Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 862811 veces)

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Se patenta un nuevo material que absorbe CO2

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Imagen de las partículas de Geosilex en el microscopio. (Foto: Geosilex Trenza Metal)

La empresa Geosilex Trenza Metal (Zamora, España) ha desarrollado un proyecto de investigación en colaboración con la Universidad de Granada que ha tenido como resultado la patente de un nuevo material de construcción denominado Geosilex, una cal con una elevada capacidad de absorción de CO2 ambiental. El proyecto sigue en marcha, tiene un presupuesto de cuatro millones de euros y ya se ha materializado en obras finalizadas.
La materia prima de este producto innovador son desechos industriales. En la producción de un gas llamado acetileno se genera un residuo cuyo componente fundamental es el hidróxido cálcico (Ca(OH)2), que habitualmente se desecha. Sin embargo, “nosotros lo recogemos, lo tratamos para quitarle impurezas y lo preparamos para una nueva función”, explica Miguel Bermejo, responsable de desarrollo de productos de la empresa zamorana, que tiene su planta de producción en la localidad de Corrales.
El material resultante se seca y se suministra en polvo, siendo compatible para realizar mezclas con las cenizas de centrales térmicas de carbón. “Estas cenizas son silicatos solubles que le dan la posibilidad de fraguarlo, de forma que puede convertirse en un material que sustituya al cemento”, indica. De hecho, el 70% del cemento puede llegar a reemplazarse por una mezcla de Geosilex y estas cenizas, según los experimentos de los científicos.
Este hecho ya supone una gran ventaja, porque la huella de carbono de la producción del nuevo material equivale a cero, debido a que procede de residuos de otro proceso industrial. Además, puede emplearse como absorbente de CO2 en chimeneas de industrias como las propias cementeras, de forma que no registra emisiones y además incrementa la actividad captadora de CO2. Esto se debe a que “la estructura laminar y el tamaño de su partícula es muy pequeño”, indica el experto.
En definitiva, el proceso contribuye a reciclar residuos, a crear un material de construcción con una huella de carbono cero y a captar CO2, de manera que medioambientalmente resulta muy rentable.
¿Y qué se puede hacer con el Geosilex? Además de sustituir a la cal, su capacidad para combinarse con el hormigón hace que sus usos en construcción sea muy variados, por ejemplo, en obras públicas o pavimentos. Hasta el momento, una de las obras más llamativas realizadas con el nuevo material de construcción es el parque de la Campa de los Ingleses de Bilbao.
La patente del Geosilex se presentó en 2010, pero “seguimos realizando estudios con el material”, afirma Miguel Bermejo, lo cual ha llevado a una segunda patente del proyecto, que se basa en la carbonatación forzada a base de material biológico. La carbonatación es una reacción química que ocurre en el hormigón en la que el hidróxido de calcio (cal apagada) reacciona en agua con el CO2 del aire y forma carbonato cálcico insoluble. En este caso, la idea es emplear la enzima anhidrasa carbónica para acelerar el proceso. Pues bien, “hemos conseguido reducir el tiempo de este proceso miles de veces", apunta.
Tras las dos patentes presentadas, ya está en marcha una tercera parte de la investigación que pasa por el estudio de la absorción de CO2 en lugares donde se emiten gases contaminantes. Los primeros resultados están confirmando el buen rendimiento del Geosilex.
La rentabilidad de este nuevo producto para la industria de la construcción dependerá en un futuro de cuestiones relacionadas con su modelo de producción. "Puede ser una alternativa si se fabrica cerca de donde se generan las residuos que nos sirven de materia prima", comenta el experto, ya que esto reduciría la huella de carbono y se presentaría como una buena alternativa para consumir los residuos de la fabricación de acetileno.
Los gases de efecto invernadero absorben las radiaciones infrarrojas. La industrialización del mundo ha hecho que el ser humano sea el responsable del incremento de la emisión de estos gases hacia la atmósfera, especialmente de dióxido de carbono (CO2), principal responsable del llamado efecto invernadero, que consiste en que la atmósfera retiene dentro del planeta parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentado por la radiación solar. Esto está provocando un incremento de las temperaturas que, según los científicos, provoca graves efectos sobre el clima y la vida en la Tierra. Por eso, se están realizando muchos esfuerzos encaminados a reducir las emisiones.
Sin embargo, la obtención de cal industrial no contribuye a este objetivo. Este producto se logra mediante la calcinación a elevadas temperaturas del carbonato de calcio, que en la naturaleza se encuentra en las piedras calizas y en el proceso de fabricación se emiten grandes cantidades de CO2.
Por el contrario, Geosilex es un hidróxido de calcio que procede de residuos y absorbe este gas además de ahorrar energía en su fabricación. Los líquidos sobrantes en el proceso de purificación también se pueden reutilizar en la industria cerámica."El agua saturada de hidróxido de calcio se puede incorporar a hormigones o al amasado de arcillas, lo cual permite fabricar ladrillos con una mayor calidad y un menor consumo energético, ya que rebaja el punto de fusión necesario", comenta Miguel Bermejo.
Todos estos datos se pueden tener en cuenta a la hora de medir la huella de carbono de este producto y sus procesos de fabricación en relación con otros. El concepto de huella de carbono hace referencia a la totalidad de los gases de efecto invernadero emitidos directa o indirectamente, en este caso, en la obtención de un profucto. Pues bien, los desarrolladores del Geosilex consideran que la huella de carbono de este material es cero, porque se fabrica de residuos de otro proceso, pero además a esto hay que añadir su capacidad para absober CO2.y el hecho de ser un material de construcción que reduce la cantidad de cemento normal que se emplea, de manera que la huella de carbono podría ser negativa.
En el caso de la absorción de dióxido de carbono, los científicos calculan que un metro cuadrado de pavimento de Geosilex elimina el exceso de CO2 contenido en 5.000 metros cúbicos de aire.
Por otra parte, la empresa ha desarrollado también un tipo de envases herméticos de 1.000 kilos que resultan apropiados para contenerlo, ya que protegen al aditivo y son retornables y reutilizables para contribuir a la sostenibilidad.
Este trabajo de I+D+i es un buen ejemplo de colaboración entre el mundo empresarial y el universitario con una clara aplicación, en este caso, a la industria de la construcción."Cuando iniciamos el proyecto, localizamos al equipo científico más competente, porque había que realizar investigación básica, analizando las partículas, sus características y comportamiento", indica el responsable de la empresa, Miguel Bermejo. La colaboración se estableció con la Universidad de Granada, que sigue apoyando a Geosilex Trenza Metal en el desarrollo de la idea.
La investigación ha tenido que hacer frente a varios retos. A partir de la materia prima, que eran residuos de la fabricación de acetileno, se buscaba eliminar impurezas como sulfuros, sulfitos y sufatos, potenciar las propiedades y añadir prestaciones físcas y químicas. Así, diferentes aditivos proporcionan diferentes formulaciones del material y cada una de ellas cambia en cierta medida sus propiedades.
La patente ‘Aglomerante captador de CO2, método de fabricación mediante selección, purificación y optimización de la cal de carburo y aglomerados de actividad medioambiental’ dejó establecidas las características de este material, que en un 97% procede de los residuos industriales.
El estudio a escala nanométrica del comportamiento de esta cal ha permitido patentar el proceso de su fabricación, que consigue eliminar impurezas de los residuos originales, elimina restos de carbono orgánico y consigue captar CO2. Asimismo, preserva la facultad de las partículas de producir agregaciones con microestructura tridimensional muy coherente, según los responsables del proyecto.
El Geosilex tiene un elevado pH, de manera que a largo plazo contribuye a aumentar la estabilidad química del cemento y hace que una construcción dure más. Esto sucede porque el elevado pH impide la fijación de microorganismos vivos e inertiza los sedimentos orgánicos.
Así consigue mayor eficiencia y alarga la vida de los hormigones en los que se aplica. Además, en algunas superficies y con determinadas mezclas podría contribuir incluso a la limpieza, porque la fijación del polvo se suele producir por la adhesión a elementos orgánicos.
Algunos materiales de construcción que incorporan Geosilex en su fabricación parecen comportarse también como buenos aislantes térmicos, entre otras ventajas.
La investigación en estas líneas resulta prioritaria para avanzar en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y en el logro de una mayor eficiencia energética de las construcciones y la empresa zamorana se cuenta ya entre las pioneras.

Fuente: José Pichel Andrés/DICYT

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Reconstrucción del impacto de una tormenta solar en la magnetosfera terrestre

ASTRONOMÍA

Emisiones vistas por los TWINS. (Foto: NASA/SwRI)

Por primera vez, gracias a la instrumentación a bordo de las naves de dos misiones de la NASA operando desde perspectivas complementarias, se ha logrado hacer una reconstrucción de lo ocurrido cuando una poderosa tormenta solar lanzó a más de tres millones de kilómetros por hora (más de dos millones de millas por hora) un haz de partículas cargadas que interactuaron con el campo magnético que rodea a la Tierra.
Una de las dos naves TWINS (por las siglas del nombre en inglés Two Wide-angle Imaging Neutral-atom Spectrometers) y la nave IBEX (por las siglas de Interstellar Boundary EXplorer) observaron el impacto desde dentro y fuera de la magnetosfera terrestre, respectivamente.
Las cámaras a bordo de cada satélite permitieron confeccionar una imagen global de la magnetosfera, la burbuja invisible que protege a la Tierra de la mayoría de las partículas cargadas del Sol, a medida que dicha burbuja se comprimía en respuesta al aumento súbito de la velocidad y la fuerza del viento solar.
Las imágenes del satélite astronómico IBEX, tomadas desde una distancia de alrededor de 290.000 kilómetros (unas 180.000 millas), muestran una inmediata compresión de la magnetosfera al recibir el impacto de las partículas cargadas del viento solar. El equipo de David McComas, investigador principal de las misiones IBEX y TWINS, pudo determinar con notable precisión la cronología de la compresión.
Minutos después, una de las dos naves TWINS observó cambios en la magnetosfera interna, desde una posición mucho más cercana, a unos 45.000 kilómetros ó 28.000 millas. Una estructura magnetosférica atrapó las partículas cargadas, desviándolas a las líneas del campo magnético. Unos 15 minutos después del impacto, las partículas atrapadas se propagaron por las líneas del campo hacia los polos y hacia dentro de la atmósfera terrestre.

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El cobre oculto de la Tierra

GEOLOGÍA

Buena parte del cobre en ciertos magmas acaba en formaciones minerales como ésta. (Foto: Cin-Ty Lee / Rice University)

Averiguar dónde la Tierra esconde sus principales reservas de cobre tiene una utilidad que va mucho más allá que el mero interés académico de los geólogos...
Ante el auge de la demanda de cobre desde el sector de la electrónica, en algunos estudios se ha estimado que la necesidad mundial de cobre podría superar a la capacidad de abastecimiento dentro de tan poco tiempo como seis años.
Los resultados de una nueva investigación, que sugieren dónde puede haber reservas naturales de cobre, podrían ayudar a evitar esa escasez futura del metal.
El equipo del geoquímico Cin-Ty Lee de la Universidad Rice, en Houston, Texas, con la ayuda crucial de Daphne Jin (ahora en la Universidad de Chicago), ha investigado qué condiciones geológicas son las idóneas para la presencia de cobre en cantidades aprovechables.
Los autores del estudio han llegado a la conclusión de que estas condiciones se dan en la cordillera de Los Andes y en la zona oeste de Norteamérica. Otros yacimientos potenciales de cobre aún por descubrir están, según todos los indicios, en Siberia, el norte de China, Mongolia y algunas zonas de Australia.
En la investigación también han trabajado Rajdeep Dasgupta, Peter Luffi, Veronique Roux y Emily Chin, de la Universidad Rice, así como Romain Bouchet de la ENS (Ecole Normale Superieure) en Lion, Francia, Douglas Morton de la Universidad de California en Riverside, y Qing-zhu Yin de la Universidad de California en Davis.
Plantearse buscar fuentes alternativas de cobre y otros metales no es una idea nueva. Por ejemplo, en los últimos años diversos geólogos y algunas compañías mineras han puesto sus ojos en el fondo de mar. De entre los tipos de yacimientos potenciales que allí podrían encontrarse cabe citar a los depósitos submarinos de sulfuros polimetálicos. Estas menas oceánicas ricas en azufre son producidas en todo el planeta en regiones asociadas a volcanes submarinos y marcadas por la presencia de fumarolas hidrotermales. Se forman cuando el agua se filtra bajo el suelo marino, se calienta y regresa a través de las chimeneas de las fumarolas arrastrando minerales disueltos. Cuando el agua caliente se encuentra con el agua fría del fondo, los minerales se precipitan creando las estructuras en forma de chimeneas. Con el tiempo, estas torres se colapsan y su material se acumula para formar depósitos, algunos de los cuales son ricos en cobre, oro, plata, plomo y zinc.

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China lanza el satélite TH-1-2

ASTRONÁUTICA

Un cohete CZ-2D despegó el 6 de mayo con el segundo satélite chino Tianhui-1. La misión se inició a las 07:10 UTC, desde la base de Jiuquan, en dirección a una órbita heliosincrónica a unos 500 km de altitud. El TH-1-2 está pensado principalmente para observar la Tierra mediante cámaras que operan en el rango visible.
Sus equipos permiten obtener tomas estereográficas y con una resolución de unos 5 metros. También dispone de una cámara multiespectral de 10 metros de resolución. Operado por el Ejército chino, el satélite ha sido construido por la empresa Hangtian Dongfanghong Weixing y la academia CAST.
Los satélites Tianhui-1 participan en el programa Ziyuan, que China utiliza para englobar varias iniciativas civiles y militares de observación terrestre. La civil cuenta con la colaboración de Brasil.
El TH-1-2, como su antecesor, aportará información útil para estudios medioambientales, gestión de desastres naturales y del territorio, topografía, mapeo, etc.

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Asiento de coche que se desplaza en caso de colisión lateral

INGENIERÍA

Ensayos con el asiento móvil diseñado por Grupo Antolín en el marco del proyecto Adapta. (Foto iCYT)

La multinacional burgalesa Grupo Antolín (España) ha diseñado un novedoso asiento de automóvil capaz de desplazarse cuando se produce una colisión lateral. El objetivo es minimizar las graves lesiones que ocasionan en el ocupante este tipo de impactos, causantes del 40 por ciento de las muertes en carretera en España. El trabajo de I+D+i se enmarca en el proyecto Cenit Adapta, en el que participan otras seis empresas y diez centros de investigación españoles cuyo fin último es diseñar nuevas soluciones tecnológicas para reducir la siniestralidad asociada a los choques laterales.
Según ha detallado a DiCYT Carlos Selgas, técnico del Departamento de Innovación de la firma, a través de este proyecto nacional se ha desarrollado un sistema de visión que predice, mediante algoritmos, cuándo se va a producir un impacto lateral, lo que permite desplegar y adaptar sistemas de protección “pre-crash”. Este es el caso del asiento diseñado por Grupo Antolín, “que se mueve gracias a unos pirotécnicos que activan un sistema mecánico con el objetivo de alejar al ocupante de la zona de impacto y de crear un espacio adicional para desplegar un airbag lateral unas tres veces más grande que uno habitual”.
Alejar al ocupante del impacto y crear este espacio adicional tiene una gran importancia, dado que los daños más graves en este tipo de colisiones se producen en la zona del tórax. El sistema ideado consigue un desplazamiento lateral de 40 milímetros y un giro gracias a un mecanismo en la zona de anclaje. De esta forma “no solo alejamos el tórax del ocupante 40 milímetros sino que lo volteamos adicionalmente para conseguir más distancia del impacto”, precisa.
Los estudios de simulación, ensayos de subsistema y ensayos de “crash” a 50 y 60 kilómetros por hora han demostrado que el asiento contribuye a una reducción importante de las lesiones del pasajero en el caso de activar el sistema de movimiento antes del impacto.
Por otro lado, señala Carlos Selgas, Grupo Antolín ha colaborado en la parte de estructura del proyecto desarrollando un novedoso guarnecido de puerta con manejo energético optimizado, es decir, una tecnología “capaz de lograr una mayor absorción de energía en la zona de la puerta para minimizar igualmente los daños en impactos laterales”.
En concreto, se han desarrollado dos tecnologías. Por un lado, un reposabrazos “activo” que separa las partes más rígidas del guarnecido de puerta del ocupante instantes previos al crash lateral. El sistema es capaz de desplazar el reposabrazos 30 milímetros en diez milisegundos, espacio que supone el 20 por ciento del espacio inicial entre la puerta y el ocupante. “La zona que más daño causa al ocupante en caso de impacto lateral es la zona del reposabrazos. Para retraerla, utilizamos también un sistema pirotécnico que se activa con la señal pre-crash, alejando la zona de impacto y creando además un mayor volumen para el airbag lateral”.
Por otro lado, para el refuerzo estructural se ha desarrollado un nuevo material específico impregnado en base poliéster y fibra de vidrio, que deriva en un mejor comportamiento y un menor peso. En los diferentes ensayos llevados a cabo, los investigadores han comprobado que ambos sistemas, pos sí mismos, son capaces de reducir el daño en el ocupante.
Los sistemas de seguridad existentes en los vehículos tienen pendiente solucionar la problemática de los choques laterales con un nivel de eficiencia equivalente al de las colisiones frontales. A través del proyecto, el coche predice el impacto y se prepara para él a través de sistemas inteligentes y adaptativos. Entre los sistemas previstos se encuentran tecnologías de visión, detección, trasmisión de datos y sistemas de retención, un airbag lateral externo, una barra de protección lateral inflable o equipamientos que actúan gracias a los sistemas de detección integrados en el vehículo, capaces de ser activados milisegundos antes de que la colisión tenga lugar. La empresa SEAT ha sido la encargada de integrar los diferentes sistemas desarrollados en un solo vehículo, un Altea XXL con cinco estrellas Euro NCAP.

Fuente: Cristina G. Pedraz/DICYT

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Paneles solares de varias plantas

INGENIERÍA

Prototipos del equipo fotovoltaico a escala. (Foto: Allegra Boverman)

Los acontecimientos de los últimos años relacionados con el cambio climático, y el encarecimiento imparable de las fuentes convencionales de energía, han conducido a los científicos y a los ingenieros hacia investigaciones intensivas orientadas a mejorar la calidad de las células solares fotovoltaicas y abaratar su costo.
Sin embargo se ha prestado poca atención a determinar cuál es la forma más ventajosa de colocar esas células, las cuales siempre se ubican en una lámina plana sobre un tejado u otras superficies, y a veces se sustentan sobre un soporte móvil que automáticamente se orienta para apuntar los paneles hacia el Sol en su recorrido diario por el cielo.
Ahora, un equipo de investigadores del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) ha propuesto un enfoque muy diferente: construir cubos o torres que ubiquen las células solares en configuraciones tridimensionales. Aunque resulte increíble, los resultados de los experimentos realizados con algunas configuraciones revelan, en las estructuras probadas, una producción eléctrica de entre el doble y 20 veces la de un panel plano convencional, a igual área de la superficie de apoyo.
Los mejores niveles de eficiencia se obtuvieron justo en las situaciones donde son más necesarias las innovaciones: en las latitudes alejadas del ecuador, en los meses invernales y en los días más nublados. Los nuevos resultados se basan tanto en modelos digitales como en prototipos reales probados al aire libre.
Estas técnicas podrían convertirse en un componente fundamental de los sistemas futuros de energía solar fotovoltaica.
El equipo de Jeffrey Grossman, Marco Bernardi y Nicola Ferralis usó inicialmente un algoritmo informático para explorar una variedad enorme de posibles configuraciones, y desarrolló un software analítico que puede poner a prueba mediante simulaciones digitales cualquier configuración especificada, bajo una amplia gama de latitudes, estaciones del año y condiciones climáticas. Después, para confirmar las predicciones de su modelo, el equipo construyó y sometió a pruebas durante varias semanas tres configuraciones diferentes de células solares en el tejado de un laboratorio del MIT.
Aunque el costo de una determinada cantidad de energía obtenida por tales paneles tridimensionales excede actualmente al de los paneles planos convencionales, el gasto es parcialmente compensado por un rendimiento muy superior para un mismo espacio de uso, y por una distribución más uniforme de su rendimiento a lo largo del día, al igual que para distintas estaciones del año y frente al oscurecimiento producido por las nubes o las sombras de otros objetos. Estas mejoras hacen que el rendimiento energético sea más predecible y uniforme, lo cual permitiría la conexión con la red de suministro eléctrico sin tener que afrontar tantas dificultades como sucede con los sistemas convencionales.
El fundamento científico de la gran mejora de la eficiencia en estas estructuras solares, que logra una mayor uniformidad ante diferentes situaciones, es que las superficies verticales que se incluyen en estos conjuntos de varios niveles pueden recolectar más luz solar durante los inviernos, las primeras horas de la mañana y las últimas de la tarde, cuando el Sol está más próximo al horizonte.

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El bipedismo contribuyó al desarrollo del cerebro

PALEONTOLOGÍA

Imágenes del cráneo obtenidas por escáner. (Imagen: M. Ponce de León y Ch. Zollikofer)

Al nacer, la cabeza del bebé humano se adapta para pasar a través del canal del parto gracias a que sus huesos craneales no han terminado de formarse. Un equipo internacional de investigadores, que ha escaneado el cráneo fósil del niño de Taung, un Australopithecus africanus, revela que esto ya ocurría hace unos tres millones de años, cuando los homínidos empezaron a andar erguidos.
Investigadores estadounidenses y suizos han analizado, a través de las imágenes obtenidas por escáner, los restos incompletos del cráneo (mandíbula, dientes, y cara), pero en los que se aprecia las estructuras del endocráneo del niño de Taung, un Australopithecus africanus descubierto en Sudáfrica en 1924, que vivió hace 2,5 millones de años y que murió a los tres o cuatro años de edad.
Los resultados, publicados en Proceedings of the National Academy of Science (PNAS), demuestran que los huesos del cráneo solo se fusionaron de forma parcial, lo que sugiere que ya en ese momento las limitaciones de la pelvis, más estrecha a consecuencia del bipedismo, influyeron en la evolución y desarrollo del cerebro.
Dean Falk, autor principal e investigador en la Universidad del Estado de Florida (EE UU), y su equipo indican que la ausencia o retraso en la fusión de las suturas craneales (tejidos fibrosos y elásticos que mantienen los huesos unidos) y las fontanelas pudieron presentar una ventaja adaptativa, así como facilitar el parto a través de un canal que se había vuelto más estrecho.
Además, el estudio apunta que los nuevos retos obstétricos provocados al pasar al bipedismo pudieron permitir la expansión de la corteza prefrontal, crucial para las capacidades cognitivas y para el desarrollo posterior del cerebro de los humanos.
Los investigadores compararon el cráneo y las suturas craneales del niño de Taung con el de centenares de chimpancés y bonobos, miles de humanos modernos y 62 homínidos, incluyendo a Neandertales y Homo erectus.
En los grandes simios las suturas craneales se cierran poco después del nacimiento, mientras que en los humanos modernos, lo hacen entre los 9 y 18 meses de edad. En los homínidos, esto se producía después de la erupción de los primeros molares, es decir a los dos años de edad, o incluso más tarde.

Fuente: SINC

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Formación fácil de compuestos orgánicos mientras se forjaba nuestro sistema solar

ASTROFÍSICA

Simulación de la nebulosa primigenia del sistema solar. (Foto: NASA/JPL-Caltech)

Compuestos orgánicos complejos, incluyendo muchos importantes para la vida en la Tierra, pudieron ser producidos con bastante facilidad bajo las condiciones que probablemente predominaron en la infancia del sistema solar. Unos científicos han llegado a esta conclusión después de cotejar simulaciones digitales con experimentos de laboratorio.
Aunque los compuestos orgánicos se encuentran comúnmente en muestras de cometas y meteoritos, sus orígenes exactos han estado envueltos en el misterio.
Ahora, el geofísico Fred Ciesla, de la Universidad de Chicago, y el físico Scott Sandford del Centro Ames de Investigación de la NASA en Moffett Field, California, han presentado una descripción de cómo pudieron surgir y evolucionar esos compuestos. Sin embargo, su grado de importancia en el origen de la vida, todavía se desconoce.
En el estudio, se simuló la dinámica de la nebulosa solar, la nube de gas y polvo de la cual se formaron el Sol y los planetas. A pesar de que cada partícula de polvo dentro de la nebulosa se comportaba de manera diferente, experimentó las condiciones necesarias para formar compuestos orgánicos durante un período simulado comparable en duración al de la infancia del sistema solar.
Todo apunta a que el proceso puede darse en cualquier sistema planetario con las condiciones adecuadas. La formación de compuestos orgánicos y su incorporación a la superficie de planetas con las características apropiadas sería por tanto un proceso universal, tal como acota Sandford.
Sandford ha dedicado muchos años de investigación de laboratorio a los procesos químicos que se producen cuando la radiación ultravioleta de alta energía bombardea a partículas de hielo simple como las detectadas en el espacio. Un resultado habitual es que se produce una mezcla sorprendentemente rica de compuestos orgánicos.
Estos compuestos incluyen moléculas de interés biológico, como aminoácidos, nucleobases y anfifílicos, que constituyen los cimientos de las proteínas, del ARN y el ADN, y de las membranas celulares, respectivamente. El hielo irradiado debió producir este mismo tipo de moléculas durante la formación del sistema solar.
Una pregunta crucial es: ¿Pudieron las partículas de hielo que viajaban por los bordes exteriores de la nebulosa solar, donde reinaban temperaturas tan bajas como 243 grados centígrados bajo cero (405 grados Fahrenheit bajo cero), quedar expuestas a la radiación ultravioleta de las estrellas circundantes?
Las nuevas simulaciones por ordenador reproducen el probable entorno turbulento en el disco protoplanetario. La acción del entorno se tradujo en un eficiente proceso de mezcla de las partículas por toda la nebulosa, y a veces las trasladaba a zonas de la nube donde podían ser irradiadas. Teniendo en cuenta ésta y otras circunstancias, parece difícil que estas partículas de hielo no pasasen al menos una parte de su tiempo expuestas a la radiación ultravioleta.
Las partículas también se movieron dentro y fuera de las regiones cálidas de la nebulosa. Esto completa la "receta" cósmica para la fabricación de compuestos orgánicos: hielo, irradiación y calentamiento.

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Un homínido desconocido también era capaz de caminar sobre dos piernas hace 3,4 millones de años

PALEONTOLOGÍA

El pie parcial encontrado. (Foto: © The Cleveland Museum of Natural History)

El análisis de un fósil descubierto recientemente en África Oriental indica que el Australopithecus afarensis, un pariente evolutivo antiguo de los humanos modernos, pudo no ser el único homínido que caminaba hace unos 3,4 millones de años por las llanuras y bosques de lo que hoy es la región de Afar, en Etiopía.
En la comunidad científica, ya se barajaba desde hace tiempo la idea de que el Australopithecus afarensis, la especie a la cual pertenece el famoso fósil conocido como "Lucy", no fue el único homínido que vivió durante el Periodo Plioceno Tardío en África. Los huesos de Lucy dieron pruebas de que ella y quizás otros homínidos antiguos podían andar erguidos, pero se ha debatido mucho sobre si la especie de Lucy fue la única que vivió en aquel periodo particular de tiempo.
Ahora, el equipo de Yohannes Haile-Selassie, jefe de Antropología Física en el Museo de Historia Natural de Cleveland, en Ohio, Estados Unidos, ha determinado que los restos óseos de un pie recientemente analizados en detalle pertenecieron a un antiguo ancestro humano que no era el Australopithecus afarensis ni otro homínido llamado Kenyanthropus platyops, una criatura que algunos paleoantropólogos sostienen que es un segundo homínido que vivió en el mismo periodo en que lo hizo el Australopithecus afarensis.
Los restos óseos del nuevo espécimen denotan adaptaciones locomotoras más similares a las del Ardipithecus ramidus, un homínido anterior que data de hace 4,4 millones de años, el cual fue descubierto entre 1992 y 1993 en la zona del valle de Awash, Etiopía.
Algunas de las proporciones óseas del pie del nuevo espécimen se parecen más a las de humanos y gorilas que a las de los chimpancés.
La identificación y la denominación de la especie a la que pertenece el pie estudiado tendrán que esperar hasta que se encuentren más fósiles, como por ejemplo piezas dentales y craneales. Sin embargo, los investigadores están seguros de que no pertenece a la especie de Lucy, el Australopithecus afarensis. Probablemente descienda de una especie relacionada con el Ardipithecus ramidus.
En la investigación también han trabajado Beverly Z. Saylor y Bruce M. Latimer de la Universidad Case Western Reserve en Cleveland, Ohio; Alan Deino del Centro de Geocronología de Berkeley en California; Naomi E. Levin de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland; y Mulugeta Alene, de la Universidad de Addis Abeba en Etiopía.

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Hallazgo en Argentina de huevos de dinosaurio únicos en su tipo

PALEONTOLOGÍA

Ilustración sobre el Bonapartenykus ultimus. (Foto: Gabriel Lio)

Un equipo de investigación argentino-sueco ha presentado los resultados de su análisis de huesos y huevos fosilizados de 70 millones de años de antigüedad, que pertenecen a un enigmático dinosaurio de la Patagonia que se parecía a un pájaro.
Lo que hace único al descubrimiento son los dos huevos conservados cerca de los huesos articulados de las patas traseras. Ésta es la primera vez que se encuentran huevos tan cercanos a los restos óseos de un dinosaurio miembro de la familia Alvarezsauridae.
El estudio, llevado a cabo por el equipo de Fernando E. Novas del Museo Argentino de Ciencias Naturales, Federico L. Agnolín de la Universidad Maimónides en Buenos Aires, Jaime E. Powell del CONICET en Argentina, y Martin Kundrát de la Universidad de Uppsala en Suecia, confirma que estos dinosaurios estuvieron presentes en América del Sur hasta finales del Cretácico.
El dinosaurio representa el último superviviente de su tipo de Gondwana, el supercontinente austral de la Era Mesozoica. La criatura pertenece a uno de los grupos más misteriosos de dinosaurios, la familia Alvarezsauridae, y es uno de los miembros con mayor talla corporal (2,6 metros) de la familia. Fue descubierto por Powell, pero ahora se le ha descrito y dado el nombre de Bonapartenykus ultimus en honor del prestigioso paleontólogo argentino José Fernando Bonaparte, quien en 1991 descubrió en la Patagonia el primer ejemplar de esta familia.
Los dos huevos encontrados junto a los huesos durante la expedición pudieron haber estado dentro de los oviductos de la hembra de Bonapartenykus ultimus cuando el animal pereció. Por otro lado, las características de numerosos fragmentos de cáscara de huevo sugieren que al menos algunos de los huevos fueron incubados y contuvieron embriones en una etapa avanzada de su desarrollo.
Martin Kundrát analizó las cáscaras de huevo y constató que no pertenecían a ninguna categoría conocida de la taxonomía basada en la microestructura de la cáscara del huevo. Por tanto, se creó una nueva familia de huevos, la Arraigadoolithidae, nombrada en honor del propietario del terreno en el que fue descubierto el ejemplar, Alberto Arraigada.
Los terópodos de la familia Alvarezsauridae eran dinosaurios pequeños (con tallas de entre medio metro y 2,5 metros), bípedos y con plumas. Se han encontrado restos de ellos en Asia y en América del Norte y del Sur. Tenían un cráneo similar al de las aves, mandíbulas con dientes diminutos, extremidades delanteras cortas aunque robustas, y garras enormes.

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La asombrosa simbiosis de un gusano con bacterias le permite nutrirse sin comer

BIOLOGÍA

El Olavius algarvensis. (Foto: © C. Lott/HYDRA/ Max Planck Institute for Marine Microbiology)

Se ha comprobado en un estudio reciente que un pequeño gusano marino es capaz de nutrirse a partir de procesos bacterianos que usan monóxido de carbono y sulfuro de hidrógeno como materias primas.
El insólito gusano, Olavius algarvensis, puede prosperar con estas sustancias, que son venenos para bastantes formas de vida, gracias a los millones de bacterias simbióticas que viven bajo su piel. Ellas usan la energía del monóxido de carbono y del sulfuro de hidrógeno de un modo que genera nutrientes de los que puede subsistir el gusano.
Los simbiontes hacen esto de un modo comparable a como las plantas fijan dióxido de carbono en carbohidratos, pero en vez de usar la energía de la luz solar como los vegetales, los simbiontes emplean la energía de compuestos químicos como el monóxido de carbono. Lo hacen con tanta eficacia, que el gusano ha perdido ya todo su sistema digestivo, incluyendo la boca y el intestino, durante el transcurso de su última fase evolutiva, y ahora se alimenta sólo a través de sus simbiontes.
La investigación la ha llevado a cabo un equipo de expertos del Instituto Max Planck para la Microbiología Marina en Bremen, y la Universidad de Greifswald, ambas instituciones en Alemania, junto con colegas en ese país y en Estados Unidos e Italia.
Tal como han comprobado Nicole Dubilier, Manuel Kleiner, Thomas Schweder y los demás autores del estudio, el monóxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno, sin embargo, no son las únicas fuentes de energía de las que puede vivir este gusano. Algunas de las bacterias simbióticas en el gusano pueden valerse de hidrógeno y nutrientes orgánicos del entorno, incluso si sólo están presentes en pequeñas cantidades.
El Olavius algarvensis también tiene otros trucos bajo la manga que le permiten sobrevivir en su entorno pobre en nutrientes: A diferencia de la mayoría de los animales, que no son capaces de reciclar sus productos de desecho y deben excretarlos, el gusano puede volver a usarlos de nuevo gracias a sus microbios simbióticos. Los simbiontes son verdaderos maestros del reciclaje cuando se trata de aprovechar para sus propios fines productos que todavía contienen una gran cantidad de energía, pero que ya no son útiles para el gusano. Ésta es la razón por la que el gusano ha podido reducir no sólo su sistema digestivo, sino también su sistema excretor.

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Forma hasta ahora desconocida de desintegración nuclear

FÍSICA

Artemis Spyrou. (Foto: Michigan SU)

Un equipo de físicos nucleares ha presenciado recientemente a un núcleo atómico haciendo algo nunca antes visto: liberar dos neutrones al mismo tiempo.
El experimento reveló un tipo completamente nuevo de desintegración nuclear, el proceso por el que átomos inestables liberan energía y se transforman en formas más estables.
En esta clase nunca antes vista de desintegración nuclear, en vez de emitir radiación siguiendo los patrones conocidos, el núcleo expulsó dos neutrones simultáneamente, en lo que constituye un dineutrón.
Aunque los físicos habían predicho hace tiempo la existencia de esta forma de desintegración, éste ha sido el primer experimento en el que se ha conseguido presenciar un evento de liberación de dineutrón.
El equipo de Artemis Spyrou, de la Universidad Estatal de Michigan en East Lansing, Estados Unidos, ha observado por primera vez de forma inequívoca la desintegración por la vía del dineutrón, y la ha podido identificar claramente, en el berilio-16.
El tipo de desintegración por dineutrón recién descubierto se suma a otros 15 tipos conocidos de desintegración atómica, incluyendo la emisión de protones por partida doble y la emisión de positrones por partida doble.
Los resultados prometen fortalecer el conocimiento que los científicos tienen sobre lo que se conoce como fuerza nuclear fuerte, la cual mantiene unidos a los núcleos, y sobre los procesos que ocurren dentro de las estrellas de neutrones.
En el esquema tradicional de la física, la fuerza fuerte es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Las otras tres son la fuerza electromagnética, la fuerza débil (responsable de los mecanismos de fusión termonuclear que ocurren dentro de las estrellas) y la fuerza gravitacional.

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La ESA declara el fin de la misión Envisat

ASTRONÁUTICA

La última imagen de radar del Envisat, tomada el 8 de abril. (Foto: ESA/Edisoft)

Pocas semanas después de celebrar su décimo aniversario en órbita, el pasado día 8 de abril se perdió de forma repentina el contacto con el satélite Envisat. Tras realizar rigurosos intentos para restablecer las comunicaciones, y de tratar de comprender el origen del problema, se ha decidido declarar oficialmente el fin de su misión.
Un equipo de ingenieros ha pasado el último mes intentando restablecer el control de Envisat, investigando las posibles causas del problema.
A pesar de los continuos envíos de comandos desde una amplia red de estaciones de seguimiento, todavía no se ha recibido ninguna respuesta por parte del satélite.
Como no había dado ninguna muestra de deterioro antes de la pérdida de contacto, el equipo ha estado reuniendo todo tipo de información para tratar de comprender cuál es el estado actual del satélite. En este esfuerzo, se tomaron imágenes de Envisat con radares desde tierra y a través del satélite francés Pleiades.
Con esta información, el equipo fue elaborando poco a poco distintas hipótesis sobre cuál pudo haber sido el origen del problema. Una de estas hipótesis apunta a la pérdida del regulador de potencia, bloqueando la telemetría y los telecomandos.
Otra hipótesis sugiere que se produjo un cortocircuito, activando el ‘modo seguro’ – una configuración diseñada para garantizar la supervivencia del satélite. De haber sido así, se pudo producir una segunda anomalía durante la transición a este modo especial, dejando al satélite en un estado intermedio y, de momento, desconocido.
Si bien las probabilidades de recuperar a Envisat son extremadamente bajas, el equipo de investigación seguirá intentando restablecer el contacto e investigando las posibles causas del problema durante al menos los próximos dos meses.
La sobresaliente actuación de Envisat durante la última década llevó a muchos a pensar que permanecería activo varios años más, como mínimo hasta el lanzamiento de las misiones Sentinel, diseñadas para tomar su relevo.
Sin embargo, Envisat llevaba operativo el doble del tiempo inicialmente previsto para su misión, habiéndose ganado una más que merecida jubilación.
Con sus diez sofisticados instrumentos, Envisat observó y monitorizó sin descanso la superficie de la tierra, la atmósfera, los océanos y los campos de hielo durante sus diez años en servicio, generando más de mil terabytes de datos.
Se estima que a día de hoy se han publicado más de 2500 artículos científicos basados en sus resultados, ayudándonos a comprender mejor cómo funciona nuestro planeta.
Durante estos diez años, Envisat fue testigo de la reducción progresiva de la extensión de las banquisas árticas y de la apertura de nuevas rutas marítimas en el polo durante los meses del verano boreal.
Junto a otros satélites, monitorizó las variaciones del nivel del mar a escala global y regional, así como la temperatura de la superficie de los océanos con una precisión de unas pocas décimas de grado.
Todos estos años de datos de Envisat nos han ayudado a comprender mejor la circulación de las corrientes oceánicas y las concentraciones de clorofila.
En la atmósfera, Envisat observó cómo aumentaba la contaminación del aire sobre Asia, mientras que alcanzaba cierta estabilidad sobre Europa y Norteamérica, y estudió las concentraciones de dióxido de carbono y metano. Envisat también monitorizó la evolución del agujero de la capa de ozono sobre la Antártida.
Sobre la tierra, estudió la velocidad de las corrientes glaciares en la Antártida y en Groenlandia. Sus imágenes fueron empleadas en numerosas ocasiones para actualizar los mapas globales de los usos del suelo, poniendo de manifiesto los efectos de la deforestación.
Gracias a su radar, Envisat fue capaz de monitorizar los desplazamientos del terreno desencadenados por terremotos y erupciones volcánicas, ayudándonos a comprender mejor la tectónica de placas y los mecanismos volcánicos.
Envisat no sólo proporcionó datos fundamentales sobre nuestro planeta a la comunidad científica; un gran número de servicios operacionales, tales como la monitorización de inundaciones o de vertidos de crudo, dependían de sus observaciones. Sus datos se utilizaron en múltiples ocasiones para ayudar a las autoridades de protección civil a gestionar la respuesta ante catástrofes naturales o antropogénicas.
Envisat también aportó información fundamental para los servicios enmarcados dentro del programa europeo para la Monitorización Mundial del Medioambiente y la Seguridad (GMES), preparando el camino para la próxima generación de satélites.
Ahora, ante el fin de su misión, el lanzamiento de los satélites Sentinel del programa GMES empieza a ser urgente, para así poder garantizar la continuidad de datos a los usuarios, mejorar la gestión del medioambiente, comprender y mitigar los efectos del cambio climático y garantizar la seguridad ciudadana.

Fuente: ESA

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Europa entrega el primer instrumento del telescopio espacial JWST

ASTRONÁUTICA

El instrumento MIRI, durante la calibración. (Foto: Stephen Kill, STFC)

MIRI, el primer instrumento del Telescopio Espacial James Webb en ser completado, fue entregado a la ESA el 9 de mayo en una ceremonia celebrada en Londres. El instrumento será enviado próximamente a la NASA, quien lo integrará con el resto del satélite en preparación para su lanzamiento en 2018.
La entrega de MIRI, el Instrumento para el Infrarrojo Medio, marca un importante hito en el programa del Telescopio Espacial James Webb (JWST, en sus siglas en inglés), un telescopio espacial en la banda del infrarrojo con un área colectora más de dos veces y media más grande que la del telescopio espacial Herschel de la ESA – que, a día de hoy, continua siendo el mayor telescopio científico en la banda del infrarrojo jamás puesto en órbita.
El consorcio europeo encargado del desarrollo de MIRI entregó oficialmente el instrumento a la Agencia Espacial Europea tras completar una rigurosa campaña de ensayos y calibración, en la que MIRI demostró estar preparado para contribuir a la vanguardia científica.
“Todos los miembros del equipo están muy satisfechos de que nuestro duro trabajo y dedicación hayan dado como resultado un instrumento capaz de satisfacer todas nuestras expectativas científicas”, explica Gillian Wright, el Investigador Principal europeo para MIRI.
“Es fantástico haber sido los primeros en alcanzar este importante hito en el desarrollo del JWST”.
“Ahora ya podemos empezar a contar los días para realizar importantes descubrimientos científicos con MIRI, tan pronto como se encuentre en órbita”.
MIRI está compuesto por una cámara y por un espectrómetro. Cuando se encuentre en el espacio, a bordo del JWST, operará en las longitudes de onda del infrarrojo, manteniéndose a una temperatura extremadamente baja: -266°C, a tan sólo 7°C por encima del cero absoluto.
Es necesario mantener el instrumento a esta temperatura inusualmente baja para evitar que su propia emisión infrarroja enmascare las tenues señales de los objetos a estudiar.
MIRI será capaz de mirar a través de las densas capas de polvo que cubren las regiones de formación de nuevas estrellas, observará galaxias próximas a los comienzos del Universo, y estudiará la formación de nuevos planetas y la composición del medio interestelar.
“Este proyecto era todo un reto, pero los científicos e ingenieros europeos, junto a nuestros compañeros estadounidenses y canadienses, han sido capaces de afrontarlo y ya están entregando los componentes clave del JWST a la NASA”, explica Mark McCaughrean, Responsable del Departamento de la ESA para el Apoyo Científico a la Investigación.
“El proyecto JWST está deseando recibir a MIRI”, comenta Matthew Greenhouse, Científico de Proyecto para el Módulo Integrado de Instrumentos Científicos (ISIM) del JWST, en el Centro Espacial Goddard de la NASA.
“La entrega de MIRI marca el comienzo de la integración de ISIM, un hito para la NASA en el desarrollo del JWST”.
La ESA también lidera el desarrollo de otro de los cuatro instrumentos científicos del JWST: NIRSpec, el Espectrógrafo para el Infrarrojo Cercano, que analizará el espectro de más de 100 galaxias o estrellas de forma simultánea para estudiar el proceso de formación de nuevas estrellas y la abundancia de los elementos químicos en distantes galaxias.
El JWST se lanzará en el año 2018 a bordo de un Ariane 5, que partirá desde el Puerto Espacial Europeo en Kourou, Guayana Francesa.
El Telescopio Espacial James Webb operará desde una órbita entorno al segundo punto de Lagrange, L2, del sistema Sol-Tierra, un punto de equilibrio gravitatorio situado a 1.5 millones de kilómetros de nuestro planeta en dirección opuesta al Sol, cuatro veces más lejos de nosotros que la Luna.
Equipos españoles del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), del CSIC, el centro mixto de ambos -el CAB (Centro de Astrobiología)-, junto a varias empresas, están involucrados con el instrumento MIRI desde 2002. En el INTA también se ha desarrollado un ‘simulador del telescopio para MIRI’ (MTS), un sistema optomecánico que opera a temperaturas criogénicas de -235 ºC y que ha resultado esencial en la calibración.

Fuente: ESA/SINC

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Más indicios de que la energía oscura puede ser la energía del propio espacio

ASTROFÍSICA

El South Pole Telescope. (Foto aniel Luong-Van, National Science Foundation)

El análisis de los datos del Telescopio del Polo Sur (SPT) en la Antártida ofrece un nuevo apoyo para la explicación más aceptada de la energía oscura, la fuente de la misteriosa fuerza que es responsable de la aceleración en la expansión del universo.
La propiedad más ampliamente aceptada de la energía oscura es que conduce a una fuerza dominante que actúa en todas partes y en todo momento en el universo. Esta fuerza podría ser la manifestación de la constante cosmológica de Einstein, que asigna energía al espacio, incluso cuando está libre de materia y radiación.
Los datos del SPT analizados por el equipo de John Carlstrom y Bradford Benson del Instituto Kavli para la Física Cosmológica de la Universidad de Chicago, apoyan firmemente la constante cosmológica de Albert Einstein, el principal modelo para la energía oscura.
A finales de la década de 1990, los astrónomos descubrieron que la expansión del universo parece estar acelerándose, a juzgar por las mediciones de distancias cósmicas sobre la base de la luminosidad relativamente uniforme de las estrellas que explotan en forma de supernova. El hallazgo fue una sorpresa porque se suponía que la gravedad debía estar frenando la expansión que siguió al Big Bang.
Otros científicos defienden la hipótesis de que, a escalas de distancia enormes, la gravedad podría funcionar de manera diferente a la que conocemos en nuestro entorno. En cualquier caso, las mediciones astronómicas apuntan a la existencia de una nueva física, que aún debe ser entendida.
El SPT, financiado por la Fundación Nacional estadounidense de Ciencia (NSF), tiene 23 metros (75 pies) de altura, y pesa 280 toneladas. Situado en la Base Amundsen-Scott que la NSF tiene en el Polo Sur geográfico, se encuentra a una elevación de 2.840 metros (unos 9.300 pies). Debido a su ubicación con respecto al eje de rotación de la Tierra, puede realizar observaciones durante largos periodos.
El SPT fue diseñado específicamente para abordar el misterio de la energía oscura. El telescopio de 10 metros opera en longitudes de onda milimétricas y permite captar imágenes de alta resolución del Fondo Cósmico de Microondas (CMB), la luz remanente del Big Bang, por así decirlo. El CMB es, literalmente, una imagen del universo cuando tenía sólo 400.000 años de edad, antes que se formaran los primeros planetas, estrellas y galaxias en el cosmos.
El equipo científico internacional que se ocupa del Telescopio del Polo Sur está dirigido por expertos de la Universidad de Chicago, y en él participan especialistas de numerosas instituciones. Por ejemplo, por parte estadounidense figuran el Laboratorio Nacional de Argonne en Illinois, la Universidad Case Western Reserve en Cleveland, Ohio, la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, el Observatorio Astrofísico Smithsoniano (cuya sede principal está en Cambridge pero que cuenta con instalaciones en Arizona y Hawái), la Universidad de California en Berkeley y en Davis, la Universidad de Colorado en Boulder, y la Universidad de Michigan. Entre las instituciones de otros países, figuran por ejemplo la Universidad de Cardiff en el Reino Unido, la Universidad Ludwig-Maximilians en Alemania, y la Universidad McGill en Canadá.

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