Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 867982 veces)

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Alga que extrae energía de otras plantas

BIOQUÍMICA

En los experimentos se ha comprobado que las algas estudiadas descomponen la celulosa en azúcares simples que pueden usar como fuente de energía. (Foto: Universidad de Bielefeld)

Se ha descubierto que el alga verde Chlamydomonas reinhardtii, no sólo es capaz de nutrirse a partir de la fotosíntesis, sino que también obtiene energía de una fuente alternativa tras plantas. Este hallazgo podría también tener un gran impacto sobre el futuro de la bioenergía.
Hasta ahora, se creía que sólo gusanos, bacterias y hongos eran capaces de digerir la celulosa vegetal y utilizarla como fuente de carbono para su crecimiento y supervivencia. Las plantas, por su parte, se valen de la fotosíntesis, por lo que requieren luz, así como dióxido de carbono y agua.
En una serie de experimentos, el equipo de Olaf Kruse, de la Universidad de Bielefeld, en Alemania, cultivó la especie microscópica de alga verde Chlamydomonas reinhardtii en un ambiente con dióxido de carbono limitado y observó que ante tal escasez, esta alga unicelular puede obtener energía a partir de la celulosa vegetal vecina. El alga secreta enzimas que "digieren" la celulosa, descomponiéndola en azúcares simples que pueden ser transportados al interior de las células y transformados en una fuente de energía. Como resultado final, el alga puede seguir creciendo.
Ésta es la primera vez que tal conducta es confirmada en un organismo vegetal, tal como subraya el profesor Kruse. Que esa alga pueda "digerir" de ese modo la celulosa contradice lo asumido durante mucho tiempo por la comunidad científica.
Actualmente, los científicos estudian si este mecanismo se encuentra en otros tipos de algas. Los resultados preliminares indican que sí.
En el futuro, esta propiedad hasta ahora desconocida de las algas también podría ser de interés para la producción de bioenergía. Degradar biológicamente la celulosa vegetal es uno de los pasos más importantes en los métodos de elaboración de biocombustibles bajo desarrollo o perfeccionamiento en este campo. Aunque a raíz de actividades como la agrícola hay disponibles grandes cantidades de residuos que contienen celulosa, las vías de transformación distan aún mucho de ser las óptimas.
En la actualidad, las enzimas necesarias para descomponer y procesar la celulosa (a las que se denomina celulasas) se extraen de hongos que, a su vez, requieren materia orgánica para crecer. Si en el futuro se puede obtener de algas las celulasas necesarias para una elaboración óptima de biocombustibles, no sería necesaria la materia orgánica destinada a nutrir a los hongos.

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El SMOS cumple 3 años

ASTRONÁUTICA

(Foto: ESA)

Tres años se han cumplido desde que en la madrugada del 2 de Noviembre del 2009, se lanzara el satélite SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) con el cohete Rockot desde el cosmódromo ruso de Plesetsk. El satélite forma parte del proyecto “Planeta Vivo”, de observación de la Tierra que lleva a cabo la Agencia Espacial Europea. Durante estos 3 años, ha demostrado que ha cumplido con creces con las expectativas que se habían generado en torno a él, reportando valiosa información acerca de la salinidad de los océanos y la humedad del suelo, especialmente en este último año, durante el cual se ha podido comprobar y mitigar el efecto adverso en las observaciones del SMOS de las interferencias provenientes de fuentes de radiación como radares o radioenlaces RFI (Radio Frequency Interference). Desarrollado para contar con una vida mínima de 3 años, la comunidad científica espera que siga contribuyendo con sus aportaciones al conocimiento del ciclo del agua en los próximos años.
La clave del éxito de esta misión es el instrumento MIRAS (Microwave Imaging Radiometer with Aperture Synthesis, Radiómetro de detección de microondas con apertura sintética), que ha supuesto un auténtico reto tecnológico en el mundo entero al haber utilizado técnicas novedosas de medida basadas en la interferometría, no probadas anteriormente en el entorno espacial, y que fue construido íntegramente por la compañía española EADS CASA Espacio, filial de Astrium. Firmando un contrato en Junio del 2004 por valor 61 millones de euros, la empresa se convirtió en el contratista principal para la realización de la carga útil del satélite SMOS, liderando un grupo de más de 20 empresas y universidades europeas de hasta 11 países. En estos tres años de operación, el instrumento MIRAS ha demostrado ser un auténtico hito histórico en radiometría. Además de la realización de la integración y ensayo del instrumento MIRAS, Astrium España también diseñó el subsistema de Control Térmico, las antenas y los filtros de los receptores. Por último, EADS Casa Espacio dio soporte a las actividades de lanzamiento. Desde su puesta en órbita EADS Casa Espacio ha ayudado al segmento terreno en las operaciones del instrumento MIRAS y en las mejoras de calibración y procesamiento de datos
Si hay algo que se considera de vital importancia para la comunidad científica es el conocer y entender perfectamente el ciclo del agua de nuestro planeta para posteriormente poder realizar modelos de predicción atmosférica, oceanográfica e hidrológica. Y dos de los parámetros más importantes para hacerlo son la humedad del suelo y la salinidad de los océanos, ambos medibles gracias al instrumento MIRAS. La salinidad, junto con la temperatura, determina la densidad de las aguas. En efecto, el equilibrio entre temperatura y salinidad determina la densidad de una masa de agua; y las diferencias de densidad entre diferentes aguas provoca el movimiento de las corrientes marinas, que tienen una gran influencia en la variabilidad climática provocando fenómenos climatológicos como “El Niño”, causante de innumerables sequías e inundaciones. Hay que tener en cuenta, también, que en los océanos se produce el 86% de la evaporación y el 78% de la precipitación del planeta. Con SMOS, se ha podido obtener un mapa de salinidad a escala mundial que ha contribuido a complementar los mapas aproximados de salinidad obtenidos por boyas y barcos. Por otro lado, la evaporación y la filtración del agua dependen del grado de humedad del suelo y del contenido de agua de la vegetación, que son piezas clave para entender el ciclo hidrológico y vigilar las reservas de agua dulce del planeta. SMOS proporciona una visión global de la salinidad de los océanos y la humedad del suelo cada 3 días como mínimo.
A través de éste sistema de observación, se han podido monitorizar los cambios producidos por el reciente huracán SANDY, pudiendo medirse mediante los cálculos correctivos y las correlaciones necesarias, las velocidades del viento producidas por dicha tormenta. Otra de las aplicaciones prácticas del satélite SMOS ha sido la observación del Océano Ártico, midiendo la extensión de las zonas oceánicas cubiertas por el hielo gracias a su capacidad de penetrar en la superficie, y por tanto de evaluar el hielo más reciente. Uno de los resultados proporcionado por SMOS ha sido constatar que el límite periférico del casquete de hielo del Océano Ártico, por debajo de los 50cm de profundidad, está disminuyendo, y todo ello gracias a la medida de la emisividad de éste.
Como podemos observar, SMOS ha demostrado que se trata de un satélite cuanto menos polivalente y que ha supuesto un auténtico éxito a lo largo de estos tres años, y lo seguirá siendo si todo marcha por el buen camino, proporcionando beneficios innumerables, ayudando a un mejor entendimiento del ciclo del agua del planeta para conseguir mejoras sustanciales en las aplicaciones de meteorología, climatología, oceanografía, gestión de riesgos, agricultura, hidrología, recursos marinos, desarrollo urbano, etc.

Fuente: EADS CASA Espacio

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La decisión crucial de una bacteria ante una situación límite

MICROBIOLOGÍA

Bacterias B. subtilis. Las oscuras no están formando espora. Las brillantes, sí, estando en proceso de dividirse asimétricamente en dos porciones: la de la cámara grande, en amarillo, y la correspondiente a la pequeña, en rosa. (Imagen: M. Fujita/UH)

Como el dueño de una casa que prepara ésta para resistir el paso de un huracán que se acerca, la bacteria Bacillus subtilis se vale de una larga serie de preparativos para afrontar una situación límite a la que no podría sobrevivir de otro modo.
El proceso de formación de esporas es complejo y un tanto enigmático. Por ejemplo, algunas células eligen convertirse en esporas y otras no, aunque estén expuestas a las mismas condiciones.
Una nueva investigación, realizada por especialistas de la Universidad Rice en Houston, Texas, y la Universidad de Houston, ha permitido constatar que la bacteria Bacillus subtilis comienza los preparativos para formar una espora incluso antes de tomar la decisión final de si hacerlo o no. La bacteria puede llegar a posponer mucho la toma de esa decisión tan crucial, como si experimentase dudas.
Para descifrar cómo la B. subtilis decide formar una espora, el equipo de Oleg Igoshin y Jatin Narula creó una serie de modelos informáticos sofisticados que recrean los mecanismos biológicos cruciales del organismo. El nuevo estudio ha permitido conocer en profundidad el sofisticado mecanismo que permite a la B. subtilis comenzar esos preparativos y mantener el control hasta el último momento.
La B. subtilis es una bacteria común del suelo que forma una espora cuando la comida escasea. La formación de una espora implica cambios drásticos. Primeramente, la célula se divide asimétricamente en el espacio interno limitado por su pared exterior, formando una cámara grande y una pequeña. A medida que avanza la formación de la espora, una cámara envuelve a la otra, creándose así una especie de búnker que protege al ADN del organismo y a un pequeño conjunto de proteínas que pueden reiniciar la actividad de éste cuando las condiciones externas hayan mejorado.
La B. subtilis es inofensiva para los humanos, pero algunas bacterias peligrosas como la del carbunclo o "ántrax maligno" (Bacillus anthracis) también forman esporas. Los científicos están interesados en conocer mejor el proceso, tanto por razones de salud pública como para explorar la evolución de procesos genéticos complejos.

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Producto biodegradable que elimina pintura y grafitis de la piedra natural

QUÍMICA

Rafael Bailón, uno de los investigadores participantes en el estudio. (Foto: Fundación Descubre)

Investigadores de la Universidad de Granada (España) han patentado un producto basado en agua que elimina pinturas de la piedra natural y no resulta tóxico para la salud humana ni el medio ambiente. Este decapante (denominado así porque actúa por capas) elimina cualquier tipo de esmalte, desde barniz a spray de grafitis, aplicado sobre superficies pétreas, sin utilizar compuestos corrosivos, ya que sus componentes fundamentales son sustancias biodegradables y agua.
Los decapantes de pinturas tradicionales están basados en disolventes inflamables, muy agresivos con las superficies y con un proceso de aplicación desagradable. Por eso, los investigadores han creado un producto que se aplica sin peligro para la salud. La ventaja es que está compuesto de aceites esenciales, sustancias detergentes biodegradables y hasta un 80% de agua. “Esta concentración acuosa variará en función de si queremos eliminar una pintura plástica, un barniz o un esmalte sintético que ha estado expuesto, por ejemplo, al sol”, precisa el investigador Rafael Bailón.
De esta forma, el comportamiento del decapante se adapta a las características de la pintura. El usuario tan sólo añade un concentrado del producto en agua para elaborar una emulsión que aplica a la superficie de piedra.
En el marco de la investigación, desarrollada para Tino Stone Group, se desarrollaron en total 18 productos comerciales, entre los que se encuentra el decapante. Para obtenerlo, tuvieron que desarrollar un software específico denominado Techné Solubility 3S, que permite simular mediante ordenador el comportamiento de ciertos productos comerciales. “Nuestro objetivo era conseguir la máxima eficacia con la máxima seguridad para los usuarios y mínimo impacto toxicológico y medioambiental. La aplicación informática fue en este sentido una buena herramienta para hacer un producto básicamente con agua de máxima eficacia y mínimo peligro”, asevera Bailón.
Además de sobre piedra, los investigadores están aplicando su producto en la restauración de obras de arte, por ejemplo, para la limpieza de pinturas al óleo. En este caso, el producto retira los residuos sin afectar a los pigmentos originales. Para ello, han sometido óleos recientes a procesos de radiación ultravioleta para simular el proceso de envejecimiento que provoca la exposición a la luz, la temperatura o la humedad. “Tras aplicar nuestro producto, pasamos los lienzos por un proceso de espectrometría de masas para comprobar cómo han evolucionado las moléculas que conforman la pintura tras la radiación ultravioleta”, precisa.
Hasta el momento, los resultados son positivos: las pinturas de base originales no se ven afectadas. “Para los restauradores es primordial que el producto decapante no altere la pintura en el momento de la restauración y que no deje residuos que, en un futuro lejano, perjudique la obra de arte. Al aplicar radiación ultravioleta estamos acelerando el tiempo para ver si en muchos años, la acción del decapante pudiera ser perjudicial”, explica.
El producto, desarrollado por un equipo liderado por la investigadora Encarnación Jurado Alameda, cuenta con una patente a escala internacional y ya hay varias empresas interesadas en fabricarlo y comercializarlo.

Fuente: Fundación Descubre

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El mecanismo de autoorganización que hizo posible el origen de la vida

BIOLOGÍA

La cuestión de cómo comenzó la vida a escala molecular ha sido tema de debate desde hace mucho tiempo. (Recreación artística: Amazings / NCYT / JMC)

La cuestión de cómo comenzó la vida a escala molecular ha sido tema de debate desde hace mucho tiempo. A lo largo de la historia de la ciencia moderna, se han propuesto diversas teorías contrapuestas sobre cómo pudo comenzar la vida en la Tierra, un inicio que tuvo que ser previo a los primeros genes.
A pesar de las diferencias entre los distintos escenarios propuestos, un elemento que todos tienen en común es una red de moléculas con la capacidad de trabajar juntas para poner en marcha un mecanismo de replicación, algo fundamental para la vida. Sin embargo, a muchos investigadores les resulta difícil imaginar cómo podría haberse formado espontáneamente una red molecular, sin precursores, en el medio químico de la Tierra primitiva. Algunos han llegado a decir que es equivalente a que un tornado atraviese un almacén de piezas y por casualidad, éstas se encajen unas con otras, empujadas por el viento, hasta conformar un Boeing 747.
Sin embargo, investigaciones matemáticas recientes a cargo del equipo de Wim Hordijk, un científico invitado en el Centro Nacional de Síntesis Evolutiva en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos, revela algunas pistas sobre el mecanismo por el cual la vida pudo surgir en la sopa química que existía en la Tierra primigenia.
En un estudio anterior publicado en 2004, Hordijk y su colega, Mike Steel, de la Universidad de Canterbury en Nueva Zelanda, utilizaron un modelo matemático de reacciones químicas simples para demostrar que tales redes pueden formarse más fácilmente de lo que muchos investigadores pensaban. De hecho, recientemente se ha logrado crear redes de este tipo en laboratorio.
En lo que constituye un importante paso posterior dentro de esa línea de investigación, Hordijk, Steel y Stuart Kauffman (de la Universidad de Vermont en Estados Unidos) analizaron la estructura de las redes en sus modelos matemáticos, y encontraron un mecanismo plausible por el cual dichas redes pudieron evolucionar hasta ser capaces de producir los bloques de construcción de la vida que conocemos hoy, tales como las membranas celulares o los ácidos nucleicos.
Resulta que si nos fijamos en la estructura de las redes de moléculas en los modelos con los que ha trabajado el equipo de Hordijk, se aprecia que muy a menudo constan de pequeños subconjuntos de moléculas con las mismas capacidades de autoperpetuación.
Los modelos indican que, mediante la combinación, la división y la recombinación para formar nuevos tipos de redes a partir de las mismas subunidades, estos subconjuntos de moléculas pueden dar lugar a redes cada vez más grandes y complejas de reacciones químicas y, presumiblemente, conducir a la vida tal como la entendemos.

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Dos tesoros tecnológicos bajo un mismo techo

BIOLOGÍA

Basilio Valladares y Elena Suárez, en el laboratorio de Genómica Aplicada del Iuetspc. (Foto: U. La Laguna)

Determinar el orden de las moléculas de los genomas completos de bacterias, virus y protozoos, analizar marcadores tumorales o conseguir la secuenciación del Ácido Ribonucleico (ARN) son algunas de las acciones que pueden llevarse a cabo en el laboratorio de Genómica Aplicada del Instituto Universitario de Estudios Tropicales y Salud Pública de Canarias (Iuetspc), en España. Este centro, adscrito a la Universidad de La Laguna (ULL), cuenta actualmente con los dos mejores equipos técnicos para el desempeño de esta labor. Se trata del Ion Torrent y el Quant Studio, secuenciadores masivos de nueva generación, muy versátiles en estudios genómicos, que convierten al Iuetspc en el único centro público de toda España con ambos instrumentos tecnológicos.
Cuando Elena Suárez llegó al Instituto, asignada por el Taller de Valoración y Comercialización de Tecnología (Tdvct) de la Fundación Empresa Universidad de La Laguna (Feull) para su formación práctica de tres meses, tenía ya cierto bagaje como investigadora en centros nacionales de referencia y universidades de Italia y México. Esta licenciada en Biología por la ULL y doctora por la Universidad de Córdoba tenía muy clara su misión: centrarse en valorar la tecnología del Instituto. Ante tal tesoro tecnológico reunido en un mismo laboratorio se puso rápidamente a trabajar para tratar de transferir toda esta tecnología y potenciar la creación de ‘spin off’ (empresas de base tecnológica) que comercializaran todo este conocimiento y generaran un beneficio común en la sociedad.
“El trabajo de estos secuenciadores masivos de nueva generación puede aplicarse no sólo al campo de las enfermedades, a su diagnóstico y control, sino también a la creación de vacunas que permitan su cura”, cuenta Elena Suárez.
Esta investigadora se sumergió también en otros proyectos del Instituto, como la tramitación de una de las patentes solicitadas, consistente en una solución para las infecciones provocadas en las lentillas por ‘Acantomoeba’ (protozoo de vida libre) y que provoca queratitis en los ojos. Una vez obtenida la patente, apunta Elena, la idea es licenciarla para que inversores interesados la comercialicen.
Con experiencia predoctoral en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), esta bióloga considera de vital importancia la formación de gestores en valoración tecnológica en el Archipiélago. Esta figura profesional “permitirá mejorar la competitividad y la economía de la universidad canaria, en un momento de coyuntura muy complicada”, asegura.
De gran importancia califica también Basilio Valladares, director del Instituto, la formación y presencia de estos gestores en empresas y centros públicos. “La dinamización que se aprende en estos talleres es fundamental para la ciencia”, afirma convencido, al tiempo que sólo fija un pero: el breve periodo de formación práctica. “Nos hacen falta profesionales de este tipo con estancias estables y duraderas”, reclama.
La situación geógrafica de Canarias, como punto estratégico en el Atlántico y nexo de unión de África y América, ha obligado durante años a las Islas a poner las herramientas adecuadas para evitar los problemas derivados de las enfermedades tropicales. Así al menos lo entendió en los años 90 el grupo de investigadores del departamento de Parasitología de la ULL que logró en 2001 la puesta en marcha de este Instituto.
La labor que se lleva a cabo en este centro público está, además, muy próxima a los ciudadanos, pues entre los servicios que ofrece está el asesoramiento gratuito a personas que viajan a países con riesgo de contagio o infección de enfermedades endémicas como la leishmania, la malaria, el paludismo o el mal de chagas, entre otras.
El Iuetspc ha contribuido, además, a la puesta en marcha de centros de investigación públicos similares en países de Suramérica o África. “Porque no es cuestión de ir a otros países a resolverles los problemas, sino de formar futuros investigadores que puedan solucionar las situaciones difíciles en sus lugares de origen”, explica Basilio Valladares. Para ello se creó en 2011 la Plataforma Atlántica para el Control e Investigación de las Enfermedades Tropicales (Paciet), mediante la que se ha conseguido impulsar en Cuzco (Perú) un instituto dependiente de la Universidad de San Antonio Abad, con objetivos similares al de La Laguna.

Fuente: U. La Laguna

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El olor blanco

QUÍMICA

Recreación artística de olor blanco. (Imagen: Instituto Weizmann de Ciencia)

Se puede ver el color blanco y se puede oír un ruido blanco. Ahora, unos investigadores han mostrado que también se puede oler un olor blanco.
El color blanco que vemos es en realidad una mezcla de ondas de luz con diferentes longitudes. De manera similar, el sonido al que llamamos ruido blanco está formado por una combinación de diferentes frecuencias de sonido. En ambos casos, para percibirlo como blanco, un estímulo debe cumplir dos condiciones: la mezcla que los produce debe abarcar nuestro rango de percepción, y cada componente debe estar presente exactamente con la misma intensidad. ¿Se podrían cumplir ambas condiciones con los olores, de manera que se obtenga un olor blanco? Hasta ahora, esa pregunta no había sido respondida, debido en parte a dificultades técnicas tales como hacer que las intensidades de todos los aromas fueran idénticas.
El equipo de Tali Weiss y Kobi Snitz, ambos en el grupo del profesor Noam Sobel, del Departamento de Neurobiología en el Instituto Weizmann de Ciencia, en Israel, decidió aceptar el reto. A tal fin, se comenzó por trabajar con 86 aromas puros diferentes (cada uno compuesto por un solo tipo de molécula de olor) que abarcaban el "mapa de olor" completo. El primer paso fue diluirlos para obtener intensidades similares, y luego se procedió a crear mezclas. Cada mezcla contenía diferentes olores de diferentes partes del mapa de olor. Luego, estas mezclas fueron presentadas por pares a voluntarios, a quienes se les pidió que compararan las dos mezclas de aromas.
El equipo descubrió que cuantos más aromas componían las mezclas confrontadas, más los sujetos tendían a calificarlas como similares, incluso aunque no tuvieran componentes comunes. Las mezclas que contenían 30 ó más aromas diferentes fueron clasificadas como casi idénticas.
Luego, los investigadores crearon una serie de tales mezclas de aromas, a las que les dieron un nombre sin significado específico: Laurax. Después de que los sujetos fueron expuestos a una de las mezclas Laurax y se acostumbraron a su olor, se les expuso a nuevas mezclas que no habían olido todavía. Los sujetos dijeron que algunas de estas nuevas mezclas también eran "Laurax", pero sólo si contenían 30 ó más aromas y estos abarcaban la gama de olores posibles. En cambio, las mezclas hechas con 20 ó menos olores no fueron identificadas como Laurax. En otras palabras, Laurax era un olor blanco.
En un experimento de seguimiento, los voluntarios describieron al Laurax como un olor neutro, es decir que no les parecía agradable, pero tampoco desagradable.

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Galaxia deformada por el paso de otra por su centro

ASTRONOMÍA

NGC 922. (Foto: NASA, ESA)

NGC 922 no es una galaxia espiral normal. Sus brazos espirales se interrumpen, una corriente de estrellas se extiende hacia la parte superior de la imagen, y una nebulosa de color rosa brillante rodea casi por completo el núcleo.
Observaciones hechas por el Observatorio Chandra de rayos X de la NASA revelan más caos en forma de fuentes de rayos-X ultraluminosas dispersas por la galaxia.
La actual forma inusual de NGC 922 y la estructura anular es el resultado del paso de una galaxia menor por el centro de NGC 922 hace 330 millones de años.
Esta galaxia menor, catalogada como 2MASXI J0224301-244443, atravesó el corazón de NGC 922 y salió disparada por el otro lado. En imágenes panorámicas de la NGC 922, el pequeño intruso puede observarse alejándose de la escena de la colisión.
A medida que la pequeña galaxia atravesó el centro de NGC 922, su presencia y su recorrido perturbaron las nubes de gas y desencadenaron la formación de nuevas estrellas, cuya radiación luego hizo brillar al gas restante. El color rosado brillante de la nebulosa resultante es un signo característico de este proceso, y se debe al hidrógeno gaseoso excitado. El hidrógeno es el elemento mayoritario en las nubes de gas interestelar. Este proceso de excitación y emisión de luz por los gases es similar al experimentado por los letreros de neón.

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Medir con láseres la estructura interna de átomos sin distorsionarla

FÍSICA

Representación estilizada de la excitación de un ión mediante un sistema basado en una versión avanzada del concepto propuesto por Norman Ramsey. (Imagen TB)

El mejor método para obtener la información más precisa sobre la estructura interna de átomos y moléculas es excitarlos por medio de una luz láser resonante. Por desgracia, esta luz láser, cuando supera cierta intensidad, puede dar lugar a modificaciones significativas dentro de la envoltura de electrones del átomo, de modo que el mero acto de hacer una medición puede introducir una distorsión en la misma.
Ahora, científicos de la Universidad Técnica Estatal de Rusia y Novosibirsk, el Instituto de Física Láser de Novosibirsk y la Universidad Estatal de Novosibirsk, todas estas instituciones en Rusia, así como el Instituto Nacional de Metrología en Alemania (PTB), han demostrado experimentalmente cómo evitar tal distorsión ejercida por la luz láser.
Esa distorsión se produce cuando la intensa luz láser modifica la posición de los niveles de energía atómicos. El desplazamiento depende de la intensidad y la longitud de onda del láser utilizado. Si el propósito de una observación es determinar las propiedades del átomo como un objeto cuántico no perturbado, este desplazamiento debe prevenirse o corregirse. Con el nuevo procedimiento, que se ha aplicado experimentalmente por primera vez en el PTB, una secuencia de pulsos láser cuidadosamente seleccionada para excitar al átomo elimina la citada distorsión.
La idea básica de la utilización de la radiación pulsante para efectuar mediciones de muy alta precisión se remonta a Norman Ramsey, quien fue galardonado con un Premio Nobel de Física en 1989 por este descubrimiento.
El nuevo método basado en una versión avanzada del concepto introducido por Ramsey puede también ser el primer paso hacia un notable aumento de precisión en algunos relojes atómicos, así como ser de utilidad para numerosas aplicaciones en las que resulte fundamental lograr una interacción precisa y controlada entre los átomos y la luz láser.

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Conducta exótica del óxido de magnesio a presiones muy altas

GEOQUÍMICA

Experimento con láser en la línea de investigación del presente estudio. La muestra de material del centro es calentada y comprimida hasta valores similares a los reinantes en el corazón de bastantes planetas. (Foto: Eugene Kowaluk, U. of Rochester)

El manto de la Tierra y los de otros planetas rocosos son ricos en magnesio y oxígeno. Debido a su simplicidad, el óxido del magnesio es un buen modelo mineral para estudiar la naturaleza del interior de planetas de tipo rocoso como la Tierra.
Unos científicos han investigado a fondo cómo se comporta el óxido de magnesio bajo las condiciones extremas que existen en las profundidades de los planetas de esa clase, y han descubierto cosas que obligarán a reescribir algunas páginas de los libros de texto.
Las predicciones teóricas plantean que bajo las condiciones adecuadas, el óxido de magnesio, que es sólido bajo las condiciones ambientales típicas de la superficie de la Tierra, y que es líquido a altas temperaturas, pasa a ser sólido de nuevo, aunque con otra estructura, cuando está sometido a presiones elevadas. Esta última estructura nunca se había observado en la naturaleza ni en experimentos previos.
El equipo de Stewart McWilliams, del Instituto Carnegie de Ciencia, en Washington, D.C., observó el óxido del magnesio a presiones de entre 3 y 14 millones de veces mayores que la presión atmosférica normal a la que estamos acostumbrados, y a temperaturas tan elevadas como unos 50.000 grados centígrados (unos 90.000 grados Fahrenheit), una gama de condiciones que abarca desde el centro de nuestra Tierra hasta el interior de exoplanetas (planetas de fuera de nuestro sistema solar) de los que son descritos como SuperTierras. Una superTierra es un planeta rocoso como la Tierra, pero de mayor tamaño, capaz de poseer una atmósfera sustancial, quizás mucho más densa que la de la Tierra.
Las observaciones del equipo de McWilliams indican cambios sustanciales en los enlaces químicos moleculares como respuesta a los cambios en las condiciones experimentadas por el óxido de magnesio, incluyendo una transformación hacia una nueva fase sólida de altas presiones.
De hecho, al fundirse, hay señales de que el óxido de magnesio deja de ser un material eléctricamente aislante como el cuarzo (lo que significa que los electrones no fluyen fácilmente a través de él) y se convierte en un conductor similar al hierro (permitiendo ello que los electrones fluyan con facilidad a través del material).
Con deducciones extraídas a partir del nuevo estudio y de otras investigaciones recientes, el equipo ha llegado a la conclusión de que si bien el óxido de magnesio es sólido y aislante bajo las condiciones medioambientales típicas de la superficie terrestre en nuestros días, el océano de magma que existió en una etapa temprana de la historia de nuestro planeta podría haber generado un campo magnético.
De modo parecido, puede que hoy en día existan en los mantos profundos de superTierras la fase líquida y metálica del óxido de magnesio y la nueva fase sólida observada recientemente.

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La nueva y exótica región cósmica por la que ahora vuela la nave Voyager 1

ASTRONOMÍA

Recreación artística de la etapa actual del viaje de la Voyager 1. (Imagen: NASA)

La nave espacial Voyager 1, de la NASA, ha entrado en una nueva región que los científicos creen que es la última zona por la que tiene que cruzar la sonda antes de alcanzar el espacio interestelar propiamente dicho.
Los científicos se refieren a esta nueva región como una autopista magnética para partículas cargadas, debido a que las líneas del campo magnético de nuestro Sol están conectadas con líneas del campo magnético interestelar. Esta conexión permite que partículas cargadas de menor energía originadas en el interior de nuestra heliosfera (la burbuja de partículas cargadas que expele nuestro Sol a su alrededor) se aceleren, y también posibilita que partículas de mayor energía provenientes del exterior entren dentro.
El equipo de Edward Stone, científico del proyecto Voyager en el Instituto Tecnológico de California en Pasadena, considera que éste es el último tramo del viaje antes de iniciarse de manera definitiva la etapa interestelar. Stone y sus colegas creen que la Voyager 1 entrará definitivamente en el espacio interestelar dentro de unos meses como muy pronto o dentro de un par de años como muy tarde.
Los datos obtenidos con dos instrumentos a bordo de la Voyager 1 que registran partículas cargadas mostraron que la nave espacial entró por vez primera en esta región el 28 de julio de 2012. La frontera entre esta región y la anterior retrocedió y se acercó a la Voyager 1 en varias ocasiones. La nave entró a la región nuevamente el 25 de agosto y desde entonces el ambiente se ha mantenido estable.
La Voyager 1 fue lanzada en 1977 y es el objeto de fabricación humana más lejano. En la actualidad, se halla a 17 horas-luz de la Tierra (unos 18.000 millones de kilómetros ó 11.000 millones de millas)

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Observan las corrientes de gas que permiten la formación de planetas gigantes

ASTROFÍSICA

A la izquierda, las observaciones de ALMA, a la derecha, una impresión artística. (Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Kornmesser (ESO), S. Casassus et al.)

Gracias al radiotelescopio ALMA, los astrónomos han podido captar por primera vez una etapa clave en el proceso de formación de los planetas gigantes. Se trata de grandes corrientes de gas que fluyen a través de un espacio del disco de material que se encuentra alrededor de una estrella joven. Ahora se han detectado por primera vez de forma directa estas corrientes, que se cree originan los planetas gigantes que toman el gas a medida que crecen.
El equipo internacional realizó un estudio de la joven estrella HD 142527, localizada a más de 450 años luz de la Tierra, la cual se encuentra rodeada por un disco de gas y polvo cósmico (los restos de la nube que dio origen a la estrella). Un espacio vacío divide el disco de polvo en dos partes, una interna y otra externa.
Se cree que esta división ha sido moldeada por planetas gaseosos gigantes, de reciente formación, que van despejando sus órbitas a medida que rodean a la estrella. El disco interior se extiende desde la estrella hasta el equivalente a la órbita de Saturno en el Sistema Solar, mientras que el disco externo comienza unas 14 veces más afuera. El disco exterior no rodea a la estrella de manera uniforme, más bien parece una herradura, lo que probablemente ha sido ocasionado por el efecto gravitacional de los planetas gigantes en órbita.
De acuerdo con la teoría, los planetas gigantes crecen al tomar el gas del disco exterior, en corrientes que forman puentes a lo largo de la división en el disco.
“Los astrónomos han estado anticipando que estas corrientes efectivamente existen, pero esta es la primera vez que hemos sido capaces de verlas directamente", dice Simon Casassus (Universidad de Chile, Chile), quien dirigió el nuevo estudio. “Gracias al nuevo telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), hemos sido capaces de obtener observaciones directas, que serán un aporte a las teorías actuales que intentan explicar cómo se forman los planetas”.
Casassus y su equipo utilizaron ALMA para observar el gas y el polvo cósmico alrededor de la estrella, obteniendo mayores detalles, y para alcanzar una perspectiva más cercana del astro, mucho más de lo que se había podido captar con telescopios anteriores. Las observaciones de ALMA, en longitudes de onda submilimétricas, no se ven afectadas por la luz de la estrella, que sí afecta a los telescopios infrarrojos o de luz visible.
El vacío de material en el disco de polvo ya se conocía, pero ellos también descubrieron restos de gas disperso en este espacio, además de dos corrientes de gas más densas que circulaban desde el disco exterior, a través del espacio divisorio, hacia el disco interior.
“Creemos que hay un planeta gigante oculto dentro, causando cada una de estas corrientes. Los planetas crecen a medida que capturan una parte del gas proveniente del disco exterior, pero ellos dejan escapar otra gran cantidad: el resto del gas lo rebasa y desemboca en el disco interior alrededor de la estrella”, dice Sebastián Pérez, un miembro del equipo, también de la Universidad de Chile.
Las observaciones dan respuesta a otra interrogante sobre el disco presente alrededor de la estrella HD 142527. Como la estrella central está todavía en formación, al tomar material del disco interno, este ya debería haber sido devorado, si no fuese capaz de mantener de algún modo su mismo estado. El equipo descubrió que la velocidad a la cual el gas sobrante fluye hacia el disco interno, es la velocidad adecuada para mantenerlo totalmente recargado, y para alimentar a la estrella en desarrollo.
Otro descubrimiento importante es la detección de gas disperso en el espacio del disco. "Los astrónomos han estado buscando este gas por mucho tiempo, pero hasta ahora sólo teníamos evidencia indirecta del mismo. Ahora, con ALMA, podemos verlo directamente", explica Gerrit van der Plas, otro miembro del equipo de la Universidad de Chile.
Este gas residual es una prueba más de que las corrientes son causadas por planetas gigantes, y no por objetos aún más grandes, como una estrella compañera. "Una segunda estrella habría eliminado cualquier elemento en este espacio, sin dejar ningún resíduo de gas. Al analizar la cantidad de gas residual, podemos determinar las masas de los objetos que lo toman", Añade Pérez.
¿Qué sucede con los planetas? Casassus explica que, a pesar de que el equipo no los pudo detectar de manera directa, él no se sorprende. “Hemos buscado estos planetas con instrumentos infrarrojos de última generación instalados en otros telescopios. Sin embargo, creemos que estos planetas en formación aún se encuentran inmersos en lo profundo de las corrientes de gas, que son prácticamente opacas. Por lo tanto, pueden haber pocas posibilidades de captarlos directamente”.
Sin embargo, los astrónomos desean saber más acerca de estos supuestos planetas, analizando tanto las corrientes de gas como el gas que aún queda disperso. El telescopio ALMA está todavía en construcción, y aún no ha alcanzado su máxima capacidad. Cuando esté completo, su visión será aún más aguda, y las nuevas observaciones de las corrientes podrían permitir que el equipo determine las propiedades de los planetas, incluyendo sus masas.

Fuente: ESO

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¿Fluyó agua líquida por Vesta en el pasado?

ASTRONOMÍA

Canales largos y sinuosos en el cráter Cornelia de Vesta. El origen de estos canales es por ahora un misterio. (Foto: NASA JPL / Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA)

En un análisis preliminar de imágenes obtenidas en la misión Dawn de la NASA, unos científicos han descubierto intrigantes canales en cráteres del asteroide gigante Vesta.
El misterio es cuál es la causa de la formación de algunos de esos canales.
Los canales descubiertos por el equipo de Jennifer Scully, miembro del equipo de la Dawn en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), son esencialmente de dos clases.
Los de la primera clase encajan con lo que cabe esperar de flujos de material seco, por ejemplo arena, como los vistos en nuestra Luna. Pero los del segundo tipo, de trazado sinuoso, son un descubrimiento emocionante e inesperado para el que los científicos todavía no han hallado una explicación clara.
Los canales sinuosos son más largos, estrechos y curvos que los otros. Además, tienden a comenzar en regiones características y a combinarse con otros canales.
Todo apunta a que estos dos tipos de canales fueron creados por procesos distintos.
Buscando referencias en otros astros con las que ayudar a aclarar el misterio, surgen paralelismos fascinantes. "En la Tierra, el agua líquida ha esculpido rasgos similares, visibles en lugares como el Cráter del Meteoro en Arizona", subraya Christopher Russell, investigador principal de la misión Dawn, también de la UCLA. "En Marte, todavía se debate sobre qué los ha causado. Tendremos que analizar los canales de Vesta con mucho cuidado antes de poder especificar su origen de modo definitivo".
De hecho, los científicos han sugerido varias explicaciones para rasgos parecidos de Marte, desde que fueron descubiertas estructuras geológicas de aspecto reciente en imágenes de la Mars Global Surveyor, de la NASA, en 2000. Algunos de los mecanismos marcianos propuestos implican la acción de agua, otros la de dióxido de carbono, y otros no requieren ninguna de esas dos sustancias.
Se ha barajado la posibilidad de que Vesta albergase en el pasado depósitos subterráneos de hielo de agua que, ante el impacto de meteoritos, hubieran generado torrentes efímeros de agua.

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Observando reacciones químicas generadas de forma mecánica

QUÍMICA

Instalación experimental para probar la nueva técnica. (Foto: T. Friscic)

Los disolventes están presentes por doquier en la industria química, y constituyen una importante preocupación medioambiental y de seguridad. Es por eso que hay tanto interés en la mecanoquímica: Una alternativa energéticamente eficiente que evita el uso de grandes cantidades de disolventes y usa un proceso de molienda de alta frecuencia, mediante diminutas bolas metálicas, para generar las reacciones. La molienda se consigue mediante los impactos intensos de bolitas de acero en un recipiente que se mueve con suma rapidez, lo cual dificulta poder observar directamente los cambios químicos subyacentes.
En la química, numerosas operaciones comienzan mezclando ingredientes en un disolvente. A veces es agua, pero con mayor frecuencia se trata de disolventes como éter (inflamable), cloroformo (tóxico) o benceno (cancerígeno).
A menudo, los disolventes usados en la industria representan un riesgo para la salud humana y el medio ambiente, y su gestión responsable tiene un costo considerable.
Aunque es bien sabido que la acción mecánica puede romper enlaces químicos, resulta mucho menos conocido que también se puede utilizar fuerza mecánica para sintetizar nuevos materiales y compuestos químicos. En los últimos años, el referido proceso de molienda química se ha vuelto cada vez más popular en la producción de estructuras químicas muy complejas. En dicha síntesis, se agitan bolitas de acero con los reactivos y catalizadores en un recipiente que vibra con gran rapidez. Las transformaciones químicas se producen en los lugares en que colisionan las bolas, donde el impacto genera puntos localizados de presión y calor significativos durante un instante. Esto es difícil de incorporar en modelos digitales y, sin acceso a monitorización en tiempo real de la reacción, es muy poco lo que se ha podido averiguar de los entresijos de la mecanoquímica.
Ahora, por vez primera, unos científicos han estudiado una de estas reacciones en tiempo real, utilizando rayos X de alta penetración para observar las transformaciones sorprendentemente rápidas a medida que el dispositivo de molienda mezcla, muele y transforma ingredientes simples en un producto complejo. Este estudio abre nuevas vías para desarrollar procesos de síntesis química que sean respetuosos con el medio ambiente y que cumplan con las pautas de la Química Sostenible.
El equipo internacional de científicos ha sido dirigido por Tomislav Friscic de la Universidad McGill (Canadá), en colaboración con Ivan Halasz de la Universidad de Zagreb (Croacia), y también ha contado con científicos de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), el Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido en Stuttgart (Alemania) y el ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) en Grenoble (Francia).

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La leche materna contiene más de 700 bacterias

MICROBIOLOGÍA

Lactobacillus o bacteria del ácido láctico. (Imagen: Janice Carr)

La leche que bebe de su madre es uno de los factores que determina cómo será la flora bacteriana que se desarrolle en el recién nacido. Sin embargo, su composición, así como el papel biológico de estas bacterias en el niño, siguen sin conocerse.
Ahora, un grupo de investigadores españoles ha utilizado una técnica basada en la secuenciación masiva de ADN para identificar el conjunto de bacterias –llamado microbioma– que contiene la leche materna. Gracias a este estudio, se pueden determinar las variables perinatales y postnatales que influyen en la riqueza microbiana de la leche.
En unas muestras de calostro, el líquido que secretan las mamas los días que suceden al parto, han encontrado más de 700 especies de estos microorganismos, más de los que inicialmente esperaban los expertos. Los resultados se publican en el American Journal of Clinical Nutrition.
“Es uno de los primeros trabajos en describir esta diversidad mediante la técnica de pirosecuenciación –una tecnología de determinación de secuencia de ADN a gran escala– en muestras de calostro, por un lado, y de leche madura, por otro, que fue recogida después de uno y seis meses de lactancia materna”, explican los coautores, María Carmen Collado, investigadora del Instituto de Agroquímica y Tecnología de los Alimentos (IATA-CSIC) y Alex Mira, investigador del Centro Superior de Investigación en Salud Pública (CSISP-GVA).
Los géneros bacterianos más presentes en las muestras de calostro se corresponden con las bacterias Weissella, Leuconostoc, Staphylococcus, Streptococcus y Lactococcus, mientras que en las correspondientes al fluido que se desarrolla entre el primer y el sexto mes de lactancia se observó la aparición de bacterias típicas de la cavidad bucal como Veillonella, Leptotrichia y Prevotella.
“Todavía no se ha podido determinar si estas bacterias colonizan la boca del bebé o si las bacterias de la boca del lactante entran en la leche materna cambiando su composición”, apuntan los autores.
El estudio revela, además, que la leche de las mujeres con sobrepeso y de las que ganan más kilos de los recomendados durante el embarazo contiene menor diversidad de especies.
El tipo de parto también afecta al microbioma de la leche materna: la producida por las madres sometidas a cesáreas programadas es diferente y más pobre en microorganismos que la de las mujeres con parto vaginal. Sin embargo, cuando la cesárea es no programada (intraparto), la composición de la leche resulta ser muy similar a la de las madres con partos vaginales.
Estos resultados sugieren que el estado hormonal de la madre ante el parto también desempeña un papel: “La falta de señales de estrés fisiólogico, así como de las señales hormonales propias del trabajo de parto, podrían influir en la composición y diversidad microbiana de la leche materna”, afirman los autores.
Dado que las bacterias presentes en la leche materna representan una de los primeros contactos con los microorganismos que colonizan el sistema digestivo del bebé, los investigadores están trabajando ahora en determinar si su papel es metabólico –ayuda al lactante a digerir la leche– o inmunitario –ayuda a distinguir los organismos beneficiosos de los extraños–.
Para los autores, los resultados abrirán nuevas vías para diseñar estrategias de alimentación infantil que mejoren la salud del bebé. “Si las bacterias de la leche materna descubiertas en este trabajo fueran importantes para el desarrollo del sistema inmunológico, su adición a la leche de fórmula podría disminuir el riesgo de alergias, asma o enfermedades autoinmunes”, concluyen.

Fuente: SINC

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