Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 862118 veces)

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Desbordamiento de lagos marcianos en el sector oriental de Valles Marineris

ASTRONOMÍA

Un cañón en Valles Marineris. (Foto: NASA JPL / Universidad Estatal de Arizona)

La existencia, durante la Era Hesperiana de Marte, hace aproximadamente entre 3.700 y 3.400 millones de años, de grandes masas de agua más o menos permanentes en la superficie, es un tema de acalorados debates.
Según una hipótesis, extensos lagos ocuparon diversas zonas de la región de Valles Marineris durante la Era Hesperiana. Sin embargo, las evidencias de la presencia de tales lagos así como de su continuidad a través del tiempo son un tanto escasas.
En un nuevo estudio, el equipo de Nicholas Warner, del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California, ha puesto a prueba esa hipótesis de la existencia de lagos, en el sector oriental de Valles Marineris, valiéndose de un nuevo conjunto de datos topográficos e imágenes de alta resolución.
Warner y sus colegas han analizado las complejas relaciones geomorfológicas y cronológicas entre cuencas caracterizadas por terrenos caóticos (en los que concurren de manera desordenada y entremezclada, fisuras, cordilleras, y llanuras), y canales asociados a estas zonas. Se llama canales a franjas muy largas de terreno erosionado de manera lineal (con los rasgos de la topografía reconocible más antigua muy suavizados por dicha erosión), y que tienen todo el aspecto de haber experimentado la erosión ejercida por fluidos discurriendo cuesta abajo.
Los resultados de la nueva investigación demuestran que esos canales y ciertas depresiones profundas, alargadas y de bordes bastante abruptos, situadas entre cuencas, exhiben en su lecho rocoso evidencias de una significativa erosión ejercida por desbordamientos catastróficos desde lagos de agua muy profundos (casi mares) preexistentes.

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Hace entre 4.000 y 5.000 años, la población europea experimentó una extraña renovación

PALEONTOLOGÍA

Esta renovación genética, por ahora inexplicable, ocurrió hace aproximadamente entre 4.000 y 5.000 años, en la misma época en la que se construyó Stonehenge. (Foto: Amazings / NCYT / MAM)

Usando muestras de ADN antiguo extraído de una serie de esqueletos, con una antigüedad de hasta 7.500 años, hallados en el centro de Alemania, se ha logrado reconstruir la primera historia genética detallada de la Europa moderna (de los últimos milenios).
Los resultados del estudio revelan una serie de acontecimientos drásticos, incluyendo grandes migraciones tanto desde Europa Occidental como desde Eurasia, e indicios de una renovación genética drástica y no explicada aún, que ocurrió hace aproximadamente entre 4.000 y 5.000 años.
La investigación se realizó en la Centro Australiano de ADN Antiguo (ACAD) de la Universidad de Adelaida. El equipo de Wolfgang Haak del ACAD y Paul Brotherton (ahora en la Universidad de Huddersfield, en el Reino Unido) utilizó ADN extraído de muestras de huesos y dientes de esqueletos humanos prehistóricos para secuenciar un grupo de linajes genéticos maternos que en la actualidad posee el 45 por ciento de los europeos.
En esta investigación internacional también participó la Universidad de Maguncia en Alemania y el Proyecto Genográfico de la National Geographic de Estados Unidos.
Éste es el primer registro genético de alta resolución que muestra estos linajes a través del tiempo, y el primer estudio de poblaciones antiguas que ha usado una gran cantidad de genomas mitocondriales. El registro permite hacer un seguimiento de más de 4.000 años de historia de la humanidad, desde los primeros agricultores, y a través de la Edad de Bronce temprana, hasta tiempos modernos.
El registro de este grupo genético heredado por vía materna, llamado haplogrupo H, muestra que los primeros agricultores en Europa Central fueron el resultado de masivos aportes culturales y genéticos de las migraciones, comenzando en Turquía y el Oriente Próximo, donde se originó la agricultura, y llegando a Alemania hace unos 7.500 años.
Lo desconcertante, tal como subraya el profesor Alan Cooper, director del ACAD y miembro del equipo de investigación, es que los marcadores genéticos de esta primera cultura paneuropea, que claramente fue muy exitosa, fueron reemplazados de repente hace entre 4.000 y 5.000 años. Algo de gran envergadura debió ocurrir, pero por ahora se desconoce qué fue.

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Una pista para aclarar los cambios extraños en la señal de radio de Saturno

ASTROFÍSICA

Representación artística de la capa de plasma de Saturno, basada en datos aportados por la sonda Cassini. La imagen muestra un anillo invisible de iones muy energéticos atrapados en el campo magnético del planeta. (Imagen: NASA/JPL/JHUAPL)

Un equipo de investigadores, que ha analizado a fondo datos suministrados por la sonda espacial Cassini de la NASA, ha descubierto una de las maneras en que la burbuja de partículas cargadas que rodea a Saturno, conocida como la magnetosfera, cambia conforme lo hacen las estaciones en ese planeta.
El hallazgo aporta una pista importante para resolver un enigma sobre la señal de radio natural de Saturno. Los resultados del nuevo estudio también podrían ayudar a los científicos a entender mejor las variaciones de la magnetosfera de la Tierra y de los Cinturones de Van Allen que rodean a nuestro mundo. Tales variaciones pueden causar problemas en infraestructuras y actividades de la civilización humana, como por ejemplo en el capítulo de la seguridad de los vuelos espaciales, o en el de la eficiencia de las comunicaciones vía satélite.
La investigación la ha llevado a cabo el equipo de Tim Kennelly, de la Universidad de Iowa en Estados Unidos.
En los datos recogidos por la Cassini de julio del 2004 a diciembre del 2011, Kennelly y sus colegas examinaron lo que se ha dado en llamar "tubos de flujo", unas estructuras compuestas de gas caliente, cargado eléctricamente, o más concretamente plasma, los cuales canalizan en su interior partículas cargadas, que acaban siendo disparadas hacia Saturno. Analizando las características y actividad de los "tubos" desde el momento en que se forman y antes de que tengan ocasión de disiparse bajo la influencia de la magnetosfera, los científicos encontraron que la presencia de esos tubos está muy correlacionada con patrones de ondas de radio en el hemisferio norte y en el sur, dependiendo de la estación.
Las emisiones de radio de su vecino Júpiter han sido usadas para medir con fiabilidad el período de rotación de este planeta gigante, y los científicos pensaban que las emisiones de radio de Saturno también les ayudarían a determinar con precisión el período de rotación del planeta. Para desilusión de quienes esperaban lograrlo, los patrones de las emisiones de radio de Saturno han resultado cambiar en los intervalos entre las visitas hechas por las diferentes sondas espaciales, e incluso ha habido cambios significativos dependiendo de si las emisiones de radio analizadas se originaban en el hemisferio norte o en el sur.
La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo entre la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana.

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La flexibilidad del cerebro para destinar recursos a una búsqueda visual

NEUROLOGÍA

Cuando buscamos a una persona en un entorno, el cerebro dedica recursos extra a ello, representados en color verde en la imagen de arriba. El color rojo en la imagen de abajo representa la atención del cerebro pasando a concentrarse en la búsqueda de un vehículo. (Imagen: Yasmin Anwar / UC Berkeley)

Una lente de contacto caída en el suelo del cuarto de baño, un hámster que se ha escapado en el patio, la llave del automóvil caída en un terreno de grava: ¿Cómo se pone a trabajar el cerebro cuando necesitamos prestar la máxima atención visual posible para encontrar cosas pequeñas en un entorno del que destacan muy poco? Se trata de un tipo de búsqueda del que el ejemplo más extremo y célebre es el de buscar la aguja en un pajar.
Una nueva investigación revela que cuando nos embarcamos en una búsqueda de esa clase, varias regiones visuales y no visuales del cerebro se ponen a trabajar a pleno rendimiento para localizar una persona, animal o cosa.
Nuestro cerebro está configurado para poder dedicar muchos recursos a ese tipo de búsqueda. Eso significa que si estamos buscando a un niño perdido en una multitud, las áreas del cerebro que normalmente están dedicadas a reconocer otros objetos, tales como animales, o incluso las áreas que rigen el pensamiento abstracto, abandonan temporalmente sus funciones habituales y se unen a la partida de búsqueda. De este modo, el cerebro pasa con notable rapidez a buscar de forma muy atenta a un niño, en el caso del ejemplo, y redirige a esa labor recursos que normalmente usa para otras tareas mentales.
El equipo de Tolga Cukur, de la Universidad de California en Berkeley, ha constatado que el cerebro humano es mucho más dinámico de lo que se pensaba, y reasigna con gran celeridad los recursos en función de las demandas de conducta.
Los resultados del nuevo estudio ayudan también a explicar por qué a mucha gente le resulta difícil concentrarse en más de una tarea a la vez.
Los resultados también aportan datos esclarecedores sobre la capacidad de concentración al abordar tareas difíciles, y sobre la mecánica de ciertas alteraciones neuroconductuales como el Trastorno por Déficit de Atención e Hiperactividad (TDAH).
El nuevo estudio se ha basado en escaneos cerebrales mediante resonancia magnética funcional por imágenes (fMRI), a fin de registrar la actividad cerebral de los sujetos de estudio mientras estos buscaban personas o vehículos en vídeos. En un experimento, los participantes apretaban un botón cada vez que divisaban a una persona en el vídeo. En otro, hacían lo mismo pero con vehículos.
En la investigación también han trabajado Jack Gallant, Alexander Huth y Shinji Nishimoto.

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Crear y usar teclados virtuales en cualquier superficie de una sala

INGENIERÍA

Dos ejemplos de uso del nuevo sistema, en el brazo de un sofá y en una pared. (Fotos: Chris Harrison / Universidad Carnegie Mellon)

Ya se demostró anteriormente que un sistema basado en una cámara 3D, por ejemplo la Kinect, provisto con un proyector, puede convertir casi cualquier superficie en una pantalla táctil. Pero ahora unos investigadores de la Universidad Carnegie Mellon, en Pittsburgh, Pensilvania, Estados Unidos, han demostrado que es posible crear interfaces táctiles como éstas casi a voluntad, con el simple movimiento de una mano.
El sistema WorldKit de la citada universidad puede hacer cosas como por ejemplo permitir a alguien frotar el brazo de un sofá para "pintar" un mando a distancia para su televisor. Estas interfaces de uso puntual se pueden mover, modificar o eliminar con gestos similares, haciendo que sean muy personalizadas.
Los investigadores del Instituto de Interacción Hombre-Ordenador (HCII) de la Universidad Carnegie Mellon usaron un proyector y una cámara fijados al techo para registrar geometrías de la habitación, percibir gestos de las manos y proyectar imágenes en las superficies deseadas.
Pero Robert Xiao, del HCII, considera que WorldKit no requiere una instalación tan elaborada. Él argumenta que los sensores de profundidad son cada vez mejores, y los proyectores cada vez más pequeños. Teniendo en cuenta estos avances, él y sus colaboradores han ideado una "bombilla" interactiva, un dispositivo en miniatura que podría ser enroscado a una lámpara de sobremesa y apuntado o movido a donde se necesite una interfaz.
El sistema no requiere calibración previa, ya que ajusta automáticamente la percepción y la proyección de imagen a la orientación de la superficie elegida. Los usuarios pueden hacer surgir no sólo mandos a distancia o teclados, sino también interruptores, tableros de avisos, luces indicadoras y una amplia gama de otros diseños de interfaz, desde un menú ofrecido por el sistema. El equipo creador del WorldKit anticipa que, a la postre, los usuarios podrán diseñar con gran facilidad interfaces personalizadas mediante gestos.
Xiao ha desarrollado el sistema WorldKit con Scott Hudson y Chris Harrison.

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Robot inspirado en el modo de caminar por la arena de las tortugas

ROBÓTICA

Nicole Mazouchova con el robot FlipperBot. (Foto: Georgia Tech)

El éxito de una tortuga marina recién salida del huevo que intenta llegar al mar puede depender de tener muñecas lo bastante flexibles que le permitan moverse con la menor fricción posible con la arena. Una muñeca similar también ayuda a un robot conocido como "FlipperBot" a desplazarse a través de un terreno granular, demostrando así cómo animales, y robots inspirados en la biología, pueden proporcionar de manera conjunta nuevos y reveladores datos acerca de los principios que rigen la locomoción sobre superficies granulares.
Tanto las crías de tortuga como FlipperBot experimentan mayores dificultades para avanzar por esa clase de terreno cuando éste ha sido alterado por pisadas anteriores.
La información obtenida en la investigación sobre el robot ayudó a los científicos a entender por qué algunas de las crías de tortuga que ellos estudiaron experimentaban problemas al avanzar por el terreno. Estos hallazgos entablaron un singular bucle de realimentación de datos, desde el animal al robot, de éste hacia el animal, y sucesivamente.
La línea de investigación seguida por el equipo de Daniel I. Goldman, del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech), en la ciudad de Atlanta, Nicole Mazouchova, ahora en la Universidad Temple de Filadelfia, y Paul B. Umbanhowar, de la Universidad del Noroeste, en Evanston, Illinois, todas estas instituciones en Estados Unidos, podría ayudar a los robotistas a comprender mejor la locomoción sobre superficies complejas y permitir que los biólogos se hagan una idea más clara de cómo las tortugas marinas y otros animales utilizan sus extremidades. La investigación también podría ayudar a explicar cómo los animales desarrollaron extremidades para desplazarse sobre tierra.
Las observaciones meticulosas de tortugas sentaron las bases para el diseño del FlipperBot. Este robot mide unos 19 centímetros de largo, pesa alrededor de 970 gramos, y tiene dos aletas accionadas por servomotores. Al igual que las tortugas, el robot tiene muñecas flexibles que hacen posible variaciones en su forma de moverse. Para desplazarse a través de un terreno granular, el robot levanta sus aletas, las deja caer dentro del material granular, y ejerce fuerza con ellas hacia atrás para impulsar el resto de su cuerpo hacia adelante.
El equipo de investigación analizó muchas variaciones de la marcha y la posición de las muñecas, y encontró que las muñecas mecánicas de movimiento libre resultaban ventajosas para el robot. Una muñeca lo bastante flexible le permite avanzar sin arrastrarse. Dicho de otro modo, la flexibilidad de la muñeca reduce la fricción del robot con el suelo y el arrastre de material del suelo.

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Identifican la naturaleza de fuentes de radio de los confines del universo

ASTROFÍSICA

La imagen obtenida por el observatorio Karl G. Jansky VLA. (Foto: Condon, et al., NRAO/AUI/NSF)

Escrutando una pequeña parcela del firmamento durante más de 50 horas con el observatorio Karl G. Jansky VLA en Nuevo México, Estados Unidos, unos astrónomos han identificado por primera vez la naturaleza de las fuentes que son responsables de casi todas las emisiones de ondas de radio que provienen de las galaxias más lejanas conocidas. En el estudio, han llegado a la conclusión de que cerca de las dos terceras partes de las emisiones del fondo cósmico de ondas de radio provienen de galaxias con agujeros negros muy activos en sus centros, mientras que la tercera parte restante proviene de galaxias en las que se están formando muchas estrellas.
En investigaciones anteriores, ya se había conseguido medir la cantidad de emisiones de radio que llegan a la Tierra desde los confines del universo, pero no se había logrado determinar, en porcentajes, de qué clases de objetos provienen todas esas emisiones de ondas de radio. En las observaciones anteriores, las emisiones tenues procedentes de dos o más objetos a menudo no se podían captar con detalles, o incluso no se podían distinguir unas de otras de tal modo que parecía haber una sola fuente allá donde había varias.
El nuevo estudio realizado por el equipo de Jim Condon, del Observatorio Nacional de Radioastronomía de Estados Unidos (NRAO) ha permitido distinguir qué tipos de objetos individuales son los que entre todos emiten aproximadamente el 96 por ciento de todas las emisiones del fondo cósmico de ondas de radio provenientes de zonas remotas del cosmos.
Tras su última remodelación, el observatorio Karl G. Jansky VLA es ahora un millón de veces más sensible que los radiotelescopios con los que se hicieron los estudios pioneros y de gran calado en la radioastronomía de la década de 1960.
Condon y sus colegas estudiaron una región del cielo que había sido examinada previamente por el observatorio Karl G. Jansky VLA original, antes de ser remodelado, y también por el telescopio espacial Spitzer, que observa el cosmos en la banda electromagnética correspondiente a la luz infrarroja. Los autores de la nueva investigación analizaron y procesaron cuidadosamente los datos, y con ellos produjeron una imagen que muestra, dentro de ese sector, los objetos individuales que son fuentes de emisiones de ondas de radio.
Ese sector del firmamento, en la constelación del Dragón, abarca sólo una millonésima parte del cielo. Sin embargo, en esa región tan pequeña, los autores de la nueva investigación lograron identificar aproximadamente 2.000 objetos de los que provienen emisiones de ondas de radio, bastante debilitadas por la distancia pero aún captables. Eso permite aventurar, tal como argumentan los científicos, que hay aproximadamente 2.000 millones de objetos similares a esos en el cosmos, que son observables desde nuestro planeta. Estos 2.000 millones de objetos parecen ser los responsables del 96 por ciento de las emisiones del fondo cósmico de ondas de radio. En cuanto al 4 por ciento restante de las emisiones de radio, los investigadores creen que podrían ser generadas por 100.000 millones de objetos mucho más tenues, en la banda de las ondas de radio, que los observados en esta investigación
En la investigación también trabajaron William Cotton, Edward Fomalont, Kenneth Kellermann, y Rick Perley, del NRAO; Neal Miller de la Universidad de Maryland en Estados Unidos; y Douglas Scott, Tessa Vernstrom, y Jasper Wall de la Universidad de la Columbia Británica en Canadá.

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Combinación del grafeno con capas de grosor atómico de otros materiales, una vía hacia innumerables aplicaciones

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Estructuras heterogéneas basadas en cristales atómicos 2D, para aplicaciones fotovoltaicas. (Imagen: Universidad de Manchester)

Combinando el grafeno (que es una capa de un átomo de grosor, en la que los átomos de carbono están colocados en una retícula hexagonal) con capas también de un átomo de espesor de otros materiales, se podría obtener una extensa gama de nuevos materiales con los que crear una nueva generación de células solares y de dispositivos optoelectrónicos. A esta conclusión se ha llegado en una nueva investigación.
Unos investigadores de la Universidad de Manchester en el Reino Unido y la Universidad Nacional de Singapur han demostrado un modo de construir estructuras heterogéneas multicapa en una configuración que permite la generación de un fenómeno físico que puede ser aprovechado para nuevos dispositivos electrónicos.
El descubrimiento podría llevar a que la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de un edificio entero pueda ser generada por la luz solar absorbida por sus muros externos; la energía podría además usarse para cambiar a voluntad la transparencia y el índice de reflexión de las ventanas y otros elementos similares dependiendo de las condiciones medioambientales, como la temperatura y el nivel de luz.
La primera obtención de grafeno por los profesores Andre Geim y Kostya Novoselov, de la Universidad de Manchester, galardonados con un premio Nobel en 2004, llevó al descubrimiento de toda una nueva familia de materiales nanoestructurados de un átomo de espesor.
El grafeno es el material más delgado, más fuerte y mejor conductor eléctrico del mundo, y tiene un potencial magnífico para revolucionar una gama amplia de aplicaciones, desde los smartphones hasta el suministro de fármacos.
Combinando entre ellas estas estructuras de un átomo de grosor, es posible obtener una gama amplia de propiedades útiles, capaces de hacer que el material resultante sea opaco o transparente, conductor eléctrico o aislante eléctrico, y muchas otras cualidades.
Cada nueva capa en estas estructuras agrega nuevas e interesantes funciones, de modo que es factible crear materiales con múltiples funciones.
Los investigadores de las universidades de Manchester y Singapur han creado materiales de este tipo orientados a usos en los campos de la optoelectrónica y la fotónica. Combinando el grafeno con capas de un tipo conocido como TMDC, los científicos fueron capaces de producir dispositivos fotovoltaicos sumamente eficientes. Tales dispositivos podrían usarse como células solares muy eficientes e incluso como fotodetectores ultrasensibles.
En estos dispositivos se intercalaron capas de TMDC entre dos capas de grafeno, combinando las importantes propiedades de ambas clases de estructuras. El equipo de Liam Britnell y Cinzia Casiraghi de la Universidad de Manchester y Antonio Castro Neto, director del Centro de Investigación del Grafeno en la Universidad Nacional de Singapur, pudo identificar la combinación ideal de materiales: Las capas de TMDC actúan como absorbentes muy eficaces de la luz, y el grafeno actúa como una capa conductora transparente. Esto permite una mayor integración de tales dispositivos fotovoltaicos en estructuras heterogéneas más complejas y versátiles.
Britnell y sus colegas están convencidos de que a medida que se investigue más en esta línea, se conseguirá identificar a más de esos materiales complementarios, y crear estructuras heterogéneas más complejas y versátiles. El futuro puede pues depararnos muchas sorpresas.

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La temperatura máxima para la vida animal está por debajo de lo que se creía

BIOLOGÍA

Gusano Alvinella pompejana. (Foto: EOL)

El límite máximo de temperatura donde se desarrolla la vida animal está por encima de los 42 ºC y por debajo de los 50 ºC, de acuerdo con el primer estudio de laboratorio con gusanos de Pompeya, que habitualmente viven en las fumarolas hidrotermales, grietas en la superficie del fondo oceánico de las que sale agua caliente.
Los gusanos, denominados Alvinella pompejana, colonizan las paredes de las chimeneas que se crean en las fuentes hidrotermales de las aguas profundas y prosperan en condiciones extremas de temperatura y presión. Hasta ahora habían esquivado los intentos de los científicos para traerlos a la superficie con vida e investigarlos.
Estudios previos sugerían que estos gusanos podían crecer a temperaturas de 60 ºC o más, pero se ha comprobado que no es así. "Esos trabajos anteriores suponían que Alvinella era una especie de excepción térmica en el mundo científico y se acordó que 50 ºC era el límite para que la vida animal prosperase”, explica Bruce Shillito, de la Universidad Pierre y Marie Curie (UPMC, Francia), y autor principal de la investigación, que se publica en la revista PLoS ONE.
Shillito y su equipo utilizaron una técnica durante la extracción de los gusanos de Pompeya que mantiene la presión extrema esencial para su supervivencia, lo que les permitió llevarlos al laboratorio para su análisis.
Según sus conclusiones, una exposición prolongada a temperaturas de 50 ºC a 55 ºC provoca daños letales en su tejido, lo que demuestra que en su ambiente natural estos gusanos no son capaces de soportar exposiciones a largo plazo por encima de los 50 ºC.
Sin embargo, los investigadores también observaron que la temperatura óptima para su supervivencia estaba todavía por encima de 42 ºC, clasificándolos entre los animales conocidos más “amantes del calor”.

Fuente: SINC

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Curiosity revela que los exploradores de Marte absorberían altas dosis de radiación

ASTRONOMÍA

El medidor RAD fue registrando la radiación durante el viaje de Curiosity a Marte. (Foto: NASA)

Durante la mayor parte de los 253 días que duró el viaje a Marte del rover Curiosity, que salió de la Tierra en noviembre de 2011, su medidor RAD –Radiation Assessment Detector– fue registrando la radiación dentro de la nave.
Ahora se publican en Science los datos, que ofrecen una idea a los científicos del peligro que puede suponer esta radiación ionizante para las misiones con humanos que se están preparando al planeta rojo.
Los resultados han servido para deducir que la dosis equivalente que recibiría un astronauta solo durante el viaje de ida y vuelta, sin contar la estancia y con los blindajes antirradiación y sistemas de propulsión actuales, sería de unos 0,66 sievert (Sv). El tiempo en la superficie marciana podría aumentar considerablemente esta cifra.
La dosis equivalente mide el efecto de las radiaciones sobre los tejidos biológicos, y la exposición prolongada a dosis de 1 Sv se asocia con un aumento del 5% en el riesgo de padecer un cáncer mortal, según diversos estudios. De hecho las agencias espaciales proponen que las tripulaciones no superen ese valor.
Por comparar, la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) y la Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA) recomiendan no superar una dosis de 0,1 Sv al año en las instalaciones terrestres. Los tripulantes de la Estación Espacial Internacional, por ejemplo, también lo cumplen.
“Dejamos a otros la valoración sobre qué niveles de riesgo son aceptables en las misiones tripuladas”, comenta a SINC el autor principal del estudio, Cary Zeitlin, del Southwest Research Institute (EEUU), que subraya: “El trabajo de nuestro equipo es tomar las mejores medidas posibles para que las personas que tengan que tomar las decisiones dispongan de una información muy precisa”.
Lo que sí destaca el científico son las dos formas de radiación que supondrán un riesgo para la salud en los largos viajes espaciales: la dosis baja pero constante de rayos cósmicos galácticos (GCR) y la posible exposición súbita a las partículas energéticas solares (SEP) procedentes de una llamarada del Sol.
“Un evento SEP podría causar grandes problemas en una misión a Marte, pero estadísticamente es algo poco probable, además de que las naves espaciales para estos viajes contarían con un ‘refugio frente a la tormenta’, un pequeño habitáculo bien blindado donde la gente pudiera cobijarse”, señala Zeitlin.
“Por otra parte, el daño biológico de la exposición a los iones pesados de los GCR todavía no se conoce bien, por lo que es difícil protegerse de este tipo de partículas –añade–. Por tanto, yo diría que estos rayos cósmicos galácticos suponen el problema más grande”.
Respecto a las formas de protegerse frente a la radiación, el investigador recuerda los tres métodos que se aplican en la Tierra: “A las personas que trabajan en instalaciones terrestres con fuentes de radiación se les enseña que hay tres puntos clave: maximizar la distancia a la fuente, poner un blindaje protector entre medias y reducir al mínimo el tiempo de exposición”.
Según Zeitlin, la primera medida no tiene sentido en el espacio porque la fuente está en todas partes, y el blindaje ayuda solo un poco, por lo que minimizar el tiempo de exposición es lo que realmente ayudaría: “Esto significa que lo mejor sería desarrollar sistemas de propulsión más rápidos para hacer el viaje más corto”.
Los científicos también proponen e investigan el desarrollo de contramedidas frente a la radiación, como medicamentos o suplementos nutricionales que los tripulantes pudieran tomar durante el largo viaje.
En cualquier caso, los datos que ha tomado y sigue tomando el Curiosity van a resultar de gran interés, no solo para conocer la radiación, sino también muchos otros aspectos del entorno y las condiciones que se encontrarán los astronautas.

Fuente: Science/SINC

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Materiales híbridos mejoran las propiedades de los biopolímeros

QUÍMICA

Los biopolímeros tienen muchas ventajas, como su carácter biodegradable. (Foto: UN)

Con materiales inorgánicos como caolines o zeolitas investigadores buscan producir una mezcla que genere un material híbrido para hacer más resistente los compuestos biopolímeros (las macromoléculas). El Instituto de Biotecnología y Agroindustria (IBA) de la UN en Manizales (Colombia) cuenta con una experiencia importante en el uso de biopolímeros (cadena de moléculas de origen natural que sirven para elaborar diferentes materiales), especialmente para inmovilizar enzimas y encapsular bioactivos como microorganismos.
Estos tienen muchas ventajas como su carácter biodegradable, pero también presentan inconvenientes como su afinidad con el agua, por lo que son poco resistentes a ciertas temperaturas y ambientes químicos.
Para contrarrestar este aspecto, el IBA adelanta trabajos con investigadores de la Universidad Jaime I de Castellón de la Comunidad de Valencia, en España, para producir una mezcla que genere un material hibrido y hacer más resistente dichos compuestos.
“El profesor Juan Bautista Carda Castelló trabaja con materiales inorgánicos como los caolines o zeolitas, muy resistentes tanto mecánicamente como a ambientes químicos. Estos son derivados o encontrados principalmente en minas, en algunos casos utilizados con fines catalíticos para acelerar reacciones químicas y, en otros, para materiales de construcción como cerámicas”, explicó el profesor Orrego Álzate.
A partir de la mezcla entre biopolímeros y estos productos inorgánicos (ambos de fuente natural), el Instituto busca avanzar en la comprensión y construcción de algunos materiales novedosos a nivel mundial para mejorar su uso.
Asimismo, espera fortalecer su línea de trabajo de encapsulación, enzimas, microorganismos, biocatálisis y preservación de materiales bioactivos, ya que con esta mezcla se pueden hacer biopolímeros muy superiores a los que actualmente producen sin que dejen de ser biodegradables, como es el enfoque de las investigaciones allí realizadas.

Fuente: UN-MANIZALES/DICYT

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Cómo el satélite Fermi escapó a una colisión con una reliquia de la Guerra Fría

ASTRONÁUTICA

El riesgo de colisión entre ambos satélites era muy alto. (Imagen: Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA)

Los satélites fuera de servicio pero que siguen en órbita, pueden ser una amenaza para cualquier nave espacial que se cruce con ellos. Sin posibilidad de maniobrar, los satélites muertos son como kamikazes, o como balas moviéndose a una velocidad muy superior a las disparadas en la Tierra y también con un peso muchísimo mayor que las de aquí abajo.
El Telescopio Espacial Fermi de rayos gamma, de la NASA, está pensado para observar el cosmos, no para esquivar a otros vehículos como sí sería típico en un avión caza eludiendo a un avión enemigo al tiempo que su piloto intenta tenerle a tiro. Sin embargo, el Fermi, como la NASA ha rememorado recientemente, se topó hace un año con una situación que le exigió hacer una maniobra evasiva.
Todo empezó cuando Julie McEnery, científica del equipo del Telescopio Espacial Fermi de rayos gamma, de la NASA, recibió un aviso que indicaba que el Fermi estaba a tan sólo una semana de tener un inusual encuentro cercano con el Cosmos 1805, un difunto satélite espía de la época de la Guerra Fría. Este satélite espía pasaría peligrosamente cerca del Fermi. Se calculaba que los dos objetos, viajando alrededor de la Tierra a miles de kilómetros por hora en órbitas casi perpendiculares, se evitaran por apenas 213 metros (700 pies). Todo apuntaba a que ambas naves espaciales ocuparían el mismo punto en el espacio con 30 milisegundos de diferencia una con respecto de la otra.
Estaba claro que el Fermi tenía que hacer una maniobra evasiva. Pero no es tan fácil como hacerlo y asunto arreglado. En la historia de la astronáutica, el personal de los centros de control de vuelo de naves espaciales ha aprendido del modo más duro que tampoco se puede hacer caso al pie de la letra a una predicción de colisión. Los márgenes de incertidumbre en las predicciones de las posiciones de naves espaciales con una semana de antelación pueden ser mucho más grandes que la propia distancia pronosticada para el momento de máxima cercanía. Dicho de otro modo, hacer una maniobra para esquivar al Cosmos 1805 no garantizaba evitar la colisión; e incluso, paradójicamente, podía provocarla.
Por otro lado, no hacer nada también es peligroso. Los encuentros cercanos pueden acabar mal, porque la distancia de seguridad no es inamovible.
Esto se demostró dramáticamente el 10 de febrero de 2009, cuando según un estudio, el Cosmos 2251, un satélite de comunicaciones ruso muerto, pasaría a unos 580 metros (unos 1.900 pies) del satélite de comunicaciones Iridium 33 (en funcionamiento por aquel entonces). A la hora prevista de aproximación, se perdió todo contacto con el Iridium 33. El radar reveló nubes de escombros viajando a lo largo de las órbitas de los dos satélites, lo que confirmó la colisión entre ambos.
El accidente generó miles de pedazos lo suficientemente grandes como para ser rastreados, y muchos trocitos pequeños que no se pueden detectar. Muchos de esos restos siguen siendo un peligro para las naves espaciales en funcionamiento, ya que aproximadamente sólo el 20 por ciento de los fragmentos rastreables han hecho su reentrada a la atmósfera.
Con una velocidad relativa hacia el Fermi de unos 43.000 kilómetros por hora (27.000 millas por hora), un impacto directo del Cosmos 1805, de 1.406 kilogramos (3.100 libras), liberaría tanta energía como dos toneladas y media de explosivos de alta potencia, destruyendo ambas naves.
A pesar del aparente hacinamiento de objetos en la órbita terrestre, por lo general hay una gran cantidad de espacio vacío entre cada objeto y el más cercano. Las aproximaciones entre fragmentos de naves, fases de cohetes y cargas activas continúan siendo eventos poco frecuentes. Por otra parte, sólo algunos de los posibles acercamientos que son identificados alrededor de una semana antes que cuando podrían ocurrir, llegan a materializarse.
"Es similar al pronóstico de lluvia en un momento y lugar específico con una semana de anticipación", explica Eric Stoneking, del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA, ingeniero jefe de control de posición del Fermi. "A medida que se acerca la fecha, las incertidumbres de la predicción decrecen y la previsión inicial puede cambiar drásticamente".
En dos ocasiones anteriores, el equipo del Fermi había sido alertado de posibles encuentros cercanos, y en ambas ocasiones las amenazas se evaporaron sin tener que hacer nada. Era posible que el encuentro de Cosmos 1805 se desvaneciera también, y que el Fermi pudiera continuar con sus observaciones astronómicas sin tener que interrumpirlas.
Pero la actualización del día siguiente no disipó en absoluto la amenaza.
"Estaba claro que teníamos que estar listos para sacar al Fermi fuera del camino y fue entonces cuando avisé a nuestro equipo de Dinámica de Vuelo", recuerda McEnery.
La única manera de lograr ese cambio crucial de trayectoria era recurriendo al encendido temporal de los propulsores diseñados originalmente para asegurar que el Fermi no representase una amenaza para otros satélites cuando terminase su vida útil. Pensados para su uso cuando el Fermi dejara de estar en servicio, los propulsores fueron diseñados para sacarlo de la órbita y empujarlo hacia la atmósfera terrestre, en la que se quemaría y desharía.
Debido a que un fallo de este sistema de propulsores, como por ejemplo una fuga de propergol o una explosión, podría haber terminado prematuramente la misión del Fermi, dichos propulsores nunca habían sido probados, lo que agregaba una nueva fuente de ansiedad para McEnery y sus colegas. Los propulsores deberían funcionar a la perfección en su primer uso, y además para hacer algo que no se había contemplado en su diseño.
Se calculó cuán grande debería ser el empuje a darle al Fermi para que esquivase la amenaza. Trabajando con especialistas de la base Vandenberg, que la Fuerza Aérea estadounidense (USAF) tiene en California, los científicos de la NASA también comprobaron que la nueva órbita proyectada no pusiera al Fermi en curso de un encuentro cercano con otro objeto.
El día antes de la fecha del encuentro, la amenaza aún no había desaparecido, y en consecuencia todos los planes estaban activos para encender los propulsores del Fermi. Poco después del mediodía, horario EDT, la nave dejó de escrutar el firmamento y se orientó a lo largo de la dirección de su marcha. Luego aseguró sus paneles solares y retrajo su antena de alta ganancia para protegerlos de los gases de escape de los propulsores.
La maniobra, que fue ejecutada por la propia nave, sobre la base de los procedimientos desarrollados por el equipo técnico mucho tiempo atrás, consistió en disparar todos los propulsores durante un segundo. "Había mucho suspense y tensión, pero una vez que terminó la maniobra, suspiramos con alivio al ver que todo había salido bien", explica Stoneking.
Una hora después, Fermi ya estaba de nuevo haciendo su trabajo científico. Varias horas más tarde, los diferentes equipos se reunieron para evaluar los resultados de la maniobra y determinar si se necesitaría otra. Se confirmó que el pronóstico era bueno.
Cuando las dos naves llegaron a su encuentro cercano al día siguiente, la mayor aproximación entre ambas fue de más de 9 kilómetros (unas 6 millas). La maniobra de evasión del Fermi había logrado que el telescopio espacial eludiera a la amenazante reliquia de la Guerra Fría. El alivio invadió a los científicos tras una semana de máxima tensión.

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El casquete polar norte marciano

ASTRONOMÍA

Casquete de hielo sobre el polo norte de Marte. (Foto: ESA/DLR/FU Berlin–G. Neukum)/ F. Jansen (ESA))

El polo norte de Marte está coronado por un montículo de hielo surcado por oscuras fosas espirales, tal y como muestra este nuevo mosaico de la misión Mars Express de la ESA.
El mosaico está formado por 57 imágenes independientes obtenidas con la Cámara Estéreo de Alta Resolución de Mars Express a lo largo de toda su misión, que acaba de cumplir diez años en el espacio. La sonda europea tomó estas imágenes cuando se encontraba en el punto de su órbita más próximo al planeta, a tan sólo 300 kilómetros de altitud.
El casquete de hielo tiene unos 1.000 kilómetros de diámetro y, gracias al radar de Mars Express capaz de penetrar en el terreno, los científicos han podido determinar que las capas de agua congelada se extienden hasta una profundidad de unos 2 km. Las distintas capas son el resultado de la fusión estacional y posterior acumulación de hielo mezclado con polvo.
El depósito de agua congelada está recubierto por una fina capa de nieve carbónica, de unos pocos centímetros de espesor. Durante los veranos más cálidos, la mayor parte del dióxido de carbono se sublima y escapa a la atmósfera, dejando las capas de agua al descubierto.
Cada invierno el casquete acumula 1,5-2 metros de hielo seco, y puede alcanzar los 45º de latitud.
Se piensa que sus características fosas espirales, que recuerdan a un molinillo, son el resultado de los fuertes vientos que predominan en la región.
En la parte inferior izquierda del casquete se puede observar una sima de 318 kilómetros de longitud y 2 km de profundidad, conocida como Chasma Boreale. Este cañón es anterior a las fosas espirales, y se va haciendo más profundo a medida que los nuevos depósitos de hielo se acumulan a su alrededor.
Visto de cerca, el fondo de Chasma Boreale está cubierto de oscuras dunas de arena espolvoreadas con una capa de escarcha blanca.
Este mosaico celebra el 10º aniversario del lanzamiento de Mars Express. Cada mes se publican nuevas imágenes de alta resolución de esta misión en la página de la ESA.

Fuente: ESA

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Los Lázaro, cometas que pueden resucitar

ASTRONOMÍA

Cinturón de cometas. (Foto: UDEA)

En la prestigiosa revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society estará publicado un descubrimiento que tiene sorprendidos a varios investigadores y docentes de la Universidad de Antioquia (Colombia): un cementerio de cometas. El hallazgo de los docentes Ignacio Ferrín, Jorge Iván Zuluaga y Pablo Cuartas, se encuentra en el Cinturón Principal de Asteroides, ubicado entre las órbitas de Marte y Júpiter. En dicho Cinturón hay por lo menos 500.000 objetos entre un metro y 800 kilómetros de diámetro.
“Hemos encontrado que algunos de estos objetos no están muertos sino que están dormidos y pueden regresar a la vida si la energía que reciben del sol se incrementa por solo un poco. Eso es exactamente lo que estamos viendo hoy en el Cinturón Principal de Asteroides”, señaló Ferrín."Están camuflados, incógnitos, es una cantidad muy importante de cometas apagados, extintos. Los cometas son esos objetos que desarrollan una cola muy bonita y que se ven espectaculares en el cielo. Pero los que están en el Cinturón están apagados, no se les ve cola”, dijo Zuluaga.
Sin embargo, cuando algunos de estos objetos se han aproximado al sol gracias a las fuerzas gravitacionales, pueden recibir luz y calor. Esto hace que la poca agua que les queda congelada en la superficie se evapore y produzca una atmosfera a su alrededor.
Es decir que fueron rejuvenecidos debido a una disminución de su distancia en el perihelio. Esto es exactamente lo que los Astrónomos de la Universidad de Antioquia han descubierto. La poca energía extra que ellos recibieron del sol fue suficiente para revivirlos de este cementerio.
Por esa reacción y apelando a la figura bíblica, los investigadores de la Universidad han llamado “Lázaro” a este grupo de cometas. Ya algunos habían sido descubiertos. Según los investigadores, en la última década 11 cometas han sido documentados en esta región del Sistema Solar.
“Lo relevante de lo que hicimos nosotros en la Universidad es que nos dimos cuenta que estos cometas pertenecen a un grupo más grande de objetos, entre los cuales hay muchos que no se ven o que no se perciben como cometas Lázaro”, explicó Zuluaga.
Estos investigadores son también profesores del programa de Astronomía de la Universidad de Antioquia, un pregrado que se abrió en el 2009. Con este trabajo lograron reproducir un diagrama que permitió organizar la información que ya existía, tras varios años estudiando el tema.
Dada la presencia de agua en los cometas, posiblemente jugaron un papel importante en la evolución de la atmósfera de la Tierra. Por ello el estudio representa un hallazgo importante, además de un aporte relevante para revelar detalles de la evolución de este y otros sistemas planetarios.
Los astrónomos y estudiantes de este pregrado también están investigando temas sobre la influencia de campos magnéticos en la preservación de la vida en planetas como la Tierra, la estructura física de los cometas, cuerpos menores que amenazan a la Tierra y la evolución de las galaxias.

Fuente: UDEA/DICYT

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Comienza a funcionar el primer prototipo de la red de telescopios Cherenkov

ASTRONOMÍA

Prototipo del telescopio de 12 m inagurado en el laboratorio alemán DESY. (Foto ESY)

Uno de los tres tipos de telescopio de la 'red de telescopios Cherenkov' u observatorio CTA ya tiene su prototipo en funcionamiento. En los próximos meses, el prototipo realizará pruebas de todas sus funciones para demostrar su viabilidad. El comienzo de la construcción está previsto en 2015.
Una ceremonia de inauguración celebrada en Berlín (Alemania) a finales del mes de mayo marcó el inicio del funcionamiento del primer prototipo de telescopio de CTA, que está instalado en las instalaciones del laboratorio DESY, organismo responsable de la coordinación del diseño y construcción de los telescopios de mediano tamaño (12 m) de CTA, como el prototipo recientemente finalizado.
Según sus promotores, esto marca un hito en el desarrollo de este proyecto internacional que estudiará el universo mediante los rayos gamma, un tipo de radiación procedente de procesos astrofísicos muy energéticos.
"Más de 1.000 científicos e ingenieros de 27 países trabajan desde 2006 para construir el observatorio CTA", manifiesta Manel Martínez, investigador del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) y portavoz de CTA. "El equipo de DESY liderado por Stefan Schlenstedt ha realizado un trabajo impresionante para preparar este prototipo y hacerlo operativo".
Una parte importante de la estructura del prototipo, el sistema que permite los movimientos en azimut y elevación, se ha construido en la empresa española Asturfeito.
La participación de los grupos de investigación españoles abarca diversas áreas del proyecto, entre las que se encuentran el desarrollo y construcción de la electrónica de disparo y mecánica de las cámaras del prototipo inagurado. De entre estas áreas, los grupos españoles se encuentran especialmente involucrados en el desarrollo y construcción de la mecánica y electrónica de los telescopios de 23 metros de diámetro, los de mayor tamaño en CTA.
España es el quinto país en CTA, con 72 miembros distribuidos en 7 instituciones: además del IFAE, participan el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT); Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC); Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC-CSIC); Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB); Universidad Autónoma de Barcelona (UAB); y Universidad Complutense de Madrid (UCM). La participación española en CTA cuenta con el apoyo del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), proyecto Consolider-Ingenio 2010.
El objetivo científico de CTA, incluido en la lista ESFRI de infraestructuras científicas prioritarias en Europa, es estudiar el universo a partir de la información que aportan los rayos gamma, un tipo de radiación muy energética, del orden de teraelectronvoltios.
Cada segundo, miles de rayos cósmicos de muy alta energía atraviesan la atmósfera terrestre, creando una cascada de partículas que emite una tenue luz azul, llamada 'luz de Cherenkov', que es detectada por los telescopios de CTA.
El observatorio CTA estará formado por dos redes de telescopios Cherenkov, uno en el hemisferio sur (mayor, de 70-100 telescopios, y sensible a rayos gamma de mayor energía) y otra más pequeña en el hemisferio norte (20-30 telescopios), abarcando así todo el cielo. Uno de los lugares que se barajan para la instalación de la base en el hemisferio norte son las Islas Canarias, donde ya operan los telescopios de rayos gamma MAGIC.
Cada base estará formada por tres tipos telescopios, desde los 25 hasta los 6 metros de diámetro, pasando por los de tamaño intermedio como el inaugurado en Alemania, lo que permite cubrir un amplio rango energético del espectro de los rayos cósmicos.
Los rayos gamma contienen valiosa información de los sucesos astrofísicos donde se produjeron, muy energéticos: supernovas, sistemas de estrellas binarios, púlsares o núcleos activos de galaxias. Uno de los mejores candidatos a ser observado por CTA es el agujero negro masivo más cercano que se conoce, el que alberga el centro de nuestra propia galaxia, donde se producen rayos gamma de muy alta energía.
Los expertos calculan que CTA mejorará hasta un factor 10 la sensibilidad de los telescopios Cherenkov existentes en la actualidad, descubriendo en torno a 1.000 nuevas fuentes astrofísicas con mayor precisión. Además de mejorar la comprensión de los mecanismos que generan la radiación gamma, CTA también pone sus ojos en la detección de la materia oscura, que compone más del 80% de la materia del Universo y aún no ha sido detectada experimentalmente.

Fuente: CPAN

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