurrido que el que permaneció en el laboratorio. Lo que parece ciencia del futuro ha estado realmente a nuestro alrededor durante mucho tiempo, aproximadamente 13,7 miles de millones de años (con un error de unos 0,2 mil millones de años arriba o abajo).

Seguir la pista a las tortugas desde el espacio

Con novecientos kilos de peso y dos metros de longitud, las tortugas laúd son los mayores reptiles existentes en la actualidad. Su tamaño, sin embargo, oculta una gran fragilidad: las poblaciones que viven en el océano Pacífico se han reducido en un noventa por ciento en los últimos veinte años. Los biólogos ya sabían que las artes de pesca ocasionaban problemas a estos animales en peligro de extinción, al quedar atrapados en las redes de los pesqueros de arrastre, pero no estaban seguros de dónde y cuándo sufrían tales agresiones.

Las tortugas recorren miles de kilómetros por el Pacífico, así que no hay forma de rastrear su itinerario desde tierra o desde un barco, afirma Helen Bailey, bióloga marina del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland. Así pues, Bailey y sus colaboradores decidieron seguir sus movimientos mediante satélite. Colocaron arneses con dispositivos de rastreo en la blandas conchas de tortugas laúd, de manera que estos transmitiesen una señal cada vez que las tortugas ascendían a la superficie para respirar. El estudio, publicado en el numero de abril de la revista Ecological Applications, señala con precisión las zonas de peligro en las que coinciden tortugas y arrastreros. Los datos ayudarán a que las agencias reguladoras decidan cuándo y dónde limitarán la pesca para proteger a la especie.

Los investigadores siguieron a lo largo de quince años, a 135 tortugas hembra, algunas de la zona oriental del Pacífico y otras dela zona occidental, mientras nadaban por el océano en busca de medusas. El estudio descubrió diferencias en las pautas migratorias de la dos poblaciones. Las tortugas del Pacífico occidental abandonaban sus áreas de desove para alimentarse en el mar de China, los mares indonesios y el sudeste de Australi, así como a lo largo de la costa oeste de Estados Unidos, lo que las hace vulnerables ante las redes de pesca en numerosas zonas.

Las tortugas del Pacífico oriental viajan desde sus áreas de desove en México y Costa Rica hasta el Pacífico sudoriental, de manera que muchas quedan atrapadas en aparejos de pesca a lo largo de las costas sudamericanas. Como la población oriental ocupa un área geográfica más reducida, su riesgo de extinción resulta mayor, señala Bailey.

Los nuevos hallazgos podrían ayudar a los gestores a planificar vedas de pesca a corto plazo. Bailey afirma que una reciente decisión de cerrar todos los años una pesquería de peces espada y tiburones zorro en Califronia, desde mediados de agosto hasta mediados de noviembre, redujo de forma drástica las capturas de tortugas laúd (en 2010 no se prendió ninguna). El rastreo mediante satélite puede ayudar a precisar el tiempo y el área de veda y a decidir las que deben realizarse junto a las costas de Oregón y Washington. En las islas Galápagos, las tortugas laúd atraviesan, de febrero a abril, un corredor migratorio muy bien delimitado, así que un cierre temporal de las pesquerías en esa zona podría terminar por completo con las capturas.

"Ya suponíamos que el problema residía en las pesquerías -señala Bailey-, pero ahora sabemos dónde concentrar nuestros esfuerzos."

Tortuga laúd recién nacida

¿Tiene el universo un eje?

El universo no posee centro, fronteras ni regiones especiales: con independencia de hacia dónde miremos, su aspecto a gran escala siempre es el mismo. Así al menos reza el principio cosmológico, uno de los pilares en lo que a concepción moderna del universo se refiere. Sin embargo, algunos indicios obtenidos durante los últimos años han puesto en duda dicho postulado: al parecer, el universo podría contar con una dirección privilegiada.

Una de esas indicaciones proviene de la radiación de fondo cósmico de microondas. Como cabría esperar, dicha radiación no exhibe un aspecto completamente uniforme, sino que se encuentra plagada de pequeñas irregularidades que motean el cielo. Algunas observaciones, sin embargo, sugieren que esas pequeñas "manchas" no se reparten al azar, sino que se alinearían a lo largo de una dirección que, con cierta teatralidad, algunos cosmólogos han bautizado como "eje del mal".

Otras pistas provienen de los estudios sobre supernovas lejanas. En 1998, el estudio de estas explosiones estelares permitió deducir que el universo actual se halla en una fase de expansión acelerada, un descubrimiento que el año pasado fue galardonado con el premio Nobel de Física. Algunos muestreos recientes indican que esa aceleración podría tomar un valor máximo a lo largo de cierta dirección, muy próxima al eje del mal. De manera similar se ha observado que las velocidades peculiares de los cúmulos de galaxias parecen mostrar cierta preferencia por apuntar en una misma dirección, no tan distinta de las anteriores.

¿Qué significa todo eso? Quizá nada. "Podría tratarse de una casualidad", afirma Dragan Huterer, de la Universidad de Michigan en Ann Arbor. O puede que se haya cometido algún error en el análisis de los datos. Sin embargo, señala Huterer, tal vez estemos asistiendo a los primeros indicios de "algo asombroso". El primer instante de expansión del universo podría haber durado algo más de lo que se cree y, con ello, haber provocado la deformación que vemos hoy. Según Glenn D. Starkman, de la Universidad Case de la Reserva Occidental, otra posibilidad reside en que, a gran escala, el universo se encuentre enrollado sobre sí mismo a lo largo de una dirección, con una geometría análoga a la de un dónut. A quizá la energía oscura, la misteriosa sustancia responsable de la expansión acelerada del universo, actué de maneras diferentes en lugares distintos.

Satélite Planck

Por el momento, los datos son preliminares y no aportan sino leves indicios del fenómeno. Ahora los cosmólogos esperan con interés los datos del satélite Planck, de la Agencia Espacial Europea, que actualmente se encuentra tomando mediciones muy precisas del fondo de microondas. Sus datos confirmarán las medidas realizadas hasta el momento... o dejarán al eje del mal reducido a una anécdota sin mayor interés.

Fuego y agua

Mercurio es un mundo de extremos. La temperatura durante el día en el planeta más próximo al Sol puede subir hasta los 400ºC cerca del ecuador, un calor suficiente como para derretir el plomo. Junto con la noche, caen las temperaturas, hasta alcanzar la friolera de -150ºC.

Sin embargo, algunas zonas de Mercurio son un poco más estables. En el interior de algunos cráteres polares del diminuto planeta, hay regiones que nunca ven la luz del Sol, por la sombra que les hacen los borde. La temperatura en esas zonas permanece fría durante todo el día. Nuevos datos de la sonda MESSENGER de la NASA, presentados en marzo en la Conferencia Anual de Ciencia Lunar y Planetaria, corroboran la antigua hipótesis de que Mercurio tiene bolsas de agua congelada escondida en esos cráteres umbríos, a pesar de la cercanía con el Sol.

Desde el año 2011, la sonda MESSENGER orbita en torno al planeta más interior del sistema solar, cartografiando su superficie con un detalle sin precedentes. Los mapas de los cráteres polares realizados por el satélite concuerdan con imágenes anteriores de los polos, tomadas por radares terrestres, que mostraban algunas áreas anormalmente brillantes (zonas que reflejaban las ondas de radio mucho mejor que el terreno circundante, igual que hace el hielo).

Pero el radar también muestra zonas brillantes en cráteres más pequeños y en latitudes más bajas, que mantienen en su interior temperaturas menos apropiadas para el hielo. Estos depósitos, requerirían, posiblemente, una fina capa aislante en su superficie, quizás un material de grano fino (regolito), para evitar la sublimación del hielo. 

De hecho, los datos de la sonda MESSENGER parecen confirmar la existencia de algún tipo de material aislante, que cubriría el hielo que pueda haber en los cráteres. Las temperaturas en esas zonas de penumbra son las adecuadas para depósitos de hielo cubiertos por regolito y oscurecidos por compuestos orgánicos, explicó David Paige, de la Universidad de California en Los Ángeles.

Según Paige, los nuevos datos muestran, de forma bastante concluyente, que estas formaciones descubiertas hace tiempo por radares terrestres están compuestas, sobre todo, por agua congelada térmicamente estable.

El lado polémico de la física

Hace ya aproximadamente un mes, se escribo la que podria ser la página más brillantes de la ciencia moderna durante muchos años. La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) anunció con una seguridad de más del 99 por ciento (5 sigma en términos científicos), que se había descubierto el bosón de Higgs. Este, conocido como "la partícula de Dios" fue teorizada por Peter Higgs en los años 60 y supuso una verdadera revolución en el mundo de la física. ¿Se merece Higgs que le concedan el premio Nobel de física ahora que se ha demostrado experimentalmente su existencia?

Por ejemplo, el propio Stephen Hawking ha explicado a la cadena británica BBC que "el resultado es muy importante y Peter Higgs se merece el Nobel por este motivo". Sin embargo, ¿quién es merece el premio, Higgs o el equipo de investigación que ha demostrado su existencia? ¿No deberían habérselo concedido antes? ¿Tú qué opinas?

Según mi opinión Peter Higgs es un merecedor más que digno del premio nobel, ya que sin su teoría, nunca se habría tomado el sendero que actualmente a tomado la física.

Al rescate de la ciencia española

Un joven científico español, Francisco Hernández, lleva recaudadas desde Londres 80.000 firmas para que se cree una casilla de apoyo a la ciencia en la declaración de la renta. A través de su blog de divulgación anima a la gente a votar para que se pueda dedicar un 0,7% de los impuestos a la investigación científica. Dice que la idea se le ocurrió tras unir dos noticias recientes: el último recorte por el gobierno de 600 millones de euros para I+D y la publicación en el BOE de la partida que se lleva la Iglesia Católica en la recaudación del IRPF.


Hernández cree que la ciencia española “empieza a estar en estado crítico y ante esta situación dije, quizá más como protesta que como propuesta concreta, que lo que la ciencia necesitaba era una casilla de apoyo a la ciencia en el IRPF”. Para el joven científico, ya que “la gente que nos gobierna no quiere dar ese dinero a la ciencia, demos la oportunidad a los ciudadanos de decidir si quiere que un 0,7% de su IRPF vaya a la ciencia”.


El científico considera que esta medida no debería ser una alternativa a la partida que tendría que asignarse a la ciencia. Además, pide desde su blog que los ciudadanos pregunten a diputados y senadores de su provincia lo que piensan hacer por la investigación.


A ver que pensáis.

Amor cuántico o..... la ciencia del amor

Os traigo mi modesta opinión sobre un libro cuya primera edición es de enero de este año: "Quantic love" de Sonia Fernández-Vidal. Es una autora razonablemente joven (1978) doctorada en física, en el campo de la información y óptica cuántica por la Universiat Autonoma de Barcelona. Antes de dedicarse a la escritura colaboro con laboratorios del calibre del CERN, el LANL o el ICFO. En la actualidad ha dejado de lado la investigación y se dedica exclusivamente a la literatura.

Su segundo (y último) libro, "Quantic Love", es la historia de un triangulo sentimental ambientado entre las 4 paredes de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN). Es una "ñoñeria" adolescente más, con un innovador aliciente: LA CIENCIA.

La originalidad de la ubicación y de los personajes contrarresta la poca originalidad de la historia y la previsibilidad de su final; Es la única novela adolescente y romanticona (de la que tengo yo constancia)que está ambientada en un gran laboratorio y que tiene como vértice del triangulo amoroso a un científico. Indudablemente, es una innovación arriesgada debido a las sensaciones que la ciencia despierta en la mayoría de jóvenes.

La novela está repleta de curiosidades, anécdotas, frases e historietas científicas, lo cual da a la lectura un aliciente de interés (especialmente si se siente curiosidad por la ciencia). A parte de ser una lectura entretenida, es instructiva. Los conceptos científicos usados están muy bien explicados; la señorita Fernández-Vidal tiene una gran maestria para enseñar y, como alumno universitario de una carrera de ciencias (Biotecnologia) que soy, me encantaria que hubiera profesores como ella en la universidad.

Sonia Fernández-Vidal

El final del libro es más que previsible pero, no se como, consigue mantenerte enganchado al libro. Yo no soy mucho de novelas románticas pero este libro me engancho hasta llegar al punto de leerme sus 235 páginas en un solo día. Es un libro que recomiendo encarecidamente, os guste la ciencia o no. Después de la lectura seguro que veréis con nuevos ojos la ciencia y descubriréis lo fascinante que puede llegar a ser cuando se explica con amor.

Presiento que "Quantic love" tendrá el mismo éxito que el primer libro de Fernández-Vidal titulado "La puerta de los 3 cerrojos". Sin ninguna duda se lo merece.

Como dijo Bertrand Russell: "Sin ciencia, el amor es impotente; sin amor, la ciencia es destructiva."