Re: FORO-CIENCIA

A escala atómica, los puentes más delgados de oro son los más fuertes


Ilustración de un puente de oro. (Foto: U. Buffalo)


A escala atómica, los puentes de oro más livianos, conformados por un solo átomo, son en realidad los más fuertes, según los resultados de una nueva investigación.
Este inesperado hallazgo es resultado de experimentos en los que se han puesto a prueba las características de puentes de oro de tamaño atómico.
La lógica que usamos en nuestra vida cotidiana, y que tan bien funciona para la mayoría de situaciones, nos dice que un dispositivo compuesto por sólo unos pocos átomos debe ser muy vulnerable a las fuerzas mecánicas.
Lo descubierto por el equipo de los ingenieros Jason Armstrong, Susan Hua y Harsh Deep Chopra, del Laboratorio para Dispositivos Cuánticos en la Universidad en Buffalo (Universidad Estatal de Nueva York) indica, en cambio, que la capacidad del material para resistir la deformación elástica en realidad crece al disminuir el tamaño.
A medida que los ingenieros tratan de construir dispositivos, como por ejemplo circuitos de ordenador, con piezas cada vez más pequeñas, resulta de creciente importancia aprender más sobre cómo se podrían comportar componentes diminutos compuestos por uno o varios átomos. Esa necesidad surge del hecho de que las propiedades físicas de los dispositivos de tamaño atómico difieren de las poseídas por los dispositivos de tamaño macroscópico.
El oro ha sido un metal carismático a lo largo de la historia humana. Su singularidad y su apreciación como material muy valioso se relacionan estrechamente con su estabilidad excepcional a las reacciones químicas y a las presiones y temperaturas extremas. En la antigüedad, el oro era considerado como sinónimo de inmovilidad y constancia.
En años recientes, el oro se ha revelado también como un elemento con propiedades inusuales, sobre todo a escala nanométrica. Por ejemplo, las nanopartículas de oro pueden actuar como diminutos, precisos y poderosos calefactores, que podrían usarse potencialmente en aplicaciones biomédicas. Cuando se aplica la frecuencia correcta de luz láser, un conjunto de nanopartículas de oro puede calentar un área de mil veces su tamaño.
Sometido a condiciones extremas, el oro también puede mostrar conductas inesperadas. Por ejemplo, el sentido común cotidiano nos dice que cuando se calienta alguna cosa, ésta se hace más blanda, pero en 2009 se realizó un experimento con oro en el que sucedió exactamente lo contrario. El oro fue tratado de una manera especial, más allá de las posibilidades de un herrero calentando un metal para trabajarlo mejor. Y por ello, la conducta del oro también fue muy distinta a la que tiene cuando se le calienta de manera normal. Los autores del experimento calentaron el oro a un ritmo colosal, mayor de mil billones de grados por segundo, durante unas fracciones de segundo. La velocidad del calentamiento fue la clave para el raro efecto de endurecimiento que experimentó el oro. Sin dar tiempo a que los electrones reaccionasen del modo en que lo harían bajo circunstancias normales, el resultado final de la cascada de efectos exóticos fue que los enlaces entre átomos de oro se hicieron más fuertes.

Explicación para el enigma de la flecha indicadora en el cielo de Titán


(Foto: NASA/JPL/SSI)


En la Tierra no nos asombra que las bandas de nubes de un huracán den a éste su típica forma que recuerda a la de una espiral. Sí en cambio nos resulta insólita la forma adoptada por una tormenta en Titán, la luna más grande del planeta Saturno. Las bandas de nubes de esa tormenta, cuyas imágenes han dejado atónitas a muchas personas, forman lo que parece una flecha indicadora casi perfecta.
Esa flecha, de color blanco, tiene un tamaño similar al del estado de Texas. Y el motivo de su caprichosa forma ha sido, en líneas generales, un enigma.
Ahora, una nueva investigación puede haber dado con la explicación correcta para el fenómeno.
Jonathan L. Mitchell de la UCLA (Universidad de California en Los Ángeles), Máté Ádámkovics de la Universidad de California en Berkeley, y sus colegas, han usado un modelo de la circulación atmosférica global de Titán para demostrar cómo las ondas atmosféricas, a escala planetaria, afectan a los patrones meteorológicos de ese satélite gigante, conduciendo a un efecto de "delineación" que da a las nubes formas muy marcadas y a veces sorprendentes.
Estas ondas atmosféricas son comparables, en algunos aspectos, a la vibración resonante de una copa de vino, citando la comparación empleada por Mitchell.
Por otra parte, las fascinantes nubes de Titán, incluyendo las que adoptan la forma de una gran flecha indicadora, y que son fruto de las ondas atmosféricas, pueden causar precipitaciones intensas.
Estas precipitaciones copiosas a veces alcanzan valores de más de 20 veces el valor promedio de las precipitaciones estacionales, y podrían tener un papel decisivo como agente de erosión en la transformación paulatina de la superficie de Titán.

Estructura geológica culpable del Gran Terremoto de 2004 en el Océano Índico



Esquema del comportamiento de la falla. (Foto: UTA)

El poder devastador del terremoto de 2004 en Sumatra-Andamán se debió en buena parte a una masa de sedimentos más compacta y gruesa de lo normal.
Un equipo internacional de geólogos ha descubierto una formación geológica inusual que ayuda a explicar cómo el seísmo submarino frente a la costa de Sumatra en Diciembre de 2004 desencadenó el tsunami más mortífero de la historia humana del que se tenga constancia documental fiable.
En la mañana del 26 de Diciembre de 2004, un potente terremoto submarino se desencadenó frente a la costa oeste de Sumatra, Indonesia. El tsunami resultante provocó una amplia devastación a lo largo de los litorales que limitaban con el Océano Índico, con olas de tsunami de hasta 30 metros de altura inundando comunidades costeras. Sin una acción de alerta lo bastante amplia y temprana sobre el desastre que se avecinaba, mucha gente fue sorprendida por el tsunami. Más de 230.000 personas murieron, y millones perdieron su hogar.
El terremoto golpeó a lo largo de una falla donde la Placa Indo-Australiana está siendo empujada bajo la Placa de Sunda al este. Esto se conoce como zona de subducción, y en este caso las placas tienen su punto de encuentro en la Fosa de Sunda, unos 300 kilómetros al oeste de Sumatra. Por regla general, la Placa Indo-Australiana se mueve despacio bajo la Placa de Sunda, pero cuando se produjo la ruptura, golpeó con violencia hacia adelante.
El equipo de Sean Gulick (Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas en Austin) y especialistas de la Universidad de Southampton en el Reino Unido, la Agencia para la Evaluación y Aplicación de Tecnología en Indonesia y el Instituto de Ciencias de Indonesia, se han servido de ondas de sonido para visualizar las estructuras bajo la superficie.
En lugar de los sedimentos endebles y fácilmente desprendibles que suelen hallarse por encima del tipo de falla geológica que causó el terremoto, el equipo encontró una gruesa capa de sedimentos duros y compactos. Una vez que la falla se quebró, la ruptura fue capaz de extenderse desde decenas de kilómetros por debajo del fondo marino hasta sólo algunos kilómetros por debajo de éste, avanzando mucho más de lo que los sedimentos endebles habrían permitido. La distancia adicional le permitió mover una columna de agua marina más grande por encima de ella, desencadenando olas de tsunami mucho más grandes.

La muerte de la faraona Hatshepsut pudo deberse a un medicamento


(Foto: Barbara Frommann/Uni Bonn)


Una nueva hipótesis sobre las causas del fallecimiento de la faraona más poderosa de todos los tiempos pone bajo sospecha una sustancia, de la cual aún quedan restos desecados en una vasija expuesta en el Museo Egipcio de la Universidad de Bonn, en Alemania.
Hatshepsut, que significa "Primera entre las Nobles Señoras", poseyó incluso mayor poder que la célebre Cleopatra. El reinado de Hatshepsut, en el siglo XV a.C., fue más largo que el de cualquier otra gobernante femenina de una dinastía autóctona. En realidad, su misión era actuar como la representante de su hijastro Tutmosis III, quien sólo tenía tres años en el momento de ascender al trono, hasta que él llegara a la edad requerida para poder asumir debidamente el poder. Sin embargo, este periodo de regencia duró veinte años.
Hatshepsut murió en el año 1457 antes de Cristo. Los análisis de la momia acreditada como suya demostraron que la faraona tenía entre 45 y 60 años al morir. Además, se llegó a la conclusión de que padecía de sobrepeso, diabetes, osteoporosis, artritis y quizá cáncer.
Una vasija muy bien conservada, en la que tiempo atrás se detectaron, mediante fotografía en rayos X, residuos desecados de un fluido misterioso, fue objeto de un análisis completado hace dos años, del cual ya informamos entonces desde NCYT. En un primer momento, se creyó que la vasija contuvo un perfume personal para la faraona, y hasta se especuló con la posibilidad de identificar todos sus ingredientes y proporciones, obteniendo así la receta con la que elaborarlo a fin de estudiarlo mejor y también para disfrute del público actual.
Sin embargo, a la luz de los análisis más recientes, parece ser que la vasija no albergó un perfume sino una sustancia más siniestra, que pudo acabar con la vida de la poderosa faraona.
Después de dos años de investigación adicional, Michael Hoeveler-Müller, del Museo Egipcio, y el Dr. Helmut Wiedenfeld, del Instituto Farmacológico de la Universidad de Bonn, tienen ahora claro que la vasija no contuvo un perfume, sino una loción para el cuidado de la piel, específicamente para tratar un eczema que sufría la faraona.
El dato macabro al respecto es que uno de los ingredientes de la loción medicinal es una peligrosa sustancia carcinógena.
Este hallazgo sugiere que la faraona quizás no falleció por alguna de las causas barajadas anteriormente sino por culpa de un cáncer provocado por este medicamento.

Células solares en papel y tela


Una célula solar sobre papel. (Foto        atrick Gillooly)


Ante nosotros, una hoja de papel que no es lo que parece. Esta hoja de papel se parece a cualquier otro documento gráfico salido de una impresora común, y muestra una serie de rectángulos coloreados impresos sobre gran parte de su superficie. Pero un investigador adhiere un par de cables al papel y lo expone a la luz. Al instante, la pantalla de cristal líquido de un reloj conectada al otro extremo de los cables empieza a mostrar la hora.
De un modo que, en lo esencial, es casi tan barato y fácil como imprimir una fotografía en una impresora de chorro de tinta, se ha creado una célula solar en esa hoja de papel. Y funciona, como se ha podido comprobar. El substrato es el papel, y todo lo demás se debe a las "tintas" especiales depositadas en la hoja.
La singular célula solar así conseguida incluso se puede plegar para guardarla en un bolsillo o hacer un avión de papel con ella y luego desdoblarla y ver cómo genera de nuevo electricidad con la luz del Sol.
En pruebas con células solares en un soporte de plástico delgado, se ha comprobado que siguen funcionando incluso después de plegar y desplegar la lámina mil veces.
La nueva tecnología ha sido desarrollada por un equipo de investigadores del MIT, integrado, entre otros, por Karen Gleason, Vladimir Bulovic y Miles Barr.
La técnica representa un cambio radical de enfoque con respecto a los sistemas usados hasta ahora para crear la mayoría de las células solares. Tales sistemas requieren exponer el substrato a condiciones físicas potencialmente perjudiciales, ya sea en forma de líquidos problemáticos o de temperaturas muy altas.
En cambio, el nuevo proceso de impresión usa vapores, no líquidos, y las temperaturas de trabajo son menores de 120 grados centígrados. Estas condiciones de fabricación más suaves hacen posible utilizar substratos ordinarios no tratados, como por ejemplo papel, tela o plástico, sobre los cuales pueden imprimirse las células solares.
Aunque en lo básico el proceso es comparable a imprimir una fotografía sobre papel mediante una impresora de chorro de tinta, hay que admitir que resulta un poco más complejo. Para crear un conjunto de células fotovoltaicas en una hoja de papel, hay que depositar cinco capas de material sobre la misma hoja, en pasos sucesivos, a fin de formar los patrones de las células solares en la superficie. Y el proceso se tiene que llevar a cabo en una cámara al vacío. Pese a todo, es indudable que resulta un método de fabricación mucho más simple, flexible y barato que los convencionales.

El lince ibérico podría no estar amenazado por su genética


Los científicos han estudiado huesos y dientes de lince ibérico con una antigüedad comprendida entre los 50.000 años y el siglo pasado. (Foto: CSIC)

Un estudio con participación de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha determinado que la escasa diversidad genética del lince ibérico, el carnívoro más amenazado de Europa, podría no reducir las posibilidades de supervivencia de la especie. Los científicos han estudiado el ADN de 19 fósiles de lince y han observado que su variedad genética ha sido pequeña a lo largo de los últimos 50.000 años. Estos resultados sugieren que la historia del felino ha estado durante mucho tiempo marcada por una población reducida, un hecho que no habría puesto en riesgo su supervivencia. El trabajo aparece publicado en el último número de la revista Molecular Ecology.
Según los científicos, el estudio aporta esperanza a los conservacionistas que defienden que la falta de diversidad genética -presente también en otras especies de felinos como los guepardos africanos, los leones del cráter Ngorongoro y la pantera de Florida- llevará a la extinción del lince, debido a la endogamia y a la escasa capacidad de adaptación a ecosistemas cambiantes. Para los investigadores, el fenómeno se explica por el denominado efecto “cuello de botella genético”. La huella de la actividad humana o los drásticos cambios a finales de la última glaciación, causada por el calentamiento global durante el Holoceno (hace 10.000 años), también se barajan como causas.
El equipo, formado por investigadores españoles, ingleses, daneses y suecos, ha extraído el ADN presente en huesos y dientes con una antigüedad comprendida entre los 50.000 años y el siglo pasado. Los científicos han examinado el ADN mitocondrial, una parte del genoma normalmente muy variable, y no han hallado variaciones genéticas.
“Hemos analizado 19 muestras antiguas de toda la Península y hemos encontrado que todas tienen la misma secuencia de ADN mitocondrial. Los linces siempre han sido muy pocos y su actual uniformidad genética no es un fenómeno que tenga que ver con un declive demográfico reciente”, asegura el investigador del CSIC Carles Lalueza-Fox, uno de los autores del trabajo. Su grupo en el Instituto de Biología Evolutiva, un centro mixto del CSIC y la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, ha analizado tres fósiles con edades comprendidas entre los 20.000 y los 2.000 años. Las muestras proceden de diferentes excavaciones en Barcelona.
“Una diversidad genética tan pequeña en un periodo tan amplio de tiempo indica que el tamaño de las poblaciones era moderado”, explica otro de los autores, Mark Thomas, investigador de la University College de Londres (Reino Unido). “Que las poblaciones pequeñas puedan perdurar tanto tiempo y con una diversidad genética tan pequeña podría servir para considerar la supervivencia de especies similares y en peligro de extinción actualmente”, destaca.
El lince ibérico está considerado el felino más amenazado del mundo. Es además el carnívoro de Europa más cercano a la extinción. Según la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza, la especie está “en peligro crítico”.
Los autores destacan en el artículo que, a pesar de haber estado distribuido en toda la Península Ibérica en el pasado, su área actual se reduce actualmente a dos pequeñas poblaciones al sur de España que juntas no superan los 279 ejemplares. Esta caída drástica se relaciona con la reciente destrucción del hábitat, el declive de la liebre europea, su principal fuente de alimento, y la caza excesiva.
“Nuestros resultados indican que la escasa diversidad genética no es en sí misma un indicador de la crisis poblacional”, afirma Love Dalén, científico en el Museo de Historia Nacional de Suecia. “Es más: nuestros resultados podrían ayudar a los biólogos conservacionistas a determinar qué tamaño debe tener una población para que su supervivencia esté asegurada a largo plazo. Es un debate que está en muchos países y afecta a los grandes carnívoros”, agrega.
Según Cristina Valdiosera, de la Universidad de Copenhague (Dinamarca), “el mensaje que defiende el estudio es claro: la falta de diversidad de las especies amenazadas no debería frenar los esfuerzos en conservación”. “Es un mito que ciertas especies estén condenadas a morir debido a su genética. Si una especie está en peligro, es por la falta de voluntad por conservarla”, concluye la investigadora. (Fuente: CSIC)

El modo humano de andar comenzó casi 2 millones de años antes de lo creído



Simulación de los pasos realizados para dejar las huellas encontradas. (Foto: U. Liverpool)


Se ha descubierto que unas huellas antiguas en Laetoli, Tanzania, demuestran que las características básicas de los pies y del modo de andar en los humanos ya existían casi dos millones de años antes de lo que se creía.
Muchos estudios anteriores han sugerido que las características principales del pie humano, así como el modo bípedo de andar y la postura erguida, surgieron en los humanos antiguos hace aproximadamente 1,9 millones de años.
Sin embargo, un equipo de científicos de las universidades de Liverpool, Manchester y Bournemouth, en el Reino Unido, ha llegado ahora a la conclusión de que las huellas de pisadas dejadas por un ancestro humano que datan de hace 3,7 millones de años, muestran que sus pies y el modo de andar tenían rasgos más similares a los de los humanos modernos que a los de los chimpancés, orangutanes y gorilas cuando caminan de forma bípeda.
El yacimiento paleontológico que alberga las huellas de Laetoli contiene el primer rastro de pisadas dejado por ancestros humanos del que se tenga noticia, e incluye 11 huellas individuales en condiciones muy buenas de conservación.
Los estudios previos de esta clase se han basado principalmente en huellas individuales y eso ha conducido a interpretaciones erróneas, en su mayor parte derivadas de juzgar rasgos artificiales, tales como los generados por la erosión y por otros factores ambientales, como características auténticas de esas huellas humanas. Esto ha traído como consecuencia muchos años de debate sobre cómo caminaban los primeros ancestros humanos.
Los autores de la nueva investigación utilizaron una técnica estadística nueva para obtener una imagen tridimensional promedio de las 11 huellas intactas en Laetoli. Entonces esas imágenes fueron comparadas con los datos obtenidos de estudios sobre la formación de huellas y las presiones generadas bajo los pies al caminar, en los humanos anatómicamente modernos y en los simios actuales.
Se recurrió a una simulación por ordenador para predecir las huellas que se habrían formado con cada una de las diferentes maneras de andar, si, tal como parece, el individuo que dejó las pisadas pertenecía a la especie conocida como Australopithecus afarensis.
Antes se pensaba que el Australopithecus afarensis caminaba en una postura agachada o muy encorvada, e impulsándose mediante la presión sobre el suelo de la parte media del pie, como lo hacen los simios de hoy.
Sin embargo, Robin Crompton y sus colaboradores han descubierto que las huellas de Laetoli representan una forma bípeda de caminar totalmente erguida y dominada por la parte frontal del pie, especialmente el dedo gordo, una manera de caminar mucho más cercana a la de los humanos actuales, y muy diferente al andar bípedo de los chimpancés y otros simios.

Las personas no africanas tienen ancestros neandertales


Un haplotipo, en el cromosoma X humano, proviene de los neandertales y se encuentra exclusivamente en personas no africanas. (Foto: U. Montreal)

Un haplotipo, en el cromosoma X humano, proviene de los neandertales y se encuentra exclusivamente en personas no africanas, según un equipo internacional de investigadores. Esto confirma pues otros hallazgos recientes que ya apuntaban a que los neandertales se cruzaron reproductivamente con los humanos anatómicamente modernos.
El equipo de Damian Labuda, de la Universidad de Montreal, Canadá, ubica el inicio de tales contactos íntimos y / o lazos familiares en una época muy temprana, y, probablemente, en la zona de Oriente Medio.
Los neandertales, cuyos ancestros salieron de África hace entre 800.000 y 400.000 años, evolucionaron principalmente en lo que hoy es España, Francia, Alemania y Rusia, y se cree que vivieron hasta hace unos 30.000 años. Por su parte, los primeros seres humanos anatómicamente modernos salieron de África hace aproximadamente entre 80.000 y 50.000 años. La pregunta en mente de todos siempre ha sido si los neandertales, físicamente más fuertes, que poseían el gen del lenguaje y que quizás llegaron a tocar la flauta, eran una especie separada de la nuestra o lo bastante compatible con el ser humano anatómicamente moderno como para cruzarse y tener descendencia conjunta. A la luz de los últimos hallazgos, la respuesta es sí; ambos grupos vivieron en estrecha colaboración.
Hace casi una década, Labuda y su equipo identificaron un fragmento de ADN, específicamente un haplotipo, en el cromosoma X humano, que parecía diferente y cuyo origen no estaba claro. Cuando el genoma del neandertal fue secuenciado en 2010, compararon 6000 cromosomas de personas actuales de todas partes del mundo con el haplotipo neandertal. Después de un largo trabajo de análisis, se ha constatado que la secuencia del neandertal está presente en personas de todos los continentes, excepto el África subsahariana, e incluyendo Australia.