martes, agosto 24, 2010

La desintegración radiactiva y un extraño efecto solar

En ciencia, nunca está dicha la última palabra… por suerte.

Como sucede a menudo, cuando los científicos investigan en busca de alguna respuesta específica, se encuentran con algo totalmente nuevo e inesperado. Y en este caso, la novedad afecta una de esas cosas muy firmes y establecidas, como es la velocidad de desintegración natural de los elementos radiactivos.

Hasta ahora, esa velocidad era considerada absolutamente constante para cada isótopo de un elemento dado, y se utilizaba por ejemplo para la medición del tiempo transcurrido en la formación de una roca o en la construcción de un puente de madera, e incluso en el cálculo de la dosis de radiación que recibe un paciente en el tratamiento médico del cáncer.

Ahora, un artículo de la universidad de Stanford da cuenta de un hallazgo tan inesperado como removedor y que cuestiona esa presunción que ya se consideraba totalmente firme.
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Estructura interna del Sol
© Windows To The Universe

Todo comienza con la búsqueda de nuevos procesos para la generación de números aleatorios. Series de estos números son utilizadas para una gran variedad de cálculos científicos, pero son difíciles de producir ya que los procesos comúnmente utilizados influyen en el resultado obtenido.

Ephraim Fischbach, un profesor de física de la universidad de Purdue estaba investigando la velocidad de desintegración radiactiva de varios isótopos con el fin de utilizarla para la generación de números aleatorios sin ninguna influencia humana. Por ejemplo, un trozo de cesio-137 se desintegrará, en su conjunto, a una velocidad constante, pero los átomos individuales contenidos en ese trozo se desintegrarán con un patrón aleatorio, totalmente impredecible (en realidad lo que se mide es su velocidad de semi-desintegración, es decir, el período necesario para que la mitad de una cantidad del isótopo considerado se desintegre formando uno o más isótopos diferentes). Por lo tanto, el conteo de los “ticks” aleatorios de un contador Geiger colocado cerca del trozo de cesio podría ser utilizado para la generación de esas series de números aleatorios.

Cuando los investigadores examinaron los datos publicados sobre la velocidad de semi-desintegración de isótopos específicos para comparar con sus resultados, descubrieron que no concordaban con las velocidades que ellos habían medido, algo muy extraño para una constante física.

Al chequear sus datos con los del Laboratorio Nacional de Brookhaven en Long Island, EE.UU., y con los del Instituto Federal Físico y Técnico de Alemania, se encontraron con algo aún más sorprendente: la observación prolongada de la velocidad de semi-desintegración del silicio-32 y del radio-226 parecía mostrar una variación estacional. La desintegración se producía en forma ligeramente más veloz en invierno que en verano.
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Desintegración natural de un núcleo de radio. Al emitir una particular alfa, se convierte en un núcleo de radón.
© www.eng.utoledo.edu
Inicialmente se supuso que era algún problema con el equipo utilizado para las mediciones, inducido por los cambios de estación que eran acompañados con cambios en la temperatura y en la humedad. Como dijo Peter Sturrock, profesor emérito de física aplicada en Stanford y experto en los mecanismos internos del Sol, “todos pensaron que debían ser errores experimentales, porque todos creíamos que las velocidades de semi-desintegración eran constantes”.

Pero el 13 de diciembre de 2006 el Sol proporcionó una clave que resultó ser crucial, cuando lanzó hacia la Tierra una corriente de partículas y de radiación. En esos momentos el ingeniero nuclear Jere Jenkins, de Purdue, se encontraba midiendo la velocidad de semi-desintegración del manganeso-54, un isótopo de vida corta utilizado para diagnósticos médicos, y notó que esa velocidad disminuía ligeramente durante la llamarada, una caída que comenzó aproximadamente un día y medio antes que la llamarada. Algo producido por el Sol estaba afectando a los isótopos radiactivos en la Tierra. Pero, ¿qué podría ser?

Las anomalías detectadas por Jenkins ocurrieron en mitad de la noche en Indiana, lo que indicaba que lo que fuera había atravesado toda la Tierra para llegar a los instrumentos del científico.

Jenkins y Fischbach dedujeron que los posibles culpables eran los neutrinos solares, partículas casi sin peso que tienen la particularidad de viajar casi a la velocidad de la luz atravesando todo el mundo físico (planetas, rocas, océanos y seres vivos – incluidos nosotros) sin tener virtualmente ninguna interacción con nada.

Estudios posteriores reforzaron este argumento, puesto que las anomalías parecían estar sincronizadas con la órbita elíptica de la Tierra, oscilando mientras nuestro planeta se acercaba (recibiendo así más neutrinos) y después se alejaba del Sol.

Cuando Sturrock se enteró del descubrimiento de los investigadores de Purdue, recordó que la intensidad de los neutrinos solares que llegaban a la Tierra varía regularmente, a medida que el propio Sol gira sobre sí mismo y nos va mostrando “caras” diferentes, algo así como una versión más lenta de las luces de una ambulancia. De modo que aconsejó a los científicos de Purdue que buscaran evidencia de cambios en las velocidades de desintegración que acompañaran a la rotación solar. “Eso fue lo que sugerí, y eso es que hicimos”, comentó Sturrock.

Al re-examinar los datos de Brookhaven, los científicos descubrieron un patrón recurrente de 33 días. Algo sorprendente, ya que la mayoría de las observaciones del Sol muestran un patrón de 28 días, el período de rotación de la superficie solar. ¿La explicación? Aparentemente, el núcleo del Sol (que es donde las reacciones nucleares producen los neutrinos) gira más lentamente que la superficie que observamos.

Así, toda la evidencia apunta a que nuestra estrella está influyendo sobre los radio-isótopos terrestres.

Claro que todavía queda una gran pregunta sin responder: nadie sabe cómo es que los neutrinos podrían interactuar con los materiales radiactivos para cambiar su velocidad de desintegración.

Fischbach dice que “no tiene sentido, según nuestras ideas convencionales”, y Jenkins agrega que “lo que estamos sugiriendo es que algo que no interactúa con nada está cambiando algo que no puede ser cambiado”.
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Profesor emérito Peter Sturrock
© L A Cicero
Sturrock está de acuerdo, y comenta: “los teóricos comienzan a decir ¿qué sucede aquí? Pero eso es lo que indica la evidencia. Es un reto para los físicos y para los estudiosos del Sol”.

Si esta relación aparente entre las llamaradas solares y las velocidades de desintegración probara ser cierta, el descubrimiento podría llevar a un método de predecir esas llamaradas antes de que ocurrieran, lo que a su vez ayudaría a prevenir el daño a satélites y a las redes eléctricas, y también a salvar las vidas de los astronautas en el espacio.

Por otro lado, la misteriosa partícula causante del fenómeno podría no ser un neutrino. “En ese caso sería algo que no conocemos, una partícula desconocida emitida también por el Sol y que tuviera ese efecto, y eso sería algo más notable aún”, finalizó Sturrock.

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martes, agosto 10, 2010

Gabriela Mistral que estás en los cielos

Imágenes celestes: Nebulosa NGC 3324 en Carina

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Nebulosa Gabriela Mistral, o NGC 3324
© SSRO
Localizada en el hemisferio sur, NGC 3324 se encuentra en la esquina noroeste de la gigantesca nebulosa austral de Carina (NGC 3372), hogar de la activa y explosiva estrella Eta Carinae, de algunos cúmulos estelares como Trumpler 14  y de varias nebulosas más pequeñas, como la que estamos visitando en este artículo.

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Gabriela Mistral (1889-1957)
© astrosurf.com
Todo el Complejo de la Nebulosa de Carina se ubica a una distancia de unos 7 500 años-luz, en la dirección de la constelación de Carina (La Quilla), conformando una región de intensa formación estelar con franjas oscuras de polvo frío que divide el resplandeciente gas nebular que rodea sus muchos cúmulos de estrellas, y contiene más una docena de estrellas con masas que son al menos 50 o 100 veces superiores a la de nuestro Sol.

NGC 3324 no solamente es bella sino que además, como sucede con muchas otras nebulosas, sus caprichosas formas adquieren, desde nuestro punto de vista terrestre, algunos rasgos que encienden nuestra imaginación. Por eso, NGC 3324 recibe también el nombre de Nebulosa Gabriela Mistral, debido a su notable parecido con el perfil de la poetisa chilena ganadora del Premio Nóbel en 1945 que nació y creció en la región de Elqui, hogar también de los observatorios astronómicos profesionales de Cerro Tololó, Cerro Pachón y Cerro Morado.

Otras fotografías sobre el interior de la misma Nebulosa Gabriela Mistral, así como de su ubicación dentro del Complejo de Carina, pueden encontrarse en otro artículo de este blog.

SSRO
Ubicado en New Mexico Skies y en CTIO (Cerro Tololo, Chile), el observatorio SSRO (Star Shadows Remote Observatory = Observatorio Remoto Sombras Estelares) es un esfuerzo cooperativo de astro-fotografía operado por Lewis Garrett, Jacob Gerritsen, Rick Gilbert, Jack Harvey, Steve Mazlin, Michael Smith, Teri Smoot, y Daniel Verschatse. La reproducción comercial de sus imágenes puede realizarse únicamente con la autorización escrita de SSRO.

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Enlace con el artículo original de SSRO: aquí
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domingo, agosto 08, 2010

Nueva hipótesis para el origen de la vida

Quizás el libro de la vida comenzó a escribirse en páginas de mica

¿Cómo comenzó la vida en la Tierra? Para la ciencia, la pregunta es por lo menos tan antigua como Darwin, quien elucubraba con alguna pequeña charca cálida mientras meditaba en sus misterios.

Las respuestas han sido muchas, pero hasta ahora ninguna de ellas ha logrado una aceptación más o menos unánime. Por eso, seguimos buscando, y ahora tenemos otra que quizás nos aproxime un poco más a la resolución del misterio original.

Un artículo de la NSF (National Science Foundation = Fundación Nacional de Ciencias) de los EE.UU. informa sobre una hipótesis presentada por Helen Hansma, de la Universidad de California, Santa Bárbara. Si esa idea es correcta, la vida pudo haberse originado entre hojas de mica dispuestas como las páginas de un libro.

La hipótesis de la “vida entre las hojas”, originalmente presentada en 2007, es descrita en su totalidad en un artículo presentado por Hansma en el número del 7 de septiembre de 2010 de la revista “Journal of Theoretical Biology”.

Según ella, los compartimientos que comúnmente se forman entre las capas de mica, un mineral común que se fractura en hojas delgadas, pudo haber cobijado a las biomoléculas progenitoras de las futuras células.

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Diagrama de biomoléculas (color negro) uniéndose y evolucionando entre hojas de mica (color verde), en un océano primitivo.
© Helen Greenwood Hansma, University of California, Santa Barbara

En un medioambiente física y químicamente correcto que les permitiera evolucionar mientras estaban protegidas, estas moléculas podrían haberse reorganizado hasta formar células. Los trozos de mica incrustados en rocas podrían haber proporcionado este ambiente, ya que:

1) Los compartimientos de mica podrían haber alojado, aislado y protegido a las moléculas, permitiéndoles a la vez moverse las unas hacia las otras hasta unirse y formar grandes moléculas orgánicas. Incluso podrían haber servido como plantillas para la creación una forma de vida compartimentada, tal como las células que conocemos.

2) Las hojas de mica se mantienen unidas gracias al potasio. Si la mica hubiera transferido este potasio a las células en evolución, esto podría explicar los altos niveles de ese elemento que hoy encontramos en nuestras células.

Las superficies de mica resultan hospitalarias para las células vivas y para todas las grandes clases de biomoléculas, como las proteínas, los ácidos nucleicos, los carbohidratos y los lípidos, y como su hipótesis es consistente con otras hipótesis que proponen que la vida se originó como ARN (ácido ribonucleico), vesículas grasas o metabolismos primitivos, Hansma cree que un “mundo de mica” pudo haber albergado a cualquiera de estos tipos de progenitores posibles.

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Helen Greenwood Hansma
© NSF
Según la científica, la mica podría haber sido un mejor sustrato para el desarrollo de las células que otros minerales que también han sido propuestos para cumplir ese papel. Probablemente, esos otros minerales podrían haberse tornado intermitentemente demasiado secos o demasiado húmedos como para sostener la vida. En cambio, los espacios entre las capas de mica habrían tenido probablemente ciclos de sequedad/humedad más limitados que podrían haber sostenido vida sin alcanzar extremos letales.

Además, y a diferencia de otros tipos de arcillas que han sido consideradas como superficies potenciales para los orígenes de la vida que responden al agua hinchándose, la mica resiste la hinchazón ofreciendo un medioambiente relativamente estable. Sus hojas son tan delgadas (un nanómetro) que hay un millón de ellas en una pieza de un milímetro.

La científica dice que “podría haber sido un buen lugar para el origen de la vida, protegida dentro de esas pilas de hojas que pueden moverse hacia arriba y hacia abajo en respuesta a los flujos de agua, lo que podría haber suministrado la energía mecánica para la creación y la ruptura de enlaces químicos”.

Hansma resume así su hipótesis: “La mica proporcionaría suficiente cobijo y estructura como para que las moléculas evolucionaran, acomodando a la vez la naturaleza dinámica y siempre cambiante de la vida”.

Por otro lado, es un mineral muy antiguo. Se estima que algunas micas tienen más de cuatro mil millones de años de edad. La biotita, por ejemplo, ha sido encontrada en regiones que contienen evidencia de las formas más primitivas de vida, que según se cree existieron hace unos 3 800 millones de años.

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El árbol de la vida.
© Gustav Klimt

sábado, agosto 07, 2010

La “Cara de Marte” vista de cerca

Una buena imagen vale más que mil teorías.

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Cydonia, Marte, 2007: así es la “Cara de Marte”.
© NASA/JPL/University of Arizona
A la izquierda podemos ver una fotografía que seguramente no encontraremos en las tapas de los tabloides cuando pasemos frente a un estanco. Esta es la famosa “Cara de Marte”, y es la imagen más cercana obtenida hasta ahora de esta forma del terreno, capturada por la mejor cámara marciana que hayamos tenido, la HRISE del MRO (Mars Reconnaissance Orbiter = Orbitador de Reconocimiento de Marte). Ciertamente, luce como la parte superior de una meseta… y eso es exactamente lo que es.

Este rasgo del terreno en la región de Cydonia, en Marte, es muy probablemente una cúpula de lava que ha creado una meseta o colina plana aislada.

Comparemos ahora esta fotografía con la imagen original (izquierda,más abajo) obtenida por el orbitador Viking en 1976 y que creó tanto furor, incluyendo toda una nueva cultura de teorías conspirativas, libros, programas televisivos e incluso una película. ¡Vamos!, es apenas una colina.

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Primera fotografía de la “Cara” en 1976
© NASA
Las cámaras del Viking tenían una resolución mucho menor que la HIRISE y la fotografía mostraba una geometría lumínica diferente, lo que hacía que pareciera un rostro. Sí, ciertamente, en esta imagen parecía una cara.

Pero las cosas no son siempre lo que parecen, especialmente con baja resolución y mala luz.

Abajo podemos ver, lado a lado, la imagen original junto a imágenes más nuevas y mejores, capturadas por la MRC (Mars Orbiter Camera = Cámara Orbitadora de Marte) del Mars Global Surveyor (Reconocedor Global de Marte) (que tomó fotografías de la región de Cydonia en 1998 y en 2001). Ahora HIRISE, que muestra un increíble detalle desde unos 300 kilómetros por sobre la superficie, ha establecido un nuevo récord.

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La “Cara de Marte” fotografiada por Viking en 1976 y por el Mars Global Surveyor en 1998 y 2001.
© NASA

Lamentablemente, todavía hay mucha gente que se aferra a la noción de una cara en Marte.

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Senderismo en Marte
© NASA/Jim Garvin
Y aquí, a la izquierda, vemos una de mis imágenes favoritas.

Jim Garvin, quien es actualmente el científico jefe de la Oficina Directiva de Ciencias y Exploración del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, creó un mapa potencial de senderismo en la “cara”, con la siguiente descripción:

“La extensión de la caminata es de aproximadamente 5,5 kilómetros, con una ganancia total de elevación de unos trescientos metros. Categorización: fácil al principio y en la sección media, con algunas secciones muy empinadas. Llevar mucha agua y oxígeno”.

Y si todavía fuera necesario algo más, en este enlace podemos disfrutar de una animación creada para Science@NASA con imágenes reales de la cara obtenidas por la nave Mars Express de ESA (la agencia espacial europea) que nos proporciona un viaje completo alrededor de la colina.

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Artículo original: “Extreme Close-Up of the Face on Mars”
Autora: Nancy Atkinson
Fecha: julio 28, 2010
Enlace con el artículo original:
aquí
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viernes, agosto 06, 2010

El Casco de Thor

Imágenes celestes: Nebulosa NGC 2359 en el Can Mayor

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Nebulosa NGC 2359, El Casco de Thor.
© SSRO

A unos 15 000 años-luz de distancia, en la dirección del Can Mayor, encontramos una burbuja interestelar de unos 30 años-luz de diámetro creada por el viento solar proveniente de una estrella que probablemente se convierta en supernova en un futuro relativamente cercano (astronómicamente hablando, claro).

Clasificada como NGC 2359, su aspecto parecido a un yelmo gigantesco adornado por penachos alados lo convierte en un objeto digno de un héroe y lo suficientemente poderoso como para haber recibido su nombre familiar de “El Casco de Thor”, el dios guerrero de la mitología nórdica.

La estrella central pertenece a un tipo conocido como Wolf-Rayet, y es una súper gigante muy caliente y masiva que se encuentra próxima al fin de su vida que en su agonía lanza al espacio un fuerte viento que barre a través de la nube de gas molecular que la rodea. El color verde-azul corresponde a la banda de emisión del oxígeno.

Esta hermosa fotografía fue obtenida desde Chile por uno de los integrantes del equipo de astrofotógrafos del observatorio SSRO, y puede encontrarse también en la página de APOD y en la de NOAO.

SSRO
Ubicado en New Mexico Skies y en CTIO (Cerro Tololo, Chile), el observatorio SSRO (Star Shadows Remote Observatory = Observatorio Remoto Sombras Estelares) es un esfuerzo cooperativo de astro-fotografía operado por Lewis Garrett, Jacob Gerritsen, Rick Gilbert, Jack Harvey, Steve Mazlin, Michael Smith, Teri Smoot, y Daniel Verschatse. La reproducción comercial de sus imágenes puede realizarse únicamente con la autorización escrita de SSRO.


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Artículo original: “Thor's Helmet, NGC 2359”
Fecha: marzo 30, 2010
Enlace con el artículo original:
aquí
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