Re: FORO-CIENCIA

El arte de la escritura magnética



Científicos del Institut Català de Nanotecnologia, ICREA y la Universidad Autónoma de Barcelona, en colaboración con investigadores franceses, han desarrollado un nuevo método de grabación de datos magnéticos más rápido y que consume menos energía que los actuales. El avance, que se basa basado en el uso de la nanotecnología, puede ayudar a mejorar las memorías de los futuros ordenadores.
Los ficheros de ordenadores que nos permiten guardar películas, almacenar fotos, y modificar cualquier tipo de texto o bases de datos no son más que secuencias de bits digitales en forma de “0” o de “1”. La tecnología de los ordenadores a día de hoy se basa en la habilidad de escribir, leer y almacenar información digital de la manera más eficaz posible. En un disco duro esto se hace grabando la información en una capa fina de material magnético, como por ejemplo el cobalto, de manera que un dominio magnético orientado “up” se representa con un “1” y un dominio magnético orientado “down” se representa con un “0”.
El tamaño de esos bits ha disminuido a día de hoy hasta niveles de decenas de nanómetros, lo cual nos permite almacenar un Terabyte de datos en un disco de tan sólo 4 centímetros cuadrados de superficie. La miniaturización de los bits, por otra parte, conlleva muchos problemas que físicos e ingenieros de todo el mundo se esfuerzan por solucionar apremiados por la exigente demanda del mercado de IT. El proceso de escritura de los bits magnéticos tiene que ser rápido, consumir poca energía, y ser capaz de controlar los bits uno a uno sin error.
Tal como se describe esta semana en la revista Nature, un equipo de investigadores del Institut Català de Nanotecnologia, ICREA y la Universitat Autònoma de Barcelona, Mihai Miron, Kevin Garello, y Pietro Gambardella, en colaboración con el instituto SPINTEC de Grenoble en Francia, ha descubierto un nuevo método de grabación de datos magnéticos que cumple con todos estos requisitos.
Actualmente, la grabación de datos se hace utilizando campos magnéticos producidos por bobinas, una técnica con muchas limitaciones en cuanto a consumo de energía y miniaturización. La nueva técnica elimina el uso de campos magnéticos exteriores remplazándolos por la simple inyección de una corriente eléctrica paralela al plano de un bit magnético, una manera extremadamente simple y reversible de escritura de elementos de memoria. La clave de este nuevo efecto de conmutación radica en la particular estructura cristalina de los bit magnéticos, donde dos interfaces distintas, una de platino y otra de oxido de aluminio, inducen un campo eléctrico a través de una capa magnética de cobalto de menos de un nanómetro de grosor.
Debido a sutiles efectos relativísticos, los electrones que se inyectan en la capa de cobalto perciben este campo eléctrico como un campo magnético, que actúa a su vez sobre su magnetizacion y la del cobalto. Dependiendo de la intensidad de la corriente y de la dirección de la imanación del bit, los electrones pueden inducir un campo magnético eficaz, interno al cobalto, que sea lo suficientemente fuerte como para invertir la dirección de la imanación; es decir, cambiar de “0” a “1” o viceversa.
El equipo de investigadores ha demostrado que este efecto funciona de manera fiable a temperatura ambiente utilizando pulsos de corriente de duración inferior a los 10 nanosegundos en bits magnéticos de 200 x 200 nanómetros cuadrados de dimensión. Además, no hay limitaciones para fabricar bits más pequeños o utilizar pulsos de corriente aun más rápidos.
No se ha desarrollado a día de hoy una teoría física capaz de explicar este nuevo efecto, pero sí que el fenómeno ofrece muchas posibilidades en campos como el de las memorias magnéticas de acceso aleatorio (en Ingles, MRAM). Mientras que las memorias RAM estándar necesitan actualizarse cada pocos milisegundos, las MRAMs pueden almacenar datos de forma permanente y permitir, por ejemplo, encender instantáneamente un ordenador y ahorrar energía.
Una ventaja adicional de este efecto es que el proceso de escritura es más eficaz cuanto más “duro” sea el material magnético. Este aspecto es contrario a la intuición, dado que por definición es más fácil invertir la imanación de los materiales magnéticos “blandos” y tienen la ventaja añadida que los materiales magnéticos “duros” pueden escalarse hasta tamaños nanométricos sin perder sus propiedades magnéticas lo que permite aumentar la densidad de almacenamiento de datos manteniendo la capacidad de escritura. Estos resultados han dado lugar a tres patentes relacionadas con la fabricación de dispositivos magnéticos lógicos y de almacenamiento. (Fuente: ICN)

La evolución de los huesos parietales se relaciona con cambios cerebrales en el género 'Homo'



Según un estudio del CENIEH, la particular curvatura de la superficie parietal en el Homo sapiens se relaciona con la evolución de las áreas cerebrales, que en nuestra especie podrían haber impulsado un cambio importante en la organización neural y cognitiva.
Un análisis métrico de las proporciones y de las variaciones de los huesos parietales del género humano, titulado “A bivariate approach to the variation of the parietal curvature in the genus Homo”, evidencia cambios anatómicos en la organización de los huesos parietales en nuestra propia especie, asociados a variaciones de las correspondientes áreas corticales.
El trabajo se acaba de publicar en la revista Anatomical Record y su investigador principal es Emiliano Bruner, responsable del Grupo de Paleoneurobiología de Homínidos del Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH).
Como explica Bruner, la especie humana moderna se caracteriza para una geometría del cerebro más esférica, asociada sobre todo a la morfología de los huesos parietales, que forman la parte posterior de la bóveda craneal. En su trabajo se cuantifica la particular curvatura de la superficie parietal en Homo sapiens a nivel endocraneal, esto es, a nivel  de la corteza cerebral. La forma y el desarrollo de estos componentes neurocraneales se relacionan con la evolución de las respectivas áreas cerebrales, los lóbulos parietales, que en nuestra especie podrían haber impulsado un cambio importante en la organización neural y cognitiva.
En este estudio han participado también el científico Ralph Holloway de la Universidad de Columbia, de Nueva York, padre histórico de la Paleoneurología de  Homínidos; y José Manuel de la Cuétara, investigador del CENIEH. (Fuente: CENIEH)

La Juno ya vuela hacia Júpiter



El más potente cohete Atlas-V (551), despegó el 5 de agosto desde la base de Cabo Cañaveral, en Florida, llevando a bordo a una nueva sonda de la NASA, la llamada Juno, pensada para investigar el planeta Júpiter.
El lanzamiento ocurrió a las 16:25 UTC (después de unos minutos de retraso por motivos técnicos), y sirvió para acelerar al vehículo hasta la velocidad de escape. Previamente, la etapa superior Centaur actuó para llevar al conjunto hasta una órbita baja de unos 110 km. Tras “costear” durante media hora, volvió a ser activada durante 9 minutos para alcanzar la velocidad definitiva.
La nave, que fue instalada sobre su cohete hace varios días, y finalmente llevada a la rampa de despegue, inicia así un viaje de varios años hacia su objetivo. Está prevista su llegada a Júpiter en julio de 2016, momento en que usará su sistema de propulsión para situarse en una órbita específica que pasará por encima de los polos del planeta.
A diferencia de una misión precedente, la Galileo, que usó una órbita ecuatorial para poder desplazarse en el mismo plano que los múltiples satélites de Júpiter y así poder fotografiarlos e investigarlos, la Juno sólo está interesada en el propio planeta, por lo que su trayectoria de trabajo ha sido diseñada para una cobertura completa de su superficie gaseosa. Durante 33 órbitas (un año), la nave estudiará el interior del gigante, su atmósfera, sus auroras, sus campos magnético y gravitatorio, etc. Después, será enviada a su destrucción.
La ventana de lanzamiento, el periodo óptimo para enviar la nave hacia Júpiter, se prolongaba desde el 5 al 26 de agosto. Pasado este tiempo, si no se hubiese producido el despegue la operación habría tenido que ser pospuesta durante muchos días.
El programa de la sonda está dirigido por el Jet Propulsion Laboratory. La nave fue construida por la empresa Lockheed Martin Space Systems y pesa 3.625 kg. A diferencia de la Galileo, no utilizará un sistema de provisión energética por radioisótopos, sino que transporta paneles solares muy avanzados, todo un récord debido a la distancia respecto a nuestra estrella y la escasa luz que de ella llega hasta Júpiter. La sonda se estabiliza mediante rotación (3 rpm). Girará alrededor del planeta a una distancia mínima de unos 5.000 km, en una órbita muy elíptica pensada para evitar la radiación joviana. Necesitará unas dos horas para sobrevolar consecutivamente los dos polos. En ese tiempo, la rotación de la nave permitirá efectuar 400 barridos de la superficie mediante sus instrumentos.
La Juno lleva algunos elementos conmemorativos a bordo. Lleva tres figuritas proporcionadas por LEGO y que representan a Galileo Galilei, el dios romano Júpiter y su mujer Juno, todo ello para inspirar a los niños en el interés por la ciencia. Además, transporta una placa dedicada a Galileo, el científico italiano, descubridor de sus cuatro lunas principales. La placa ha sido proporcionada por la Agencia Espacial Italiana y mide 71 por 51 mm, pesando sólo 6 gramos. La placa contiene unas palabras del propio Galileo cuando observó el planeta.
La misión Juno (Jupiter Near-polar Orbiter) pertenece al programa New Frontiers de la NASA.

Misteriosos flujos oscuros brotan en verano en las laderas de Marte




El Orbitador de Reconocimiento de Marte (MRO) ha detectado que en algunas laderas del planeta rojo aparecen unas extrañas manchas oscuras en verano y que luego se desvanecen en invierno. Según los científicos, que presentan el descubrimiento esta semana en Science, flujos estacionales de agua salobre podrían estar detrás del fenómeno.
La comunidad científica considera muy probable que el agua fluyera por Marte hace millones de años, pero no hay consenso sobre si todavía hoy permanece en estado líquido en alguna región del planeta. Ahora un equipo de investigadores estadounidenses ha identificado unos rasgos nuevos sobre la superficie marciana que podrían estar relacionados con movimientos de agua salobre, aunque todavía no hay pruebas definitivas.
Durante el verano marciano crecen y descienden por algunas laderas unas líneas oscuras con forma de dedo, que después se retraen y desaparecen en invierno. El equipo que las ha descubierto las ha denominado “líneas de ladera recurrentes” (RSL, por sus siglas en inglés), que se desarrollan bajo los escarpes y bordes de cráteres de impacto del planeta rojo, generalmente en pendientes orientadas hacia el ecuador.
Las RSL son estrechas, de 0,5 a 5 metros, y aparecen en laderas con una inclinación de entre 25 y 40°, según el artículo que publica Science. Las imágenes de estas estructuras se han tomado con el experimento científico de imágenes de alta resolución HiRISE del Orbitador de Reconocimiento de Marte (MRO) de la NASA.
Las fotografías captadas con el orbitador cubren gran variedad de latitudes y abarcan un periodo de aproximadamente tres años marcianos. Los científicos han confirmado siete sitios en latitudes medias del hemisferio sur donde surgen las manchas desde finales de primavera hasta principios del otoño.
"La mejor explicación que tenemos hasta ahora para estas observaciones es el flujo de agua salobre, aunque este estudio no lo prueba", reconoce Alfred McEwen, investigador  de la Universidad de Arizona (EE UU) y autor principal del trabajo. 
El equipo ha considerado varias explicaciones posibles para el fenómeno y esa es la que proponen de momento. El agua salobre podría ser la responsable ya que quizá permanezca líquida a las temperaturas que estas laderas alcanzan durante la temporada de verano. En cualquier caso, el mecanismo exacto y la fuente de donde procede el agua se desconocen.
Las RSL aparecen y se alargan a finales de primavera y verano en latitudes situadas de 48 °S a 32 °S con orientación preferente hacia el ecuador.  En esas zonas y durante ese tiempo la temperatura de la superficie marciana está entre 250 a 300 K (de -23 a 27 º C aproximadamente). Los científicos también han encontrado líneas similares en otras latitudes, pero todavía no está claro si cambian de la misma forma a lo largo de las estaciones. (Fuente: SINC)

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Un giro completo de Vesta

Los astrónomos han unido sucesivas imágenes tomadas por la sonda Dawn de la superficie del asteroide Vesta y ello ha permitido hacer un seguimiento durante una revolución completa del astro. (Fuente: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

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La colisión de una “lunita” puede explicar la asimetría de la Luna




La cara oculta de la Luna es mucho más accidentada que la visible y, además, presenta una composición química diferente. Según un modelo de dos investigadores de la Universidad de California (EE UU) la explicación podría estar en un antiguo choque con otra luna menor, que pudo haber acompañado a la actual durante millones de años.
El rasgo geológico más notable de la Luna es la dicotomía que existe entre los dos hemisferios: el lado visible y más próximo es bajo y plano, dominado por mares volcánicos, mientras que la cara oculta es montañosa y repleta de profundos cráteres.
El origen de las tierras altas del lado no visible ha sido objeto de debate entre la comunidad científica desde la primera vez que se midió la Luna. Las explicaciones que se han planteado van desde posibles variaciones por el calentamiento mareal hasta bombardeos asimétricos en la superficie lunar.
Ahora, los investigadores Martin Jutzi y Erik Asphaug de la Universidad de California-Santa Cruz (EE UU) publican esta semana en Nature que una colisión a baja velocidad con una “lunita” o luna compañera más pequeña pudo formar las tierras altas de la cara oculta.
Los científicos presentan simulaciones numéricas de la colisión que, en líneas generales, reproducen las diferencias de terreno y composición química entre la cara que vemos  y el lado oscuro lunar. La corteza del lado visible, además de ser más fina, presenta una concentración característica de potasio, elementos de tierras raras y fósforo.
La colisión entre los dos cuerpos se llevaría a cabo a una velocidad relativamente baja, unos 2,4 km/s,  lo que conduciría a la acumulación del material desde la “lunita” a la Luna, en lugar de formarse un gigantesco cráter.
En las simulaciones, el impacto produce una capa de acreción (adición de material) hemisférica en consonancia con la dimensión que tienen las tierras altas del lado oscuro, y también desplaza el "océano de magma" del subsuelo hacia el hemisferio opuesto. Esto ofrece una explicación de las concentraciones químicas detectadas en la corteza de la cara visible.
 El estudio plantea que las dos lunas se pudieron formar al mismo tiempo a partir de un disco protolunar, y que pudieron compartir su órbita durante decenas de millones de años antes de chocar. Las colisiones simuladas contemplan una “lunita” con el 4% de la masa lunar. (Fuente: SINC)

Los colores que ven los pájaros son muchos más que los de su plumaje




Los brillantes colores de los pájaros han inspirado a poetas y deleitado a los amantes de la naturaleza, pero los propios pájaros son capaces de ver muchos más colores y tonalidades que los humanos.
Los científicos han especulado durante años sobre cómo los pájaros desarrollaron sus colores, pero un nuevo estudio es el primero en el que se ha explorado la capacidad de las propias aves para ver esos y otros colores.
Las aves tienen conos en su retina que son sensibles al espectro ultravioleta, de modo que pueden ver colores que son invisibles para los humanos.
El equipo de Richard Prum, de la Universidad de Yale, y Mary Caswell Stoddard, de la Universidad de Cambridge, ha analizado la cuestión de por qué los pájaros aún no han desarrollado la capacidad de producir, por ejemplo, dos colores ultravioletas claramente distintos en sus plumas, que resultarían invisibles para los humanos pero bien perceptibles para los pájaros.
No está claro por qué los colores del plumaje de los pájaros se limitan al conjunto actual. Quizá los colores extra, fuera del alcance visual humano, son imposibles de crear con los mecanismos bioquímicos de las aves, o bien pueden resultar desventajosos para los pájaros por otros motivos.
Las aves pueden crear sólo de un 26 a un 30 por ciento de los colores que son capaces de ver, pero, tal como matiza Prum, eso no quiere decir que la paleta de colores de las aves no pueda evolucionar con el paso del tiempo e incorporar nuevos colores.

El desarrollo de la vista del feto en la oscuridad del útero




La configuración exacta de nuestro sistema visual depende de un patrón de actividad espontánea en el cerebro que se da mucho antes del nacimiento, según indica un nuevo estudio. En el desarrollo de la vista, no intervienen sólo los genes. Lo que sucede dentro del útero resulta crucial.
Durante mucho tiempo se ha debatido sobre cuánto influye la herencia genética, y cuánto el entorno, en el desarrollo de los circuitos neuronales.
Los científicos saben ahora que los genes proporcionan los planos básicos para el desarrollo inicial del cerebro, y que las conexiones entre las células cerebrales se ajustan con precisión más tarde, en otra fase del desarrollo.
Pero, ¿cómo la experiencia influye en la configuración del sistema visual en los mamíferos, que tienen períodos de gestación relativamente largos durante los cuales el feto nunca tiene estimulación visual? En otras palabras, si la experiencia influye en el desarrollo neuronal, es difícil explicar cómo la visión se vería afectada antes del nacimiento, ya que el feto no ve nada en el útero.
La respuesta a ese enigma al parecer se encuentra en un patrón espontáneo de actividad neuronal generada por el propio cerebro.
El equipo de Michael Crair, profesor de Investigación de la Visión en la Escuela de Medicina de la Universidad de Yale, ha descubierto que ese patrón de actividad espontánea en la retina en desarrollo desempeña un papel crucial en el desarrollo del sistema visual. No sólo los genes u otros factores intervienen en el proceso.
Eso significa que las perturbaciones ambientales que actúen contra ese y otros patrones neuronales durante el desarrollo pueden ser perjudiciales para la formación de los circuitos neuronales.
Por ejemplo, es posible que la exposición a la nicotina tenga una influencia negativa en la conectividad neuronal del cerebro de un niño, incluso en el útero.