Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 860813 veces)

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Hallazgo decisivo para mejorar los paneles solares orgánicos

CIENCIA DE LOS MATERIALES

El equipo de investigación. (Foto: BNL)

Unos recientes y detallados análisis sobre uno de los mejores materiales fotovoltaicos orgánicos revelan una rara estructura de dos capas que puede ayudar a explicar el por qué de esta mayor eficiencia del material al convertir la luz solar en electricidad. Lo descubierto puede a su vez conducir a la síntesis de nuevos materiales con propiedades aún mejores.
Este material, conocido por las siglas PCDTBT, es un ejemplo de polímero de un tipo que es capaz de permitir el movimiento de electrones, tanto donándolos como aceptándolos, lo cual lo convierte en uno de los mejores materiales fotovoltaicos orgánicos en la actualidad, siendo capaz de convertir la luz solar en electricidad con una eficacia tan alta como un 7,2 por ciento.
A pesar del hecho de que este material ha sido estudiado extensivamente, nadie había presentado una caracterización detallada de la estructura que sirviera para esclarecer debidamente el motivo de su mejor rendimiento.
El nuevo hallazgo lo han hecho especialistas del Laboratorio Nacional estadounidense de Brookhaven, en Upton, Nueva York, la Universidad de Stony Brook, en el mismo estado, la Universidad Nacional de Seúl en Corea, el Instituto Max Planck para la Investigación de los Polímeros en Alemania, y Konarka Technologies, una compañía presente en varios países y cuya sede está en Lowell, Massachusetts, Estados Unidos.
Lo descubierto por el equipo de Benjamin Ocko, Xinhui Lu y Jeff Peet contribuirá a un mayor conocimiento de por qué este material funciona tan bien, y eso a su vez ayudará a los científicos a aprovechar mejor sus cualidades para diseñar nuevos materiales destinados a una amplia gama de aplicaciones, incluyendo pantallas de televisión y de monitor de ordenador, lámparas de estado sólido, transistores, y células solares más eficientes.

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Almidón para vendajes absorbibles

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Un proceso que permite confeccionar hebras finas de almidón podría evitar la dolorosa retirada de vendajes. (Foto: iStockphoto)

Un proceso que permite confeccionar hebras finas de almidón podría evitar la dolorosa retirada de vendajes, y también haría posible producir papel higiénico y otros productos a precios más baratos que los actuales y de un modo más respetuoso con el medio ambiente.
Si todo sale bien y el proceso finalmente se establece a escala industrial, las empresas podrían fabricar vendajes y otros apósitos médicos con una cualidad singular: A diferencia de los vendajes tradicionales que deben ser retirados, a menudo dolorosamente, estos nuevos vendajes se degradarían en glucosa, una sustancia que el cuerpo absorbe de forma segura. Por tanto, no habría que retirarlos.
Hay muchas aplicaciones para las fibras de almidón. El almidón es el más abundante y también el más barato de los polímeros naturales.
El equipo de Lingyan Kong y Greg Ziegler, de la Universidad Estatal de Pensilvania, usó un disolvente para disolver el almidón en un fluido del que es posible formar largas hebras o fibras. Estas fibras pueden ser combinadas y entrelazadas para formar hojas parecidas a pañuelos de papel, vendas y productos similares.
El almidón es un polímero hecho de amilosa y amilopectina. Los polímeros son moléculas grandes que están compuestas por cadenas de moléculas más pequeñas que se repiten.
Durante los experimentos con fibras de almidón, los investigadores usaron con éxito una amplia gama de concentraciones de amilosa, que variaron desde un 25 por ciento hasta un 100 por cien.
Como el almidón es muy abundante, resulta menos costoso que otros materiales usados en la actualidad para confeccionar fibras. La celulosa, obtenida normalmente a partir de los árboles, es una de las fuentes más comunes de polímeros. Los polímeros creados a partir del petróleo también se utilizan como materias primas. Sin embargo, el precio de la celulosa y el de los materiales creados a partir del petróleo siguen aumentando, así como los retos medioambientales actuales en los que dichas materias primas están implicadas de un modo u otro.

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Febe, una luna de Saturno, tiene bastantes rasgos propios de un planeta

ASTRONOMÍA

Febe. (Foto: NASA/JPL/Space Science Institute)

Los datos de la misión Cassini de la NASA revelan que Febe (o Phoebe), una luna de Saturno, tiene más cualidades similares a las de los planetas de lo que se pensaba anteriormente.
A diferencia de los cuerpos primitivos como los cometas, Febe parece haber evolucionado activamente durante un tiempo antes de detenerse.
El equipo de Julie Castillo Rogez (del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en Pasadena, California), Peter Thomas y Jonathan Lunine (ambos de la Universidad de Cornell, Ithaca, Nueva York) ha finalizado un análisis de datos reunidos por la sonda espacial Cassini, y la conclusión es que todo apunta a que Febe se originó en el Cinturón de Kuiper, la lejana región de antiguos cuerpos helados y rocosos más allá de la órbita de Neptuno. Los datos muestran que Febe era esférica y caliente en su historia temprana, y que tiene material rocoso de alta densidad concentrado cerca de su núcleo. Su densidad media es aproximadamente la misma que la de Plutón, otro objeto del Cinturón de Kuiper. Febe probablemente fue capturada por la gravedad de Saturno, cuando, por alguna causa, se acercó demasiado al planeta gigante.
Saturno está rodeado por una nube de lunas irregulares que giran en torno al planeta siguiendo órbitas inclinadas con respecto a la de Saturno alrededor del Sol. Febe es la mayor de estas lunas irregulares y también tiene la distinción de orbitar hacia atrás, en relación al sentido de giro de los otros satélites. Las grandes lunas de Saturno parece que se formaron a partir del gas y polvo orbitando en el plano ecuatorial del planeta. Estas lunas actualmente orbitan alrededor de Saturno en el mismo plano.
Los análisis indican que Febe nació durante los tres primeros millones de años de existencia del sistema solar, el cual se formó hace unos 4.500 millones de años. Originalmente, Febe pudo ser un astro poroso, pero todo apunta a que se derrumbó sobre sí mismo a medida que se calentó. Como consecuencia de la compactación, Febe desarrolló una densidad que es un 40 por ciento superior a la media de las lunas interiores de Saturno.
Desde hace mucho tiempo, se piensa que los objetos del tamaño de Febe se forman como cuerpos sin forma esférica, más parecidos a una piedra cualquiera que a un globo, y que se mantienen así durante toda su vida. Sin embargo, un objeto de esta clase que se hubiera formado lo bastante pronto en la historia del sistema solar, podría haber albergado los tipos de materiales radiactivos que producen gran cantidad de calor durante un periodo relativamente corto. El resultado, por tanto, bien podría haber sido lo que le ocurrió a Febe: un calentamiento interno lo bastante intenso como para cambiar la forma del astro.
Febe probablemente se mantuvo caliente durante decenas de millones de años antes de congelarse. El estudio sugiere además que el calor le habría permitido a esta luna albergar agua líquida en algún momento de su historia.
El nuevo estudio también concuerda con la idea de que varios cientos de millones de años después de enfriarse, Febe se desvió hacia la zona interior del sistema solar, durante un reordenamiento a gran escala de este último. Febe era lo bastante grande como para sobrevivir a los efectos comunes producidos por estas perturbaciones.
Se sabe que hay más de 60 lunas en órbita a Saturno, las cuales varían drásticamente en su forma, tamaño, origen y edad de la superficie. Los científicos continúan buscando otros satélites, usando para ello los observatorios terrestres y las cámaras de la Cassini.
La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana.

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Somos capaces de hacer dispositivos electrónicos más pequeños que un virus

NANOTECNOLOGÍA

Javier Mateos, investigador del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Salamanca. (Foto iCYT)

Nanopartículas que sirven para repeler el agua o nanotubos de carbono utilizados para fabricar elementos fuertes de poco peso. De acuerdo con el físico Javier Mateos, profesor de Electrónica del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Salamanca, en España, estos son sólo dos ejemplos de las aplicaciones prácticas que la Nanotecnología ha desarrollado en la actualidad.
"Esta tecnología agrupa a todos aquellos campos de la Ciencia que tienen el nexo común de trabajar con cosas muy pequeñas, involucra a disciplinas tan diversas como la Medicina, la Química, la Electrónica, la Fotónica o la Biología", señaló el especialista en declaraciones a DiCYT.
La Nanotecnología también es comprendida como la manipulación controlada de átomos y moléculas para producir materiales, sustancias y dispositivos en niveles muy pequeños. Su unidad de medida es el nanómetro, el cual equivale a una milmillonésima parte de un metro, es decir, 10 -9 metros. "Para hacernos una idea, su tamaño es más pequeño que un glóbulo rojo o un cabello humano", comenta. Por otra parte, un nanómetro es el ancho de una molécula de ADN y veintidós nanómetros es el tamaño de los transistores que se usan en la actualidad para elaborar los CPU de los ordenadores o las memorias USB.
Precisamente, estos últimos son los elementos que utilizan para realizar sus investigaciones, los científicos del equipo de trabajo del cual forma parte Mateos. "Nosotros pretendemos desarrollar circuitos, transistores y dispositivos que vayan más rápido, intentamos obtener sus características y optimizar su diseño, tratando de que tengan menos ruido electrónico y funcionen mejor. Como no tenemos la posibilidad de fabricar este tipo de dispositivos, nuestro grupo de investigación lo que hace es modelización, es decir, procesos de simulación por medio del ordenador", afirma.
Para este investigador, la Electrónica es un área de gran aplicabilidad e interés para la Nanotecnología, ya que ha facilitado el desarrollo de circuitos y transistores mucho más pequeños que han cambiado la forma en que utilizamos actualmente los ordenadores. En los últimos 20 a 30 años, los estudios nanotecnológicos han avanzado en la visión práctica de estas tecnologías, desarrollando aplicaciones tan relevantes como la Nanoelectrónica.
La Nanoelectrónica ha vivido un proceso de desarrollo continuo en el cual se han ido reduciendo el tamaño de los dispositivos. Incluye la electrónica de hace 50 años, en la cual los dispositivos poseían tamaños del orden de los milímetros, transitando por la Microelectrónica hasta alcanzar finalmente niveles nanométricos. Gracias a la Nanoelectrónica "somos capaces de hacer dispositivos electrónicos más pequeños que un virus. Los virus hace nada no se podían ver, no se podía saber cómo eran, mientras que ahora somos capaces de hacer estructuras aún más pequeñas", comentó el especialista.
Actualmente, Mateos se encuentra involucrado en un proyecto europeo en el que su grupo es el coordinador. Dicho proyecto está orientado al uso de terahercios, un tipo de ondas que se encuentran entre los rayos x y los rayos visibles, empleados en la fabricación de sistemas técnicos que permitan la visibilidad entre las paredes o tejidos. Como España no cuenta con las condiciones para la producción de este tipo de dispositivos, su equipo se encarga de desarrollar la parte teórica del proyecto, mientras que cuatro laboratorios europeos que actúan como contraparte, se dedican a implementar sus posibles procesos de producción.
En un futuro no muy lejano, la investigación en Nanotecnología abrirá la puerta a un número infinito de utilidades, aunque algunas de ellas por ahora son ciencia ficción. Sin embargo es sólo cuestión de tiempo para que sean una realidad. Gracias a estas aplicaciones, se espera desarrollar nanomateriales que puedan monitorizar la temperatura del cuerpo, nanosensores que se implanten debajo de la piel para identificar cuerpos extraños e instrumentos nanométricos que permitan detectar enfermedades. Todos ellos tan pequeños que serían menos invasivos y molestos para las personas, explicó el especialista.

Fuente: SICE/ACV/DICYT

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Producen hidrógeno con una 'hoja artificial'

NANOTECNOLOGÍA

(Imagen: UJI)

Investigadores del Grupo de Dispositivos Fotovoltáicos y Optoelectrónicos de la Universitat Jaume I, en España, dirigido por el catedrático Juan Bisquert, han desarrollado -empleando nanotecnología- un dispositivo con materiales semiconductores que en medio acuoso genera hidrógeno de forma autónoma. Para ello se emplea únicamente luz solar.
Esta tecnología, que recibe el nombre de 'fotosíntesis artificial', está inspirada en la fotosíntesis que se produce en la naturaleza (proceso en el que las plantas aprovechan la energía solar para transformar la materia orgánica en compuestos orgánicos, liberando la energía química almacenada en los enlaces de la molécula adenosina trifosfato-ATP, y obteniendo compuestos energéticos como azúcares y carbohidratos).
El hidrógeno es un elemento muy abundante en la superficie de la tierra, pero en su forma combinada con el oxígeno: el agua (H2O). La molécula de hidrógeno (H2) contiene mucha energía que puede ser liberada cuando se quema debido a la reacción con el oxígeno atmosférico, dando agua como único residuo del proceso de combustión. Para convertir el agua en combustible (H2) hay que romper la molécula H2O separando sus componentes, y para que el proceso se realice de forma renovable (sin utilizar reservas fósiles del subsuelo) es necesario utilizar un dispositivo que emplee la energía de radiación solar y, sin ninguna otra ayuda, realice las reacciones químicas de romper la agua y formar hidrógeno, de forma similar a como lo hacen las hojas de las plantas. Por eso estos dispositivos reciben la denominación de hoja artificial.
“Aunque el rendimiento energético del dispositivo no es, en estos momentos, suficiente para pensar en su comercialización, estamos explorando distintas vías para mejorar su eficiencia y demostrar que esta tecnología constituye una alternativa real para satisfacer la demanda energética del siglo XXI”, comenta Sixto Giménez, uno de los investigadores responsables del trabajo.
El dispositivo se sumerge en la solución acuosa y cuando se ilumina con una fuente de luz genera burbujas de gas hidrógeno. En un primer paso, el grupo de investigación ha utilizado una disolución con un agente oxidante y estudia la evolución del hidrógeno producido por los fotones. “Ahora el reto más importante -comenta Iván Mora, miembro del equipo que ha desarrollado el dispositivo- es comprender los procesos físico-químicos que se producen en el material semiconductor y en su interface con el medio acuoso para racionalizar el proceso de optimización del dispositivo”.
El desarrollo de la hoja artificial es un gran desafío científico por la dificultad que supone la selección de los materiales que intervendrán en el proceso, de forma que funcionen de forma continuada y sin descomponerse. Actualmente, el Grupo de Dispositivos Fotovoltaicos y Optoelectrónicos de la Universitat Jaume I es uno de los pocos grupos de investigación a nivel mundial que han demostrado la viabilidad de un dispositivo de estas características, junto a los laboratorios norteamericanos del MIT en Boston o NREL en Denver (EEUU).
El director del grupo de investigación Juan Bisquert comenta que “en comparación con otros dispositivos, el desarrollado por la UJI presenta la ventaja de su bajo coste de producción y de una mayor recolección de los fotones incidentes de la luz, utilizándose para la producción de hidrógeno fotones incluso del espectro infrarrojo”.
La producción de hidrógeno de forma eficiente utilizando materiales semiconductores y luz solar constituye un reto crucial -según su promotores- para hacer realidad un cambio de modelo energético hasta una tecnología de conversión sostenible, basado en recursos inagotables y respetuoso con el medio ambiente. En la experimentación con este dispositivo también han participado otros miembros de grupo de investigación como Eva Maria Barea, Francisco Fabregat, Roberto Trevisan, Maria Victoria González, Pau Rodenas, Pablo P. Boix y Laura Badía.

Fuente: Universitat Jaume I de Castellón

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El grafeno, la clave para una nueva generación de células solares

INGENIERÍA

Grafeno. (Foto: MTU)

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, podría ser la clave para lograr una mayor eficiencia en una nueva generación de paneles solares.
Las células solares del tipo DSSC (basadas en tintes) no dependen de materiales raros o caros, por lo que podrían resultar más rentables que las células solares basadas en el silicio y en las tecnologías de fabricación de películas delgadas. Pero no son tan buenas para convertir la luz en electricidad.
En las células solares basadas en tintes los fotones impactan en los electrones del tinte y los hacen desplazarse hacia una capa delgada de dióxido de titanio que los conduce al ánodo.
El equipo de Yun Hang Hu, profesor de ciencia e ingeniería de los materiales en la Universidad Tecnológica de Michigan, ha descubierto que agregando grafeno al dióxido de titanio se aumenta su conductividad, produciendo un 52,4 por ciento más de corriente en el circuito.
La excelente conductividad eléctrica de las hojas de grafeno les permite actuar como puentes, acelerando la transferencia de los electrones desde el dióxido de titanio al fotoelectrodo. Esto podría hacer del grafeno un ingrediente decisivo en la próxima generación de células fotovoltaicas.
El equipo también ha desarrollado un método práctico para la creación de láminas de dióxido de titanio con el grafeno incorporado.
El nuevo enfoque es un modo barato y fácil de aumentar la eficiencia de las células solares. Pero hay que usar la cantidad exacta de grafeno; si se usa demasiado absorbe la luz en la célula solar y reduce su eficiencia.

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Crean unas gafas que señalan los obstáculos a las personas con discapacidad visual

Investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) desarrollan un sistema integrable en unas gafas de realidad virtual que ayuda a las personas con discapacidad visual moderada a moverse por su entorno. La aplicación detecta la distancia y forma de los objetos e interactúa con el usuario mediante un sencillo código de colores.

Fuente: UC3M

[youtube]http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=kLnGXsn19Nw[/youtube]

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Avanzan en el estudio para la sustitución de antibióticos por virus que maten a las bacterias

MICROBIOLOGÍA

(Imagen: CNB-CSIC)

Para hacer posible en el futuro la sustitución de antibióticos por virus que maten a las bacterias, en el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB), en España, estudian las proteínas que permiten a esos virus bacteriófagos anclarse sobre la superficie de las bacterias. Investigadores de este centro acaban de publicar en la revista PNAS un avance que desvela la estructura de una de estas proteínas.
Cada bacteriófago se adhiere de forma muy específica a una especie concreta de bacteria, por lo que, en principio estos virus nunca podrían usarse de forma generalizada. Por ello, y como parte de un proyecto financiado por la Fundación Bill & Melinda Gates, en el grupo de Mark van Raaij trabajan sobre la idea de crear mediante mutaciones puntuales una gran variedad de bacteriófagos que puedan ser utilizados contra el tipo de bacteria que se desee. Su primer paso ha sido estudiar el mecanismo exacto por el que los bacteriófagos se colocan sobre la bacteria y se anclan a su membrana justo antes de empezar la destrucción de la misma.
Al analizar con precisión la estructura de las fibras mediante las que el bacteriófago T7 se une a las bacterias, Carmela García Doval y Mark van Raaij, investigadores del CNB, han comprobado que están formadas por tres unidades de una misma proteína. Mediante cristalografía de rayos X han determinado la existencia de un área justo antes de la zona que se une a las bacterias que dota a estas fibras de flexibilidad. Una flexibilidad que parece ser importante a la hora de que el virus se ancle correctamente sobre la pared bacteriana.
Gracias a la alta resolución de los datos obtenidos, los científicos han podido localizar con precisión las zonas concretas a través de las cuales se produce la unión entre el fago y la bacteria. Estos datos corroboran lo que indicaban estudios previos de los aminoácidos que forman estas proteínas. Ahora, en su laboratorio del CNB, el grupo de van Raaij pretende generar bacteriófagos que contengan mutaciones aleatorias en las zonas que determinan su unión a las bacterias.
Con los miles de mutantes que planean obtener, tendrán que ir analizando la especificidad con la que se unen a las diferentes bacterias. Una vez que hayan detectado los mutantes que eliminan específicamente a las bacterias patógenas que les interesen, se producirán en grandes cantidades para ensayar su uso como posible tratamiento.

Fuente: CNB-CSIC

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El Telescopio Espacial Hubble usará la Luna como espejo para ver a Venus cruzando por delante del Sol

ASTRONOMÍA

La Luna se empleará como espejo. (Foto: NASA/ESA/D. Ehrenreich)

El paso del planeta Venus justo por delante del Sol, desde la perspectiva visual de la Tierra, es un fenómeno astronómico inusual. Sólo se producen dos de estos pases o tránsitos cada 120 años aproximadamente, a causa de las peculiaridades de las órbitas de Venus y la Tierra. El día 5 (ó 6 dependiendo de la zona horaria) de junio, Venus cruzará por delante del Sol, y no volverá a hacerlo hasta el año 2117. El último tránsito fue el de 2004, y el penúltimo el de 1882.
Por tanto, el tránsito de 2012 es la última oportunidad que se tendrá en este siglo para ver a Venus pasando por delante del Sol.
El Telescopio Espacial Hubble también observará el acontecimiento, aunque de un modo muy exótico. El Hubble no puede mirar directamente hacia el Sol, así que los astrónomos planean apuntarlo hacia la Luna, para usarla como espejo con el que captar la luz solar reflejada y aislar la pequeña fracción de la luz que pase a través de la atmósfera de Venus. Impresas en esa pequeña cantidad de luz estarán las huellas químicas de la composición atmosférica de ese planeta.
Estas observaciones reproducirán una técnica que ya está siendo usada para determinar la composición química de las atmósferas de planetas gigantes de fuera de nuestro sistema solar que pasan por delante de sus estrellas. En el caso de las observaciones del tránsito de Venus, los astrónomos ya conocen la composición química de la atmósfera de Venus, y que ésta no muestra señales de que exista vida en el planeta. Sin embargo, el tránsito de Venus será usado a fin de comprobar la factibilidad de esta técnica para detectar, en planetas de fuera de nuestro sistema solar comparables en tamaño a la Tierra que pasen por delante de sus respectivas estrellas, las huellas químicas de las eventuales atmósferas de esos mundos, incluyendo hipotéticos planetas con las condiciones apropiadas para la vida. Venus es un buen modelo porque es similar en tamaño y masa a nuestro planeta.
El Hubble observará la Luna durante siete horas (antes, durante y después del tránsito) para que los astrónomos puedan comparar los datos.
Los astrónomos necesitan realizar una observación larga debido a que buscarán rastros espectrales extremadamente débiles. Sólo una cienmilésima parte de la luz solar se filtrará a través de la atmósfera de Venus y se reflejará en la Luna.

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Un gran obstáculo técnico para la creación de reactores de fusión nuclear puede ser superado

FÍSICA

Luis Delgado-Aparicio y David Gates. (Foto: Elle Starkman, PPPL Office of Communications)

Una investigación reciente parece haber aclarado un misterio que durante mucho tiempo ha entorpecido el avance de los físicos especializados en fusión nuclear. Si la explicación a ese misterio es confirmada por experimentos, el hallazgo podría ayudar a los científicos a eliminar un gran impedimento para el desarrollo de la fusión nuclear como una fuente abundante y razonablemente limpia para producir energía eléctrica.
Un análisis en profundidad hecho por científicos del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL, por sus siglas en inglés) en Estados Unidos, se centró en unas diminutas "islas", parecidas a burbujas, que aparecen en los gases calientes y eléctricamente cargados (plasmas) durante experimentos de fusión nuclear. Estas islas diminutas acumulan impurezas que enfrían el plasma. Y son estas islas las que están en la raíz de un problema arrastrado desde mucho tiempo atrás y conocido como "límite de densidad", el cual puede impedir a los reactores de fusión operar con la máxima eficiencia.
La fusión nuclear se produce cuando el plasma se vuelve lo bastante denso y caliente para que los núcleos atómicos contenidos dentro del gas se combinen y liberen energía. Pero cuando los plasmas en los reactores experimentales de fusión del tipo tokamak alcanzan ese misterioso límite de densidad pueden descontrolarse y desbaratar el funcionamiento deseado del reactor. En los reactores del tipo tokamak se usan poderosos campos magnéticos para retener el plasma caliente dentro de una cámara en forma toroidal. El término tokamak proviene del nombre ruso del primer reactor de esta clase, desarrollado en Rusia en la década de 1960.
El equipo de los físicos David A. Gates y Luís Delgado Aparicio ha desarrollado una teoría que representa un enfoque innovador al problema del límite de densidad conocido también como el "Límite de Greenwald" en honor al físico del MIT Martin Greenwald, quien estableció una ecuación que lo describe.
Concentrándose sólo en la densidad de los electrones en un plasma y el calor irradiado desde las islas, los investigadores lograron dar con una fórmula sobre cuándo la pérdida de calor supera a la densidad de electrones. Esto apuntó a un posible mecanismo subyacente en el Límite de Greenwald, y ello a su vez señala una vía para trabajar con densidades superiores a las permitidas por ese Límite.
Conseguir superar ese Límite podría traducirse en mejoras cruciales para los reactores del tipo tokamak.

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ADN mitocondrial, una ventana hacia la sociedad precolombina peruana

ANTROPOLOGÍA

Una chullpa. (Foto: Mateusz Baca)

El análisis de ADN mitocondrial antiguo ha sido utilizado en los últimos tiempos para establecer patrones de migración y población de las culturas indígenas americanas precolombinas.
En una nueva investigación se ha utilizado ahora un análisis más detallado del ADN de personas de la región de Arequipa, para identificar las relaciones de parentesco y las tradiciones funerarias del antiguo Perú.
Valiéndose del análisis de ADN, un equipo de especialistas de la Universidad Católica de Santa María en el Perú y la Universidad de Varsovia en Polonia, reconstruyó los árboles genealógicos de las personas enterradas en seis chullpas cerca del volcán Coropuna en el sur del Perú. Las chullpas (léase "chulpas") o chullpares (léase "chulpares") son monumentos fúnebres en forma de torre, típicos en ciertas culturas andinas antiguas. Los restos mortales analizados, procedentes de esas seis chullpas, presentan un magnífico estado de conservación del ADN tanto en dientes como en huesos.
Los análisis de ADN mitocondrial llevados a cabo por el equipo de Mateusz Baca indican que los grupos eran de origen andino, e indican una continuidad de 500 años, hasta los andinos modernos, sin ningún efecto importante de la colonización europea.
Las conexiones familiares eran claramente más fuertes dentro de cada chullpa, ya que los individuos enterrados conjuntamente en una, estaban más estrechamente relacionados que los enterrados en otras diferentes, y todos los hombres enterrados juntos compartían idénticos perfiles de cromosoma Y. En dos de las chullpas fueron encontradas varias generaciones de hombres emparentados. Esto concuerda con la teoría de que los antiguos habitantes de los Andes intercambiaban mujeres entre familias, es decir que ellas se iban a vivir fuera del hogar paterno, integrándose a otras familias, mientras que los hombres permanecían en el hogar paterno y conservaban las tierras de la familia.
En una chullpa, todo apunta a que dos de los hombres tenían la misma madre pero diferentes padres, y el tercer hombre estaba emparentado con una de las mujeres, siendo probablemente un medio hermano de ella.
Los resultados del estudio han sido presentados en la revista académica BMC Genetics, de Biomed Central.

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La extraña forma de vida hallada en un lago noruego

MICROBIOLOGÍA

El extraño microorganismo. (Foto: UiO/MERG)

Crece la sorpresa en la comunidad científica por el hallazgo, anunciado hace unas semanas, de una rama desconocida del árbol de la vida. El ser que pertenece a dicha rama vive en un lago del sur de Noruega. Se trata de un microorganismo que es único por varias razones.
Para empezar, no se sabe de ningún otro grupo de organismos que descienda de tan cerca de las raíces del árbol de la vida como esta especie. Por ello, tal como afirma Kamran Shalchian-Tabrizi, jefe del Grupo de Investigación de Evolución Microbiana en la Universidad de Oslo en Noruega, y miembro del equipo de científicos que hizo el hallazgo, este organismo puede ser usado como una especie de telescopio para mirar a gran distancia hacia el pasado biológico remoto de la Tierra, y atisbar cómo eran las formas de vida hace mil millones de años o incluso más.
La forma de vida descubierta no encaja en ninguna de las ramas principales del árbol de la vida. Esta criatura no es un animal, ni un vegetal, ni un hongo, ni un parásito, ni nada similar.
La vida en la Tierra se puede dividir en dos grupos principales de especies: procariotas y eucariotas. Las especies procariotas, como las bacterias, constituyen la forma más simple de organismos vivos en la Tierra. No tienen membrana dentro de su célula, y por tanto carecen de un núcleo real. Por su parte, las especies eucariotas, como plantas, hongos, algas, animales y el Ser Humano, sí poseen una membrana y un núcleo real dentro de sus células.
El árbol genealógico evolutivo del ser hallado en Noruega se origina en la raíz de las especies eucariotas.
Se calcula que el microorganismo apareció hace alrededor de mil millones de años, con un margen de error de unos pocos centenares de millones de años de más o de menos.
El árbol de la vida se puede dividir en organismos con uno o dos flagelos. Los flagelos son importantes para la capacidad de moverse de una célula. Al igual que en todos los demás mamíferos, los espermatozoides humanos tienen un solo flagelo. Por tanto, el Ser Humano pertenece al mismo grupo de un solo flagelo al que pertenecen hongos y amebas.
Por otro lado, se cree que nuestros parientes distantes de la rama a la que pertenecen plantas, algas y ciertos parásitos unicelulares originalmente tenían dos flagelos.
El ser descubierto en el lago noruego tiene cuatro flagelos.
En realidad, se sabía de la existencia de este microorganismo desde 1865, pero su extraordinaria naturaleza había sido pasada por alto, y se le tenía por miembro de otra rama de la vida. Ha sido ahora, cuando, gracias a análisis genéticos muy avanzados, los investigadores han comprendido la importancia de esta especie para la historia de la vida en la Tierra.
Pese a revisar cantidades ingentes de muestras tomadas en ambientes de todo el mundo, los científicos no han hallado ninguna concordancia genética en las bases de datos de ADN. Tan sólo una concordancia parcial con una secuencia genética procedente del Tíbet. Por tanto, es previsible que sólo unas pocas especies más todavía existan en esta rama del árbol de la vida, que ha sobrevivido desde la época de las primeras especies eucariotas surgidas en el planeta.
En la investigación también han trabajado Dag Klaveness, Jon Brate y Sen Zhao.

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Arsénico y selenio en una estrella arcaica

ASTRONOMÍA

Recreación artística de nuestra galaxia, la Vía Láctea. (Foto: NASA/JPL-Caltech)

El Big Bang produjo gran cantidad de hidrógeno y helio, así como una pizca de algunos otros elementos ligeros. El resto de la provisión de elementos químicos, especialmente los más pesados, ha sido producida por las estrellas durante los últimos 13.700 millones de años.
Los astrónomos analizan la luz estelar para determinar la composición química de las estrellas, el origen de los elementos, la edad de las estrellas y la evolución de las galaxias y el universo.
Ahora, por primera vez, en uno de esos análisis, unos astrónomos han detectado la presencia de arsénico y selenio, elementos químicos adyacentes que figuran cerca de la franja central de la tabla periódica de los elementos, en una estrella arcaica del tenue halo estelar que rodea a la Vía Láctea.
Hasta ahora, el arsénico y el selenio no habían sido encontrados en estrellas tan antiguas.
Estrellas como nuestro Sol pueden fabricar los elementos de la tabla periódica hasta el oxígeno. Otras estrellas más masivas pueden sintetizar elementos más pesados (o sea cuyos átomos tienen más protones en el núcleo) hasta el hierro por fusión nuclear, el proceso por el que los núcleos atómicos se fusionan y liberan mucha energía. La mayoría de los elementos más pesados que el hierro se generan en un proceso cuyos protagonistas son los neutrones.
Aunque los neutrones no tienen carga, pueden desintegrarse dentro del núcleo, dando lugar a protones, y produciendo así elementos con número atómico mayor. Una de las ocasiones en las que se produce este fenómeno es la exposición a un bombardeo de neutrones durante la muerte violenta de una estrella cuando se convierte en supernova. Este proceso puede producir con suma rapidez elementos listados desde la mitad hasta el final de la tabla periódica, esencialmente del zinc al uranio.
James Lawlery Ian Roederer, de los Observatorios Carnegie, examinaron un espectro ultravioleta archivado en la base de datos pública del Telescopio Espacial Hubble, encontrando arsénico y selenio en la estrella HD 160617, de 12.000 millones de años de antigüedad, ubicada en el halo estelar que rodea a la Vía Láctea. Estos elementos se forjaron en una estrella aún más antigua que desapareció hace mucho tiempo, y posteriormente, de un modo que recuerda a la transmisión de genes desde progenitores a descendientes, pasaron a formar parte del material a partir del cual se formó la estrella HD 160617, la cual todavía los posee.

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CryoSat, la misión del hielo de la ESA, también mapea el fondo de los océanos polares

GEOLOGÍA

Gravimetría en una zona del Pacífico. (Foto: Scripps Institution of Oceanography/NOAA)

CryoSat fue lanzado en 2010 para medir el grosor del hielo en el Ártico, pero sus datos también están sirviendo para otro tipo de estudios. Prueba de ello es el mapeado de alta resolución de los fondos marinos que se está llevando a cabo con este satélite de la ESA de observación de la Tierra.
El objetivo principal de Cryosat, cuya órbita pasa por los polos terrestres, es medir el grosor del hielo marino polar y monitorizar sus cambios en Groenlandia y la Antártida.
Pero el altímetro radar de Cryosat no sólo es capaz de detectar variaciones pequeñas en la altura del hielo; también mide el nivel del mar.
La topografía de la superficie del océano se adapta a las elevaciones y depresiones del fondo oceánico, por efecto de la gravedad. En las áreas donde la masa del fondo es mayor, como en las montañas submarinas, la atracción gravitatoria también es mayor, lo que atrae más agua y genera un ligero aumento de la altura de la superficie marina.
Como consecuencia, los instrumentos que miden el nivel de la superficie marina también mapean indirectamente la topografía del suelo oceánico. Esto es especialmente útil en las áreas donde estos mapas aún no han sido realizados.
Varias misiones recientes, como GOCE, de la ESA, han proporcionado datos muy precisos sobre la gravedad global. Su resolución espacial es de cientos de kilómetros.
Pero el altímetro radar de Cryosat mide la gravedad en la superficie marina y da información sobre el relieve del fondo oceánico con una precisión superior: a una escala de cinco a diez kilómetros. Se trata del primer altímetro radar en 15 años capaz de mapear el campo gravitatorio de la superficie marina con una resolución espacial tan alta.
Estudios recientes del Instituto Oceanográfico Scripps, en San Diego (EEUU), demuestran que Cryosat es 1,4 veces más preciso que el satélite estadounidense Geosat, o que ERS-1, de la ESA.
Según sus estimaciones, este rango de precisión mejorado permitirá obtener, tras tres años o más de medidas, mapas topográficos de los suelos oceánicos -la batimetría- de dos a cuatro veces más precisos que los disponibles actualmente.
“Sabemos más sobre la superficie de Venus y Marte que sobre la batimetría de los fondos oceánicos”, ha dicho David Sandwel, del Instituto Oceanográfico Scripps.
“El nuevo mapeado de Cryosat revolucionará nuestra comprensión de la tectónica de los fondos oceánicos, y revelará puede que unos 10.000 volcanes submarinos desconocidos”.
La mayoría de los altímetros radar, como el instalado a bordo de Jason-2 (una misión conjunta de CNES/NASA/Eumetsat/NOAA), sobrevuelan la misma región a intervalos de diez días, para vigilar los cambios asociados a corrientes marinas y a las mareas.
El ciclo orbital de 369 días de Cryosat proporciona un denso mapeado de la superficie oceánica global. Los pases están separados entre sí unos cuatro kilómetros. Para reducir el ruido en los datos provocado por las corrientes y las mareas se promedian las mediciones de Cryosat a lo largo de tres o cuatro años.

Fuente: ESA

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Las bacterias del Ártico ayudan a buscar vida en la luna Europa

ASTROBIOLOGÍA

Emanaciones sulfurosas amarillas en el Paso del Fiordo Borup (Canadá). (Imagen . Gleeson)

Los científicos han encontrado en un fiordo canadiense un territorio análogo a la gélida Europa, una de las lunas de Júpiter. Se trata de un ambiente helado y sulfuroso, donde el azufre asociado a las bacterias árticas ofrece pistas a las próximas misiones a Europa en su búsqueda de rastros de vida.
No es fácil encontrar un lugar en la Tierra donde se unan el hielo y el azufre, como se supone que ocurre en la luna Europa, pero se ha localizado en el Paso del Fiordo Borup, en el Ártico canadiense. En este territorio las emanaciones sulfurosas de color amarillo contrastan con la nieve blanca del entorno, algo parecido a lo que muestran las imágenes del satélite de Júpiter.
Ahora, investigadores de EEUU han comprobado que el azufre implicado en el ciclo de vida de microorganismos árticos muestra unas características que pueden ayudar a detectar restos biológicos en Europa. Las grandes agencias espaciales, como la NASA o la Agencia Espacial Europea (ESA), ya están preparando misiones con ese objetivo.
“Hemos encontrado que el azufre elemental (S) puede presentar unas ‘biofirmas’ morfológicas, mineralógicas y orgánicas relacionadas con la actividad bacteriana, por lo que si se encuentran en Europa nos sugerirían la posible presencia de microorganismos”, explica a SINC Damhnait Gleeson, autora principal del estudio y actualmente adscrita al Centro de Astrobiología (CAB, INTA-CSIC).
Las ‘biofirmas’ se asocian con formas de aguja y romboidales de los granos de azufre, donde aparecen mineralizados restos de microorganismos y materiales extracelulares. Gracias a técnicas de microscopía electrónica y difracción de rayos X también se ha observado la formación de una rara forma de azufre, la ‘rosickyita’, sobre componentes orgánicos. Y además, en el material sulfuroso han aparecido pequeñas cantidades (partes por millón) de proteínas, ácidos grasos y otras biomoléculas.
“Son múltiples evidencias de la actividad bacteriana”, destaca Gleeson, que se pregunta si en la corteza helada de Europa, o en el océano o los lagos que se supone hay debajo, podría existir una comunidad microbiana parecida que utilice el azufre como fuente de energía.
La investigadora desarrolló este estudio, que publica ahora la revista Astrobiology, como miembro del Jet Propulsion Laboratory de la NASA y la Universidad de Colorado (EEUU). En la actualidad trabaja en España como científica del CAB en Río Tinto, un ambiente análogo a Marte.

Fuente: SINC

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