Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 874714 veces)

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Los cambios climáticos y la evolución del oso polar

ZOOLOGÍA

Oso polar. (Foto: Susanne Miller, U.S. Fish and Wildlife Service)

Un estudio sobre genomas recién secuenciados de oso polar, realizado parcialmente en México y considerado como el análisis más extenso hasta la fecha sobre el ADN de este animal, está brindando pistas importantes sobre la evolución de esa especie, las cuales sugieren que los cambios climáticos de la prehistoria y el intercambio genético con los osos pardos contribuyeron a forjar al oso polar como lo conocemos hoy.
El estudio internacional, dirigido por especialistas de la Universidad Estatal de Pensilvania y la Universidad de Buffalo (Universidad Estatal de Nueva York), aporta evidencias científicas de que la población de los osos polares fluctuó en tamaño coincidiendo con los eventos climáticos más importantes en el último millón de años, creciendo durante los períodos fríos y reduciéndose en los cálidos.
Lo descubierto por el equipo de Charlotte Lindqvist, profesora de ciencias biológicas en la Universidad de Buffalo, y Stephan Schuster, profesor de bioquímica y biología molecular en la Universidad Estatal de Pensilvania, también sugiere que, si bien los osos polares surgieron como especie nueva hace entre 4 y 5 millones de años, estos animales pueden haberse cruzado reproductivamente en numerosas ocasiones con los osos pardos, hasta mucho tiempo después.
Esta relación reproductiva entre ambas especies puede haber sido una consecuencia de la variabilidad climática de nuestro planeta, pues, en las épocas con una importante reducción de los glaciares, ambas especies pueden tener un contacto mayor al solaparse sus áreas de distribución geográfica.
Los científicos han llegado a la conclusión de que los osos polares son realmente una especie mucho más antigua de lo que se pensaba. Todo apunta, de hecho, a que son muchísimo más antiguos de lo que se sugirió a raíz de un estudio realizado hace no mucho tiempo. Los autores del nuevo estudio consideran que los osos polares surgieron como especie nueva a partir de los osos pardos hace entre 4 y 5 millones de años, en vez de hacerlo hace unos cientos de miles de años como se afirmó tiempo atrás.
Esto significa que el oso polar definitivamente sobrevivió a los períodos cálidos de la historia de nuestro planeta. Pero, tal como advierte Lindqvist, que la especie haya perdurado durante varios millones de años no garantiza su supervivencia futura ante el actual calentamiento global.
En la investigación también ha trabajado Webb Miller de la Universidad Estatal de Pensilvania, así como expertos del Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad (Langebio) de México, y de instituciones de otros países.

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En las propiedades del grafeno influyen las del material que esté en contacto con él

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Representación estructural del grafeno. (Imagen: Berkeley Lab)

Resultaría insólito que las propiedades del papel con el que envolvemos un objeto cambiasen dependiendo de las propiedades de dicho objeto. Tenemos por tanto bien asumido que el papel sigue siendo el mismo sin importar si envolvemos con él algo hecho de un material o un objeto hecho de otro.
Pero sorprendentemente nuevos experimentos muestran que el grafeno, un singular material que consiste en una sola capa de átomos de carbono colocados en una retícula hexagonal similar a la de un panal de miel, se comporta bastante diferentemente dependiendo de la naturaleza del material que él envuelve. Cuando se ponen láminas de grafeno en substratos hecho de materiales diferentes sus propiedades fundamentales—cómo conduce la electricidad el grafeno y cómo interactúa químicamente con otros materiales—puede ser drásticamente diferente, dependiendo de la naturaleza del material subyacente.
El equipo de la investigadora Qing Hua Wang, y el profesor de ingeniería química Michael Strano, ambos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, recibió una sorpresa al descubrir este comportamiento alterado. Los miembros del equipo de investigación esperaban para se comportara como el grafito, una forma muy conocida de carbono cuya estructura está formada esencialmente por múltiples capas de grafeno amontonadas una encima de las otras.
Pero su conducta resultó ser bastante diferente.
Debido a su delgadez extrema, en la práctica el grafeno casi siempre se pone encima de algún otro material para apoyarlo. Cuando ese material de soporte es dióxido de silicio, un material normal usado en la electrónica, el grafeno reacciona al ser expuesto a ciertos agentes químicos. En cambio, eso no sucede cuando el grafeno es colocado encima de nitruro de boro.
En otras palabras, se puede apagar y encender la habilidad del grafeno para formar enlaces químicos con ciertas sustancias, basado en lo que está debajo.
¿Por qué sucede esto?
Al parecer, como el grafeno es tan delgado, la manera en que reacciona está fuertemente afectada por los campos eléctricos de los átomos del material que tiene debajo. Esto significa que es posible crear dispositivos con un substrato de micro-patrones —hechos de algunas regiones de dióxido de silicio y algunos cubiertas con nitruro de boro—cubierto con una capa de grafeno cuya conducta química variará entonces según el patrón oculto. Esto podría permitir, por ejemplo, la producción de micro-arreglos de sensores para detectar el rastro de materiales biológicos o químicos.

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Hacen funcionar a la mioglobina sin agua ni ningún otro líquido similar

BIOQUÍMICA

Estructura molecular de una proteína. (Foto: U. Bristol)

El agua es el medio natural de las proteínas solubles, y es parte integrante de su estructura, permitiéndoles desempeñar su función. Durante muchos años, se ha asumido que las proteínas siempre requieren agua u otro solvente parecido para poder funcionar.
En 2010, unos especialistas de la Universidad de Bristol en el Reino Unido demostraron que injertando cadenas de cierto polímero sobre la superficie de una proteína, era posible obtener proteínas capaces de desempeñar algunas de sus funciones biológicas sin depender tanto del agua ni de ningún otro líquido parecido.
La mioglobina es común en casi todos los mamíferos, y responsable del color rojo de la carne cruda. Como todas las proteínas solubles, su superficie está cubierta con moléculas de agua. En el nuevo estudio, los científicos de la citada universidad, y de otras instituciones, se propusieron evaluar si la estructura proteica aún podía moverse y continuar captando oxígeno si se reemplazaba totalmente el agua por moléculas sintéticas.
El equipo de Adam Perriman, de la Universidad de Bristol, y Martin Weik, del Instituto de Biología Estructural en Francia, ha descubierto que, al menos en los experimentos realizados, las moléculas de mioglobina envueltas por cierto polímero se mueven tan bien como la muestra convencional húmeda, y que la muestra seca y sin polímero tiene muy poca movilidad.
El hecho de que unas proteínas funcionen en un entorno no acuoso, con las debidas adaptaciones, abre la posibilidad de desarrollar aplicaciones prácticas del uso de proteínas para casos en los que no se pueda utilizar el agua. Por ejemplo, en sensores bioquímicos de gas, gracias a que la mioglobina puede enlazarse a moléculas de monóxido de carbono.
Otra aplicación potencial es el desarrollo de nuevos y avanzados vendajes para heridas.
En la investigación también han trabajado especialistas de la Universidad Nacional Australiana y otras instituciones.

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Finaliza la misión de la nave de carga HTV-3

ASTRONÁUTICA

(Foto: NASA TV)

La nave de carga japonesa HTV-3 se separó el 12 de septiembre de la estación espacial internacional. Su maniobra de alejamiento sufrió sin embargo una anomalía que propició el desencadenamiento de otra de aborto, que se solventó según lo previsto.
Cargado de basura y otros elementos inservibles, el vehículo vio cerrada su escotilla varias horas antes de la salida, el día 11. Finalmente, los astronautas de la estación, utilizando el brazo mecánico Canadarm-2, desconectaron el HTV-3 del puerto de atraque utilizado en el Nodo-2, a las 12:02 UTC. Posicionado en el extremo del brazo, fue liberado de forma definitiva a las 15:50 UTC.
Los movimientos previstos a partir de ese momento incluían un pequeño encendido de sus motores para iniciar una separación lenta, a los 90 segundos de la liberación. Sin embargo, uno de los ordenadores del HTV-3 sufrió entonces un fallo y comenzó de forma automática una secuencia de aborto, que supuso una separación mucho más rápida, evitando así cualquier posibilidad de colisión accidental por error de navegación.
Situado ya en su órbita independiente, el vehículo evolucionará durante dos días, preparándose para el encendido final que lo llevará a reentrar sobre la atmósfera terrestre, sobre el océano Pacífico. La maniobra tendrá un interés científico, ya que a bordo se encuentran dos experimentos capaces de enviar información a la Tierra durante el período de reentrada y destrucción, e incluso grabar en video el final de la misión. Los dos experimentos podrían acabar siendo recuperados posteriormente.
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=myjUlC91INU&feature=player_embedded[/youtube]

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Molécula que pudo tener un papel clave en la transición desde la vida unicelular a la pluricelular

BIOLOGÍA

La Dictyostelium discoideum es una ameba microscópica. Un grupo de cien mil de ellas puede formar un montículo del tamaño de un grano de arena. (Foto: Rex Chisholm, Northwestern University / NIGMS)

Se ha conseguido identificar una molécula que pudo desempeñar un papel clave en cómo las células "aprendieron" a diferenciarse unas de otras en los organismos multicelulares primitivos.
Los biólogos del desarrollo intentan conocer detalladamente cómo se lleva a cabo ese proceso un tanto enigmático que hace que células que al principio son idénticas lleguen a diferenciarse tiempo después en los tipos especializados de células que forman los tejidos y órganos.
Recientemente, un equipo de investigación del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Dundee, Reino Unido, ha identificado una molécula llamada c-di-GMP, que constituye la "señal" que puede inducir la diferenciación hacia una clase de células.
La investigadora Pauline Schaap y sus colegas vienen trabajando desde hace tiempo con un organismo multicelular simple, Dictyostelium, cuyas células que pueden moverse espontáneamente se pueden diferenciar hacia dos tipos de células sin movilidad. En una investigación anterior, el equipo de Schaap demostró que una sustancia de señalización llamada cAMP induce la diferenciación hacia una de esas dos clases, la espora. Ahora Schaap y sus colegas han identificado otra sustancia, el c-di-GMP, como la señal que induce la diferenciación hacia la otra clase de célula.
Lo descubierto en el nuevo estudio brinda una buena oportunidad de profundizar en el intrigante proceso que hizo que las células "aprendieran" a volverse distintas unas de otras en los organismos multicelulares primitivos.
Antes de este estudio, el c-di-GMP sólo se había encontrado en bacterias. En ellas, el c-di-GMP típicamente hace que éstas pierdan su facultad de moverse y pasen a ser parte de grandes y pegajosas colonias, conocidas como biopelículas.
El hecho de que un organismo como el Dictyostelium, muy distinto de las bacterias, use el mismo mecanismo es muy interesante y sugiere que los procesos que causan la diferenciación celular en los eucariotas, como el Ser Humano, puede tener orígenes evolutivos muy profundos en las raíces del árbol de la vida, tal como razona Schaap.

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La industria europea desarrollará un radar para velar por la seguridad en el espacio

INGENIERÍA ESPACIAL

Recreación artística de un posible diseño para los nuevos radares. (Imagen: ESA - P. Carrill)

La ESA impulsará la especialización de la industria europea con el desarrollo de un nuevo radar experimental, parte del programa para el Conocimiento del Medio Espacial (SSA) de la Agencia. Este radar permitirá probar nuevas técnicas para monitorizar la posición de los fragmentos de basura espacial, ayudando a los operadores a evaluar riesgos y a mejorar la seguridad en órbita.
La Agencia Espacial Europea y el centro de investigación francés ONERA han firmado un contrato de 4 millones de euros que permitirá a la organización francesa y a cinco socios industriales de España, Francia y Suiza colaborar en el diseño del nuevo radar de vigilancia y en el desarrollo de un prototipo funcional. Los trabajos comenzarán este mismo mes.
“Este acuerdo reforzará significativamente la competitividad y la capacidad de la industria europea en este campo”, explica Nicolas Bobrinsky, Responsable de Programa Preparatorio de la ESA para el Conocimiento del Medio Espacial (SSA-PP).
“Este radar permitirá probar y validar nuevas técnicas para monitorizar la posición de los fragmentos de basura espacial. La ESA se beneficiará de la estrecha colaboración que existe entre la industria española, francesa y suiza”.
La rápida detección y monitorización de los fragmentos de basura espacial permitirá evaluar los riesgos de que impacten con otros satélites y alertar a tiempo a los operadores para que implementen maniobras de evasión. Este nuevo radar será del tipo biestático, y se basará en el contrato paralelo suscrito entre la ESA y la empresa española Indra Espacio S.A. en julio de 2010 para el desarrollo de un radar monoestático.
“Al contar con los dos tipos de radares, podremos realizar estudios comparativos para probar y validar nuevas técnicas de detección y monitorización de fragmentos de basura espacial”, explica Gian Maria Pinna, Responsable del Segmento de Tierra del programa SSA de la ESA.
“Estos dos radares formarán parte de una compleja red de sensores, que también incluirá telescopios ópticos y centros de procesamiento de datos que permitirán monitorizar los desechos espaciales en todas las regiones orbitales”.
“La tecnología radar es muy eficaz a la hora de detectar objetos en órbitas bajas o de alta excentricidad, pero la tecnología óptica es mejor para monitorizar objetos en órbitas medias o geoestacionarias”, explica Pinna.
Los radares funcionan emitiendo energía electromagnética hacia un objetivo y analizando la señal que refleja.
En los de tipo monoestático una misma antena hace las funciones de emisor y de receptor, transmitiendo la energía en pulsos discretos. En los biestáticos, el emisor se encuentra separado del receptor, y transmite energía de forma continua.
Para este nuevo radar, el emisor se instalará en un antiguo aeropuerto cerca de Crucey-Villages, a unos 100 km al oeste de París, y el receptor se ubicará a las afueras de Palaiseau, al sur de la capital francesa.
Este contrato destaca el fuerte apoyo que está recibiendo la industria europea a través de las actividades del programa SSA de la ESA, que comenzó en el año 2009.
Hasta la fecha se han firmado 25 contratos con la industria europea para el desarrollo de actividades relacionadas con el programa SSA, por un importe de más de 30 millones de euros.
“Tan sólo el desarrollo de la tecnología del nuevo radar involucrará a ocho empresas de cuatro Estados miembros de la ESA”, explica Bobrinsky.
“Este proyecto ofrece un fuerte retorno de la inversión, y pone de manifiesto la capacidad de la industria europea para desarrollar de forma autónoma sistemas de seguimiento y vigilancia espacial (SST), que ayudarán a garantizar la seguridad de las operaciones en órbita”.

Fuente: ESA

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Detienen a las burbujas en un líquido en ebullición

FÍSICA

La esfera de la izquierda está envuelta en una lámina de vapor por el efecto Leidenfrost, mientras que la derecha está en la fase de ebullición nucleada con producción de burbujas. (Imagen: Ivan Vakarelski)

Investigadores de Arabia Saudí, EE UU y Australia han demostrado que con superficies ‘superhidrofóbicas’ se puede eliminar la fase burbujeante cuando se hierve un líquido. Entre otras aplicaciones, la eliminación de las burbujas puede evitar explosiones en entornos industriales, incluidos los reactores nucleares.
El médico alemán J. G. Leidenfrost observó en 1756 que las gotas de agua que se depositan en una sartén caliente no se evaporan, sino que levitan durante un tiempo sobre una fina lámina de vapor. Es el denominado efecto Leidenfrost, donde la capa de vapor inhibe que el calor se transfiera de la superficie caliente al líquido.
Estas películas sólo son estables cuando la temperatura está por encima de un punto crítico, pero si baja, curiosamente, la capa de vapor colapsa y el sistema entra en un régimen de ebullición nucleada, es decir, comienzan a formarse burbujas y chorros. Ahora, sin embargo, un equipo de científicos de Arabia Saudí, EE UU y Australia ha logrado romper este pilar central de la ebullición.
Los investigadores han comprobado que si se utilizan superficies ‘superhidrofóbicas’ con una textura especial, se puede estabilizar la capa de vapor Leidenfrost, que se mantiene, y no se produce el burbujeo. Para demostrarlo, han sumergido en agua hirviendo esferas metálicas recubiertas con un repelente para la lluvia que se aplica en los retrovisores de los coches. Así lo publican esta semana en la revista Nature.
“En otras palabras, uno puede fabricar superficies en las cuales un líquido nunca burbujea cuando empieza a hervir, un fenómeno contrario a la experiencia de cualquiera que haya cocinado”, destaca a SINC el autor principal, Ivan U. Vakarelski, de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología en Arabia Saudí.
Según el estudio, la supresión de la fase de burbujeo podría ayudar a reducir el daño que sufren las materiales que se emplean en la industria, e incluso las explosiones. Esto es especialmente relevante en las plantas de energía nuclear.
“Además, el trabajo puede ayudar al desarrollo de tecnologías que, mediante superficies superhidrófobicas, reduzcan la fricción de sólidos que se mueven en líquidos o en la fabricación de recubrimientos especiales”, explica otro de los autores, Neelesh Patankar, de la Universidad del Noroeste (EE UU).
Los resultados también muestran que, por el contrario, las superficies ‘superhidrófilicas’ –con afinidad por el agua– mantienen la fase de ebullición burbujeante hasta temperaturas muy altas, aumentando la velocidad de transferencia de calor de forma significativa.
Estos descubrimientos se podrían aplicar para controlar otras fases de transición, no sólo la de líquido a capa de vapor, también de líquido a sólido –como sucede con el agua y el hielo– y de gas a sólido, como ocurre en la formación de escarchas.
Una de las líneas de investigación del equipo es mantener la lámina de vapor cerca de un sólido a temperatura ambiente. “Si esto fuera posible, en teoría, podríamos cubrirnos con un revestimiento, saltar a la piscina y mantenernos secos bajo el agua”, plantea Patankar.
Otras posibles aplicaciones se dirigen al desarrollo de nuevos materiales o texturas que ofrezcan menos resistencia o que actúen contra la formación de hielo o escarcha en los aviones, además de intercambiadores de calor más eficientes e incluso recolectores de rocío que acumulen agua en zonas semiáridas.

Fuente: SINC

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Medición rápida con GPS del aumento o pérdida de hielo en Groenlandia

GEOLOGÍA

Unidad GNET GPS. (Foto: OSU)

Se ha descubierto un modo de usar la tecnología GPS para medir los cambios que ocurren a corto plazo en la tasa de pérdida de hielo en Groenlandia. Ya se había logrado detectar cambios previamente, pero sólo para el caso de los cambios a largo plazo, del orden de años, en vez del orden de meses como se ha conseguido ahora.
El nuevo estudio demuestra el buen potencial que la tecnología del Sistema de Posicionamiento Global (GPS por sus siglas en inglés) tiene para la detección de muchas de las consecuencias del cambio climático, entre ellas la pérdida de hielo, la elevación del lecho rocoso por la reducción del peso del hielo que lo aplastaba, los cambios en la presión atmosférica, y quizás incluso hasta la elevación del nivel del mar.
El equipo de Michael Bevis, de la Universidad Estatal de Ohio en Estados Unidos, ha identificado un período de 2010 en el que las altas temperaturas causaron que el flujo natural de agua de deshielo hacia el mar se acelerase de manera bastante repentina, con el resultado de que en sólo 6 meses 100.000 millones de toneladas de hielo se derritieron y escurrieron hacia el océano.
Bevis y sus colaboradores pudieron hacer estas mediciones gracias a que la tierra se comprime o expande como un muelle según el peso que tenga encima, lo cual les permitió emplear el lecho de roca de Groenlandia como una balanza de baño gigante, a fin de pesar el hielo que tenía encima. A medida que el hielo se acumula, el lecho de roca se hunde, y cuando el hielo se derrite y fluye hacia el mar, el lecho de roca se eleva.
Las mediciones revelaron que el lecho rocoso de Groenlandia se hundió en unos 6 milímetros (aproximadamente un cuarto de pulgada) durante el invierno de 2010, y se estima que la mitad de ese descenso, o sea, 3 milímetros o un octavo de pulgada, se debió a la acción estacional de la presión atmosférica sobre el hielo, en tanto que la otra mitad fue causada por la acumulación de hielo.
Luego determinaron que el lecho de roca se alzó 11 milímetros (algo menos de media pulgada) en el transcurso del verano. Se cree que en este caso el ascenso se debe principalmente a la pérdida de hielo.
Este método ya se había usado antes para estudiar la pérdida de hielo tanto en la Antártida como en Groenlandia. Pero en esos estudios sólo era posible usar el GPS para detectar cambios en un período de varios años. Reducir el intervalo a seis meses, como se ha logrado ahora, es un avance sustancial, Bevis piensa que su equipo pronto logrará mejorar su propia marca. Él estima que dentro de más o menos un año, será factible procesar e integrar de modo adecuado los datos de GPS al mes de haber sido registrados. Eso permitirá detectar los cambios abruptos en la masa de hielo en el plazo de sólo un mes o dos después de que ocurran.

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¿Partículas de materia oscura aniquilándose unas a otras en el centro de nuestra galaxia?

ASTROFÍSICA

Puede que en el centro de la Vía Láctea y otras galaxias existan grandes cantidades de partículas de materia oscura aniquilándose entre ellas. (Recreación artística de Jorge Munnshe para Amazings / NCYT)

Muchos detalles observados en los haces de fotones de rayos gamma que emanan del centro de la Vía Láctea, encajan con la inquietante posibilidad de que existan partículas de materia oscura que estén aniquilándose entre ellas en esa región de la galaxia, a juzgar por las conclusiones a las que se ha llegado en una investigación reciente.
El equipo de Kevork Abazajian y Manoj Kaplinghat, de la Universidad de California en Irvine, analizó datos recolectados entre agosto de 2008 y junio de 2012 por el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma, un satélite de la NASA en órbita a la Tierra. Los investigadores encontraron más fotones de rayos gamma procedentes del centro de la galaxia de lo que esperaban sobre la base de los anteriores modelos científicos. Los rayos gamma son una radiación electromagnética emitida típicamente durante la desintegración radiactiva o en algunos otros procesos que envuelven altas energías.
Ésta es la primera vez que se ha observado esta nueva fuente de rayos gamma con tan alta relevancia estadística, y lo más llamativo del hallazgo es que la forma, el espectro y la tasa de emisión de los rayos gamma observados concuerdan muy bien con las teorías más aceptadas sobre la materia oscura.
Se cree que la materia oscura (la cual no es luminosa ni tampoco resulta directamente detectable) representa el 85 por ciento de la masa del universo. Su existencia sólo se puede inferir a partir de sus efectos gravitatorios sobre la materia visible.
La teoría más aceptada es que la materia oscura está compuesta de partículas masivas de interacción débil (WIMPs por sus siglas en inglés). Cuando dos WIMPs de tipos contrarios (un WIMP y un antiWIMP) entran en contacto, se aniquilan entre sí, produciéndose partículas más comunes, y en el proceso se emiten rayos gamma.
Conviene matizar que, aunque la interpretación de los datos encaja bien con esa hipótesis sobre la presencia en el centro de la Vía Láctea de partículas de materia oscura aniquilándose unas a otras, los rayos gamma podrían proceder de una fuente que no sea la destrucción de los WIMPs. La pauta observada también encaja bastante bien con la emisión de fotones desde púlsares, o con la interacción entre el gas del centro galáctico y partículas de alta energía.

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La sonda espacial Dawn parte de Vesta y pone rumbo a Ceres

ASTRONÁUTICA

Representación artística de la sonda espacial Dawn. (Imagen: NASA JPL / Caltech / UCLA / McREL)

La nave Dawn de la NASA, después de haber permanecido un año en órbita a Vesta, haciendo observaciones de este asteroide gigante, ha reanudado su viaje espacial. La Dawn escapó hace varios días de la acción del campo gravitatorio de Vesta, y se encuentra ya oficialmente rumbo a su segundo destino, el miniplaneta Ceres.
Lanzada en septiembre de 2007, la nave alcanzó gracias a su motor iónico una trayectoria óptima que la llevó el 16 de julio de 2011 a entrar en órbita de Vesta. Durante el año que ha permanecido girando en torno a este singular astro, la Dawn ha reunido datos que mantendrán ocupados a los científicos durante años y que pueden acabar ayudando a desvelar algunos de los secretos sobre cómo se formó nuestro sistema solar, incluyendo a la Tierra. Entre otras cosas, la Dawn ha cartografiado Vesta, revelando la naturaleza exótica de esta clase de cuerpos celestes, que se cree que sirvieron en un pasado remoto como "ladrillos" para la construcción de planetas.
Vesta es un asteroide grande, de unos 530 kilómetros de diámetro medio aproximadamente. Se halla en el cinturón principal de asteroides, entre Marte y Júpiter, y gira alrededor de su eje de rotación completando una vuelta cada periodo de poco más de 5 horas.
Si todo va bien, la Dawn llegará a Ceres a principios de 2015.
Los científicos describen hoy en día a Ceres como un "planeta en estado embrionario". Las perturbaciones gravitatorias ejercidas sobre Ceres por Júpiter hace algunos miles de millones de años impidieron que se convirtiera en un planeta propiamente dicho, y le hicieron acabar como un miembro más del cinturón de asteroides ubicado entre Marte y Júpiter, una franja llena de lo que muchos astrónomos describen como material sobrante de la construcción de los planetas.
Ceres es un astro bastante esférico, con un diámetro medio de unos 930 kilómetros (580 millas).
Aunque cueste de creer, Ceres, descubierto en 1801 por el astrónomo Giuseppe Piazzi, tiene más en común con la Tierra y con Marte que con sus compañeros rocosos del cinturón de asteroides. Hay indicios bastante firmes de que Ceres puede contener grandes cantidades de hielo de agua muy pura bajo su superficie. En observaciones hechas por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, se ha comprobado que Ceres posee características típicas de los planetas rocosos de nuestro sistema solar. Los modelos digitales muestran que los astros tan esféricos como Ceres poseen un interior diferenciado por capas, con los materiales más densos concentrados en el núcleo, y los minerales ligeros depositados a poca profundidad bajo la superficie. Todos los planetas rocosos de tipo terrestre, incluyendo la Tierra, tienen interiores diferenciados por capas. Esto hace a Ceres muy distinto de los astros típicos del cinturón de asteroides.

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Lanzamiento múltiple desde Vandenberg

ASTRONÁUTICA

Los microsatélites. (Foto: ULA)

Estados Unidos lanzó el 13 de septiembre un cohete Atlas-V (401/AV-033) con una carga militar secreta a bordo. La misión, denominada simplemente NROL-36, podría consistir, según los analistas, en dos satélites de inteligencia electrónica para la US Navy. El despegue, ocurrido a las 21:39 UTC, se inició en la base californiana de Vandenberg.
Los citados satélites, que pertenecerían a la constelación NOSS-3 (sexta misión), evolucionarían a altitudes de unos 1.100 km, en órbitas inclinadas, y permitirían interceptar las comunicaciones efectuadas por vehículos en alta mar, como buques, submarinos y aviones. La existencia de parejas de satélites permite la triangulación de señales y localizar los emisores con una cierta precisión.
La misión debería haberse iniciado el 14 de agosto, pero había sido repetidamente retrasada por varios motivos. Por fin, el cohete partió pero no se han concretado los resultados del lanzamiento, más allá de decir que ha sido un éxito, si bien los observadores privados han localizado ya algunas de las cargas en órbita.
Además de su carga militar, el Atlas llevaría otros pasajeros a bordo. Una carga secundaria llamada OUTSat, evolucionaría por su cuenta para servir como plataforma de despliegue de un total de 11 satélites de pequeño tamaño. Antes de soltarlos, la etapa Centaur maniobró para reducir su altitud hasta los 770 por 480 km.
Los microsatélites y nanosatélites que viajaron a bordo son el CINEMA-1, una colaboración entre Gran Bretaña, Estados Unidos y Corea del Sur, de 4 kg de peso, dedicado a estudios científicos del campo magnético terrestre y de los átomos neutros energéticos; el Aenas, un satélite estadounidense de 4 kg para identificar contenedores de carga en superficie y probar un nuevo tipo de procesador; los SMDC-ONE 2.1 y 2.2, nanosatélites de 4 kg del US Army para evaluar una constelación de comunicaciones; los Aerocube-4 y Aerocube-4.5 F1 y F2, de 1 kg de peso cada uno, para estudios técnicos de la empresa estadounidense Aerospace Corporation; el STARE, del laboratorio LLNL y 1 kg de peso, pensado para ensayar nuevas formas de hacer un seguimiento de restos orbitales; el CSSWE, de 4 kg y dedicado al estudio de la relación entre las protuberancias solares y las partículas energéticas, diseñado por los estudiantes de la Universidad de Colorado; el CP5, un pico satélite de 1 kg de CalPoly para estudios técnicos; y el CXBN, un satélite astronómico para analizar el fondo difuso de rayos-X, de la Morehead State University y 2,6 kg de peso.
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=eR9Ad_m0BRY&feature=player_embedded[/youtube]

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Científicos del CSIC logran producir geranios sin polen

Geranios. (Foto: CSIC)

Científicos del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Politécnica de Valencia, ambos en España, han conseguido producir geranios (Pelargonium spp.) más longevos y que no producen polen. Los resultados de la investigación aparecen publicados en la revista BMC Plant Biology.
Luis Antonio Cañas, investigador del CSIC, explica: “hemos empleado la bacteria Agrobacterium tumefaciens como medio para insertar en el ADN de la planta del geranio dos genes foráneos, el pSAG12::ipt y el PsEND1:barnasse. Las plantas inoculadas con pSAG12::ipt mostraron retraso en el proceso de envejecimiento de las hojas y un aumento de la ramificación con menor espacio entre los nodos. Las hojas y flores redujeron su tamaño y mostraron un color más intenso. Por su parte, las plantas con PsEND1:barnasse perdieron las anteras, que es la parte terminal del estambre donde se produce el polen”.
El geranio, con más de 200 especies, es una de las plantas de jardín más populares del mundo. Ocupa un lugar destacado dentro del mercado de plantas ornamentales y es muy empleado en la industria del perfume. “Hasta ahora, las técnicas de cruce de especies convencionales habían permitido obtener plantas con unas características excelentes. Sin embargo, la técnica de transferencia de genes mediante A. tumefaciens podría resultar también una herramienta útil para mejorar aún más la planta del geranio al permitir introducir nuevos genes o rasgos”, añade Cañas.
Muchas plantas ornamentales pertenecientes a las familias de las Asteraceae, Ranunculaceae, Liliaceae, Scrophulariaceae y Gentianaceae, entre otras, provocan reacciones alérgicas tanto a la población en general como entre los cultivadores de flores.
La esterilidad masculina en las plantas ornamentales podría tener muchas aplicaciones aparte de la eliminación de los alérgenos del polen, como la extensión del periodo de floración y el aumento del crecimiento vegetativo y de la longevidad de las flores. Además, “el uso de esta tecnología podría ser especialmente útil para producir plantas ornamentales respetuosas con el medio ambiente y también nos permite poder impedir el flujo de genes entre las plantas modificadas genéticamente y otras especies afines”, concluye el investigador del CSIC José Pío Beltrán.

Fuente: CSIC

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El LHC colisiona protones con iones pesados por primera vez

Colisiones entre protones e iones de plomo en el experimento ALICE del LHC. (Imagen: ALICE/CERN)

El 13 de septiembre, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN ensayó las colisiones de protones con iones de plomo por primera vez. El cambio a colisionar diferentes tipos de partículas (protones contra núcleos, compuestos también de neutrones) en lugar de hacerlo entre partículas iguales (protón-protón) presenta importantes retos técnicos.
El tipo de colisiones probado esta semana, que se producirán realmente de enero a febrero de 2013 -antes del 'apagón' del LHC para su mantenimiento-, profundiza en el estudio de la materia en condiciones extremas a muy alta energía, recreando condiciones que se produjeron instantes después del Big Bang.
El físico de aceleradores y jefe del equipo de iones de plomo del CERN, John Jowett, destaca las dificultades técnicas: “En primer lugar, las colisiones son asimétricas en energía, lo cual supone un reto para los experimentos. A nivel del acelerador realmente no vemos la diferencia de tamaño de las partículas, pero la diferencia en el tamaño del haz, y el hecho de que el tamaño cambia a diferentes velocidades, puede afectar a cómo se comportan las partículas en las colisiones”.
Ademas existen otros retos. El LHC acelera habitualmente dos haces de protones en direcciones opuestas (de 0,45 teraelectronvoltios a 4 TeV) antes de hacerlas colisionar a una energía total de 8 TeV. Las cavidades de radiofrecuencia (RF, por sus siglas en inglés), componentes del acelerador que contienen campos electromagnéticos que impulsan las partículas, proporcionan la energía y mantienen los dos haces en estricta sincronía, haciéndolos retroceder cuando es necesario.
El problema surge porque los anillos independientes por los que circulan los dos haces están contenidos dentro de un solo imán, un sistema que vincula el momento de un haz con el del otro. Pero las partículas tienen velocidades distintas: un núcleo de plomo, que contiene 82 protones, es acelerado desde 36,9 a 328 TeV, mientras que un protón lo hace de 0,18 a 1,58 TeV.
Para compensar estas diferencias de velocidad entre los protones e iones de plomo es necesario sintonizar las cavidades de radiofrecuencia a diferentes frecuencias para cada haz. “Los sistemas de RF de los dos anillos pueden sincronizarse sólo a la máxima energía antes de las colisiones, cuando la pequeña diferencia de velocidad entre ambos tipos de partículas puede ser absorbida por pequeños cambios en las órbitas”, explica Jowett.
Según Carlos Salgado, físico teórico de la Universidad de Santiago de Compostela (España) en el CERN, este juego de sincronización de las velocidades y curvaturas de los haces “es el sistema más complicado de conseguir en el LHC”. En el colisionador RHIC del Laboratorio Nacional de Brookhaven (EEUU), se producen también colisiones entre iones pesados (en este caso núcleos de oro), pero son más fáciles de producir puesto que los imanes son independientes, por lo que se pueden sincronizar mejor las velocidades y curvaturas de los haces.
Anteriormente se habían colisionado protones contra núcleos fijos, no en movimiento. “Y es la primera vez que se producen colisiones entre protones y núcleos pesados”, subraya el investigador, que destaca dos utilidades: "En primer lugar, sirve para calibrar las mediciones realizadas en las colisiones entre iones pesados ya experimentadas por el LHC en periodos de 2010 y 2011. Este tipo de colisiones trata de reproducir el llamado 'plasma de quarks y gluones', la ‘sopa’ primordial de la materia que debió existir instantes después del Big Bang y para lo cual se producen temperaturas extremas, 100.000 veces mayores que el interior del Sol".
Por otra parte, “este tipo de colisiones sirve para estudiar el comportamiento de la materia a muy altas energías”, como las que sólo es capaz de producir el acelerador del CERN. Este particular estado de la materia tiene unas características predichas por la teoría, pero nunca antes observadas.
También por primera vez, el experimento LHCb se ha sumado a ATLAS, CMS y ALICE, experimentos que estudian las colisiones entre iones pesados, en la toma de datos. Para Salgado, las características de este experimento, diseñado para estudiar las diferencias entre materia y antimateria, lo convierten en un instrumento interesante para analizar este nuevo tipo de colisiones logrado por el LHC.
La participación española en los cuatro principales experimentos del LHC es coordinada y promovidad por el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), proyecto Consolider-Ingenio 2010.

Fuente: CPAN

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Científicos de IBM distinguen enlaces moleculares individuales por primera vez

QUÍMICA

El nuevo método está basado en la microscopía de fuerza atómica y permite observar la longitud y la fuerza de los enlaces de diferentes moléculas. (Imagen: IBM Research Zurich)

Científicos de IBM han podido diferenciar por primera vez los enlaces químicos existentes en moléculas individuales utilizando una técnica conocida como microscopía de fuerza atómica (AFM por sus siglas en inglés). La investigación ha contado también con la participación de científicos españoles del Centro de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CIQUS) de la Universidad de Santiago de Compostela.
Los resultados de este descubrimiento llevan más lejos las investigaciones sobre la utilización de las moléculas y átomos a la escala más reducida. Este descubrimiento podría ser importante para el estudio de los dispositivos fabricados con grafeno. Actualmente, se está estudiando la aplicación de estos dispositivos en ámbitos como las comunicaciones inalámbricas de banda ancha o las pantallas electrónicas.
“Hemos encontrado dos mecanismos de contraste diferentes para distinguir los enlaces. El primero se basa en pequeñas diferencias en la fuerza medida sobre los enlaces. Esperábamos este tipo de contraste pero ha sido un reto el resolverlo”, ha afirmado el científico de IBM Leo Gross. “El segundo mecanismo de contraste verdaderamente llegó por sorpresa: los enlaces aparecieron con diferentes longitudes en las medidas del AFM. Con la ayuda de cálculos computacionales encontramos que la inclinación de una molécula de monóxido de carbono en el ápice de la punta de la sonda era la causa del contraste”.
Como recoge la portada del número del 14 de septiembre de la revista Science, los científicos de IBM visualizaron el orden y longitud de enlaces individuales entre átomos de carbono en nanoestructuras de fullerenos C60, también conocidas como buckyball por su forma de balón de fútbol, y en dos hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs por sus siglas en inglés) planos, que se asemejan a pequeños copos de grafeno. El Centro de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CIQUS) de la Universidad de Santiago de Compostela y el Centre National de la Recherche Scientitique (CNRS) de Toulouse llevaron a cabo la síntesis de los PAHs.
Los enlaces individuales entre átomos de carbono en estas moléculas difieren sutilmente en su fuerza y longitud. Todas las propiedades químicas, electrónicas y ópticas de este tipo de moléculas están relacionadas con las diferencias de los enlaces en los sistemas poliaromáticos. Ahora, por primera vez, estas diferencias han podido ser observadas en moléculas y enlaces individuales. Esto puede incrementar el conocimiento al nivel de moléculas individuales, lo que es importante para las investigaciones sobre nuevos dispositivos electrónicos, células solares orgánicas y diodos orgánicos emisores de luz (OLEDs por sus siglas en inglés). En particular, mediante esta técnica podría observarse la relajación de los enlaces alrededor de los defectos en el grafeno, o los cambios que experimentan los enlaces en las reacciones químicas y en estados excitados .
Como se explica en su investigación anterior (Science 2009, 325, 1110), los científicos de IBM utilizaron un microscopio de fuerza atómica (AFM) con una punta de sonda que termina con una única molécula de mónoxido de carbono (CO). La punta de la sonda oscila con una pequeña amplitud sobre la muestra, con el objeto de medir las fuerzas entre la punta y la muestra, que podría ser una molécula, para crear una imagen. La molécula de CO en la terminación de la punta actúa como una potente lupa para revelar la estructura atómica de la molécula, incluyendo sus enlaces. Esto ha hecho posible distinguir enlaces individuales que difieren solamente en 3 picometros (3 x 10 -12 metros), que es aproximadamente la centésima parte del diámetro de un átomo.
En investigaciones anteriores el equipo tuvo éxito logrando imágenes de la estructura química de moléculas individuales, pero no lograron hasta ahora la imagen de las sutiles diferencias entre los enlaces. Lograr discriminar el orden de los enlaces está próximo al límite actual de resolución de la técnica. A menudo otros efectos ocultan el contraste relativo al orden de los enlaces. Por eso, los científicos tuvieron que seleccionar y sintetizar moléculas en las que se pudiera eliminar cualquier efecto perturbador.
Para corroborar los resultados experimentales y adquirir una mayor comprensión de la naturaleza exacta de los mecanismos de contraste, el equipo desarrolló cálculos mediante la teoría del funcional de la densidad (DFT). De ese modo, calcularon la inclinación de la molécula de CO en el ápice de la punta de la sonda, lo cual ocurre en el proceso de visualización de la muestra. Los científicos encontraron cómo esta inclinación resulta en una amplificación de las imágenes de los enlaces.
Esta investigación ha sido financiada dentro del marco de varios proyectos europeos como ARTIST, HERODOT, CEMAS y por el Ministerio de Economía y Competitividad del Gobierno de España y por la Xunta de Galicia.

Fuente: IBM

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Profundizando en ecosistemas extraños de organismos metanógenos

MICROBIOLOGÍA

Chimenea submarina, vista por el submarino Alvin. (Foto: Mark Spear/WHOI)

Según algunas estimaciones, una tercera parte de los organismos de la Tierra viven en sedimentos y rocas. Incluso se ha llegado a estimar que en la corteza y los sedimentos marinos hay una cantidad de biomasa quizá tan grande como la de todas las plantas y animales de la superficie. Sin embargo, la vida de esas criaturas del subsuelo sigue estando llena de misterios.
El microbiólogo James Holden de la Universidad de Massachusetts en Amherst, Estados Unidos, y sus colegas, intentan aclarar algunos de esos misterios. En su expedición más reciente, han obtenido los primeros datos detallados sobre ciertos microorganismos metanógenos (productores de metano, el cual expulsan como producto de desecho) que viven en las fumarolas del lecho oceánico, las cuales son grietas en terrenos volcánicos submarinos de las cuales emanan fluidos calientes, ricos en minerales.
El descubrimiento de fumarolas hidrotermales en el fondo del Océano Pacífico en 1977 revolucionó las ideas sobre dónde y cómo puede existir la vida. Esos insólitos ecosistemas, repletos de vida, plantearon nuevas preguntas que los investigadores han estado tratando de responder desde entonces.
Holden y Helene Ver Eecke, también de la citada universidad, se valieron de técnicas especiales de cultivo microbiano para buscar organismos en la naturaleza y, a continuación, estudiar su crecimiento en el laboratorio.
Julie Huber del Laboratorio Biológico Marino en Cabo Cod realizó análisis moleculares de los microorganismos, mientras que David Butterfield y Marvin Lilley de la Universidad de Washington, hicieron análisis geoquímicos de los fluidos.
Valiéndose del submarino de investigación Alvin, recolectaron muestras de fluidos hidrotermales que brotan de fumarolas hidrotermales del tipo conocido como fumarola negra, con temperaturas de hasta 350 grados centígrados (662 grados Fahrenheit), y de grietas del fondo oceánico con temperaturas más bajas.
Algunas de las muestras fueron tomadas en la zona del Volcán Axial de la Dorsal de Juan de Fuca, frente a las costas de Washington y Oregón.
En otro punto, con niveles bajos de hidrógeno, también en la Dorsal de Juan de Fuca, el equipo de investigación encontró algunos metanógenos hipertermófilos sobreviviendo gracias a alimentarse de los residuos de hidrógeno producidos por otros hipertermófilos, en lo que constituye un ecosistema metanógeno que incluye una relación simbiótica entre microorganismos.

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