Francis en ¡Eureka!: Tres posibles fragmentos del bólido de Tunguska

El audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, de Onda Cero Radio, ya está disponible. Sigue este enlace para escucharlo. Como siempre, una transcripción escrita con imágenes y enlaces a los artículos técnicos.

El evento de Tunguska ocurrió a las 7:17 de la mañana (hora local) del 30 de junio de 1908 en una región apartada de Siberia cerca del río ruso Tunguska. Hay muchas teorías que tratan de explicar lo que ocurrió, pero ¿cuál es la teoría más aceptada por la ciencia actual? Se cree que el evento de Tunguska fue causado por un meteoro que se quemó en la atmósfera terrestre de entre 50 y 80 metros de diámetro, que entró en la atmósfera a unos 20 km/s y con una inclinación entre 30 y 45 grados respecto a la horizontal. Lo más probable es que fuera un trozo de un cometa con una densidad similar a la del cometa Halley (unos 0,6 g/cm³), que quizás contuviera un núcleo rocoso más pequeño. La explosión ocurrió a entre 8 y 10 km de altura liberando una onda de choque que provocó grandes daños en un área de unos 2.000 kilómetros cuadrados (como la provincia más pequeña de España, Guipúzcoa). La explosión fue detectada por numerosas estaciones sismológicas de la época y por una estación barométrica (que mide la presión atmosférica) en el Reino Unido. Incendió y derribó cientos de miles árboles. La Primera Guerra Mundial y la Revolución Rusa de 1917 retrasaron la primera expedición científica de la Academia Soviética de Ciencias hasta 1921 (durante el gobierno de Lenin) dirigida por Vernadsky y Kulik que pretendía encontrar nuevos meteoritos para la colección de la Academia de Ciencias de Rusia. La expedición no alcanzó el epicentro y se repitió en 1927. Allí observaron árboles que estaban de pie, pero sin ramas ni hojas, a modo de postes de teléfono. Se cree que les podó la onda de choque expansiva de la explosión en la atmósfera. Sin embargo, nunca se encontraron meteoritos o fragmentos del supuesto meteoro, ni tampoco un cráter de impacto provocado por el mismo.

Esta semana ha sido noticia la publicación de tres meteoritos encontrados en la zona de Tunguska que podrían ser fragmentos del bólido. ¿Qué se sabe sobre estos nuevos meteoritos?Andrei E. Zlobin (del Museo Geológico del Estado de Vernadsky, de la Academia Rusa de Ciencias, en Moscú) publica en un famoso servidor por internet de artículos científicos llamado ArXiv que encontró en 1988 tres rocas similares a meteoritos que presentan rastros de fusión térmica y que podrían ser fragmentos del meteoro de Tunguska. La misión de Zlobin en la expedición a Tunguska de 1988 era estudiar el efecto del calor generado en la explosión del bólido en la corteza del tronco y de las ramas de los árboles de la región. Su estudio estimó que el pulso de calor en en los árboles fue entre 13 y 30 J/cm², capaz de quemar la corteza, pero no de fundir las piedras en el suelo. En la expedición se hicieron decenas de agujeros en la turba del suelo para buscar rocas fundidas. Entre el 24 y el 26 de julio de 1988, acamparon cerca de la orilla del río Khushmo y Zlobin, a título personal, buscó meteoritos en la zona de aguas poco profundas cerca de la orilla del río. Recogió más de 100 rocas con un peso total de 1,5 kg que fueron llevadas a Moscú. Entre esas rocas se han encontrado los nuevos tres meteoritos.

El nuevo artículo técnico es Andrei E. Zlobin, “Discovery of probably Tunguska meteorites at the bottom of Khushmo river’s shoal,” arXiv:1304.8070, 29 Apr 2013. Yo destacaría un artículo anterior que estudió las propiedades térmicas del impacto es Andrei E. Zlobin, “Quasi Three-dimensional Modeling of Tunguska Comet Impact (1908),” Planetary Defense Conference held on March 5-8, George Washington University, 2007 [pdf gratis].

Francis en ¡Eureka!: La cultura entre las ballenas jorobadas y otros animales

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El ser humano vive en sociedad y bajo cierta cultura, que nos influye desde que nacemos. Muchas veces se ha dicho que la educación cultural nos diferencia de los demás animales. ¿Hay cultura entre los animales? Las personas aprendemos unas de otras mucha información necesaria para nuestras vidas, pero además transmitimos esta información a nuestros descendientes en forma de acerbo cultural. Que un comportamiento sea natural o cultural no tiene nada que ver con el nivel de complejidad o la importancia de dicha conducta, sino sólo con el modo en que se trasmite la información necesaria para su ejecución. Los hábitos culturales se aprenden. La cultura está bien documentada en los chimpancés, de hecho, son animales muy culturales y no existe una cultura común de todos los chimpancés como especie. Cada grupo tiene sus propias tradiciones sociales, alimentarias, sexuales,  y por ello todos los intentos de reintroducir en la selva a los chimpancés criados en cautividad fracasan, porque desconocen la cultura del grupo de chimpancés silvestres en el que se incorporan. El problema es que demostrar la existencia de cultura en otros animales es muy difícil. Lo ideal sería estudiar un nuevo comportamiento desde su origen hasta su integración en todo el grupo. Por primera vez se ha logrado hacerlo con una técnica de alimentación en las ballenas jorobadas llamada “lobtail” o golpear con la cola.

Recomiendo leer a Karen Ravn, “Humans are not the only copycats. Imitation drives culture development in some monkey and whale species,” Nature News, 25 Apr 2013; el artículo técnico Jenny Allen, Mason Weinrich, Will Hoppitt, Luke Rendell, “Network-Based Diffusion Analysis Reveals Cultural Transmission of Lobtail Feeding in Humpback Whales,” Science 340: 485-488, 26 Apr 2013, y Erica van de Waal, Christèle Borgeaud, Andrew Whiten, “Potent Social Learning and Conformity Shape a Wild Primate’s Foraging Decisions,” Science 340: 483-485, 26 Apr 2013.

Francis en ¡Eureka!: Los Australopithecus sediba y su relación con los Homo

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La evolución de los humanos a partir de los australopitecos aún no está del todo clara. Se afirmó que Lucy, un Australopithecus afarensis, era el antecesor del género Homo. Se publica esta semana nuevos datos sobre lo que podría ser el eslabón entre los australopitecos y los humanos. Los humanos somos homínidos del género Homo que nos caracterizamos por caminar erguidos sobre dos pies, por tener un cerebro grande (en relación con los demás simios) y un dedo pulgar que nos permite manipular objetos. Los homínidos más antiguos son los Australopithecus (palabra que significa “simio sudafricano”) cuya antigüedad está entre hace unos 4 millones de años y unos 2 millones de años. Se cree que el género Homo evolucionó a partir de los Australopithecus, gracias a un esqueleto muy completo de una mujer joven descubierto en 1974 en Hadar, Etiopía, bautizado como Lucy (para algunos la “abuela de la humanidad”) que podía trepar a los árboles y caminar sobre dos pies. Tenía una capacidad craneana pequeña, de unos 680 centímetros cúbicos y una altura de un metro y 55 centímetros. Se cree que caminaba erguida y tenía capacidad prensil en sus manos. Se cree que sabía usar el fuego, pero no producirlo y se protegía en cuevas. Se cree que vivía de recolectar semillas, raíces, frutos y ocasionalmente comía carne.

Colección especial de artículos en la revista Science sobre los Australopithecus sediba. Resumen de los seis nuevos artículos por Lee R. Berger, “The Mosaic Nature of Australopithecus sediba,” Science 340: 163-165, 12 April 2013.

Francis en ¡Eureka!: El universo según el telescopio espacial Planck de la ESA

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En el programa del 30 de diciembre de 2012 auguramos que una de las grandes noticias de 2013 sería los datos sobre el fondo cósmico de microondas del telescopio espacial Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA). Esta semana se han publicado los primeros datos, ¿han sido tan revolucionarios como se esperaba? Para muchos de nosotros ha sido una decepción, pues los datos que podrían ser más revolucionarios no se han publicado aún. El telescopio espacial Planck mide la radiación de fondo cósmico de microondas con una precisión sin precedentes, pero el análisis de los fenómenos más sutiles, que experimentos anteriores no podían observar, está resultando más difícil de lo esperado. Los científicos responsables de la misión Planck han prometido nuevos datos para dentro de unos seis meses (sobre la polarización) y para dentro de un año (sobre los modos B), resultados muy importante para conocer los detalles de la inflación cósmica. Aún así,  los resultados publicados esta semana son muy interesantes.

Muchos oyentes se preguntarán, ¿qué es el fondo cósmico de microondas que observa el telescopio espacial Planck? Todo el mundo ha oído hablar de la teoría del big bang (o gran explosión). En los primeros instantes del universo no había átomos, que se formaron cuando el universo tenía unos 380 mil años y una temperatura promedio de unos 4000 Kelvin. El plasma de protones, de carga positiva, y electrones, de carga negativa, se transformó en un gas neutro de átomos de hidrógeno cuando éstos se combinaron y el universo se volvió casi transparente a la luz, como es hoy en día. El plasma era luminoso porque las partículas con carga eléctrica absorben y reemiten fotones (partículas de luz). El fondo cósmico de microondas es el resultado de la luz que llenaba el universo cuando tenía sólo 380 mil años. Esta luz era visible (con un color blanquiazul parecido al de un tubo fluorescente). Al enfriarse el universo, la temperatura de la radiación se redujo y ahora mismo es muy fría, de sólo 2,72 55 Kelvin (grados sobre el cero absoluto de temperatura). Se trata de fotones de microondas, con frecuencias entre 25 y 1000 GHz (los teléfonos móviles emiten microondas por debajo de los 2 GHz) [que corresponden a longitudes de onda entre 1 cm y 0,3 mm, más o menos]. Como curiosidad, alrededor del 1% de la nieve que se veía en los televisores de tubo de rayos catódicos, cuando no sintonizaban ningún canal, era fondo cósmico de microondas recogido por la antena del televisor.

Si el fondo cósmico de microondas se formó cuando el universo tenía 380.ooo años, ¿cómo es posible que nos dé información sobre los primeros instantes del big bang? El fondo cósmico de microondas es muy homogéneo e isótropo, mires hacia donde mires en el universo siempre parece igual. Pero por fortuna muestra unas pequeñísimas variaciones (llamadas anisotropías). La temperatura del fondo cósmico de microondas varía menos de 0,0005 Kelvin, es decir, entre 2,725 y 2,726 Kelvin. Estas variaciones tan pequeñas son las que se muestran en los mapas del fondo cósmico de microondas. Se cree que el origen de estas anisotropías son las fluctuaciones cuánticas primigenias del universo, que han sido amplificadas por la expansión cósmica. También hay fluctuaciones de primer plano debidas a la gravedad de la materia y la energía que existe ahora mismo en el universo; las galaxias, los cúmulos galácticos y otras grandes estructuras del universo afectan al fondo cósmico de microondas. Por ello podemos aprender muchas cosas sobre el universo primigenio y sobre el universo actual gracias al análisis del mapa del cielo en microondas que nos ha ofrecido el telescopio espacial Planck de la ESA.

Los nuevos datos indican que el universo es más viejo de lo que se pensaba. ¿Cómo se puede saber la edad del universo midiendo el fondo cósmico de microondas? Me gustaría aclarar que no es verdad que ahora sabemos que el universo es más viejo, como han dicho algunos medios. Los últimos datos del telescopio espacial Wilkinson MAP de la NASA indicaban que el universo tenía una edad de 13.772 millones de años con un error de 59 millones de años. La nueva medida del telescopio espacial Planck de la ESA indica que el universo tiene 13.798 millones de años con un error de sólo 37 millones de años. El nuevo valor de la edad del universo está dentro del margen de error de la medida anterior. Por tanto, no es correcto decir que el universo es ahora más viejo. Sólo podemos decir que ahora conocemos mejor la edad que tiene. Esta edad se obtiene aplicando la teoría de la relatividad de Einstein para explicar el “sonido” de las fluctuaciones del fondo cósmico de microondas. Igual que al escuchar música podemos saber qué instrumento musical la interpreta. Se puede analizar el espectro multipolar de la radiación cósmica y saber qué parámetros del universo la explican.

¿Qué sabemos ahora sobre el contenido de materia, materia oscura y energía oscura del universo? Quizás el resultado más sorprendente de Planck ha sido un cambio en las proporciones del contenido del universo actual. En concreto, contiene menos energía oscura de lo que se pensaba. Sólo el 68,3% del universo es energía oscura, cuando hace una semana se creía que era el 71,4%. Por tanto, la cantidad de materia ha crecido. Hoy sabemos que el contenido de materia oscura del universo es del 26,8%, cuando hace una semana se creía que era del 24%, y el materia ordinaria (lo que los físicos llamamos materia bariónica) también ha crecido hasta un 4,9% del universo. No son cambios muy grandes, pero el error experimental en los nuevos valores es mucho más pequeño, luego son valores mucho más fiables. Además, ahora sabemos que hay sólo 3 tipos de neutrinos. Medidas anteriores del fondo cósmico de microondas habían sugerido que podría haber un cuarto tipo, un neutrino estéril, pero la nueva medida de Planck lo descarta de forma definitiva. Más aún, Planck indica que la suma de las masas de los neutrinos es menor de 0,23 eV (aunque no impone un límite inferior). 

¿Se ha observado algo anómalo o inesperado sobre el universo? El telescopio espacial WMAP observó una anomalía en el fondo cósmico de microondas llamada con el curioso nombre de “eje del mal” y una mancha fría en la dirección de la constelación de Eridanus, llamado “punto frío de Eridanus”. Muchos expertos pensaban que era un error instrumental de WMAP y que el telescopio espacial Planck no observaría la misma anomalía. Sin embargo, para sorpresa de todos, estas dos anomalías también se observan en los nuevos datos. Estas anomalías podrían indicar que hay algo sobre el universo a gran escala que aún no entendemos bien.  Sin embargo, muchos físicos creen que no es algo preocupante porque estas anomalías están cerca del plano de la eclíptica (el plano del sistema solar donde están los planetas). Quizás lo que no entendemos bien son las fuentes de microondas en el entorno del sistema solar. Como siempre, el universo guarda secretos que han de ser desvelados por los cosmólogos y astrofísicos.

Como siempre, si no has oído aún el audio, sigue este enlace. 

Francis en ¡Eureka!: Curiosidades sobre las abejas y su gusto por la cafeína

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Las abejas como las hormigas son los insectos sociales por excelencia. Se ha dicho que su comportamiento social es muy avanzado como si fueran muy inteligentes, ¿qué hay de verdad en esto? En realidad, el comportamiento eusocial de la colmena emerge del comportamientos egoísta e individual de cada abeja. La “inteligencia” colectiva de la colmena es un mito. Las abejas no saben que la colmena tiene una estructura social y actúan por instinto realizando acciones individuales que sólo dependen de su edad. En una colmena pueden existir hasta 80.000 obreras, 200 zánganos y una reina. Las funciones de las abejas obreras varían con la edad. Sus tres primeros días lo pasan como limpiadoras. Del tercer al décimo día ejercen funciones de niñeras alimentando a las larvas. A partir del décimo día se activan las glándulas abdominales productoras de cera y se comportan como constructoras. Del decimosexto al vigésimo día se encargan de almacenar el polen y el néctar que traen las obreras que han ido en busca de comida. A partir del vigésimo día, se convierten en soldados que protegen la entrada al nido y, después, durante el resto de sus seis semanas de vida, se convierten en abejas de campo que buscan comida. El comportamiento eusocial de las abejas emerge de este ciclo de vida de cada abeja obrera individual. Por cierto, hay más 19.200 especies de abejas y la mayoría son insectos solitarios; sólo un 5% de las especies de abejas son sociales, como la abeja melífera europea (Apis mellifera), la más común.

Se ha hablado mucho de la perfección de los panales, como si las abejas fueran excelentes matemáticas. ¿Se trata también de un mito? La teoría de la evolución garantiza que una habilidad adquirida durante cientos de millones de años acaba con un resultado óptimo. El diseño de los paneles maximiza el espacio útil, minimizando el consumo de cera. El mito de que el diseño geométrico de los paneles es perfecto nació con el error de un matemático. Las abejas cierran cada celda hexagonal formando un vértice de tres caras planas que son rombos idénticos. El matemático Koenig calculó en 1739 que el valor óptimo de los ángulos mayor y menor de estos rombos debía ser 109º 26′ y 70º 34′, cuando las medidas experimentales indicaban que las abejas usaban valores algo diferentes, 109° 28’ y 70° 32’. Estudios posteriores mostraron un error en el cálculo de este matemático (que había usado unas tablas de logaritmos que contenían un error). El cálculo correcto mostraba que las abejas tenían razón y su diseño era perfecto. En realidad lo que era imperfecto era el cálculo de este matemático del siglo XVIII.

Cambiemos de tema. Hablando de abejas, se ha observado una reducción en el número de abejas en todo el mundo, ¿se saben ya las causas?. El llamado síndrome de despoblamiento de las colmenas ha diezmado las poblaciones de abejas de Estados Unidos y Europa en la última década. En España, el síndrome empezó a observarse a principios del año 2000, pero se hizo evidente a partir de 2004. En el año 2005, un equipo de investigadores españoles del Centro Apícola Regional de Marchamalo (Guadalajara) sugirió que un hongo parásito de las abejas, llamado Nosema ceranae, podría ser la causa del despoblamiento en España; existe un tratamiento farmacológico contra este hongo, un antibiótico llamado fumagilina. Pero hoy en día se cree que el síndrome de despoblamiento de las colmenas es un fenómeno multifactorial en el que intervienen múltiples causas, además de las epidemias de parásitos, también influye el uso de ciertos pesticidas e incluso podría influir el cambio climático. En la actualidad este síndrome, aunque es una gran amenaza para la polinización de los cultivos y provoca enormes pérdidas económicas, aún no tiene una explicación convincente aceptada por todo los expertos.

Esta semana se ha publicado en la prestigiosa revista Science un curioso artículo sobre la relación entre la cafeína y las abejas. ¿Qué es lo que se ha descubierto? Los aficionados a ir de camping habrán observado que a las abejas les encantan las latas de refrescos de bebidas con cafeína. Muchas plantas contienen alcaloides como la cafeína y la nicotina porque su sabor amargo disuade a los herbívoros, ya que en altas dosis son sustancias tóxicas. Las plantas compiten entre sí para ser elegidas por los insectos polinizadores desplegando diferentes señales visuales (como flores de vivos colores) y olfativas (como flores con olores agradables). A muchas personas nos gusta tomar café y productos con cafeína porque a bajas dosis es “gratificante” y “estimulante” ya que mejora el rendimiento cognitivo y la memoria. Un grupo de investigadores británicos liderados por el profesor Wright, del Instituto de Neurociencia de la Universidad de Newcastle, han descubierto que el néctar de algunas flores (como las del cafeto y algunos cítricos) contiene cafeína porque mejora la memoria de recompensa de las abejas. Las abejas recuerdan más y mejor las flores cuyo néctar contiene una pequeña dosis de cafeína, a pesar de tener un ligero sabor amargo.

El artículo técnico es G. A. Wright et al., “Caffeine in Floral Nectar Enhances a Pollinator’s Memory of Reward,” Science 339: 1202-1204, 8 Mar 2013; recomiendo leer también a Lars Chittka, Fei Peng, “Caffeine Boosts Bees’ Memories,” Science 339: 1157-1159, 8 Mar 2013.

Cómo han realizado sus experimentos estos investigadores británicos. En este estudio se han utilizado técnicas de aprendizaje con refuerzo, como hacía el ruso Pavlov con sus perros; los oyentes recordarán que los perros de Pavlov escuchaban una campanilla cuando se les daba de comer y más tarde se ponían a salivar con sólo escuchar la campanilla. En el nuevo estudio, estos investigadores británicos han entrenado a las abejas para asociar el olor de las flores con una recompensa (una gota de sacarosa). Cuando la gota de azúcar contiene una pequeña dosis de cafeína, las abejas recuerdan el olor de la flor durante más tiempo y con mayor intensidad. Según este estudio, la cafeína refuerza las conexiones sinápticas entre las neuronas de la cabeza de la abeja que son responsables de los recuerdos a largo plazo de los aromas de las flores.

Cómo actúa la cafeína para reforzar las memoria de las abejas según estos investigadores británicos. El profesor Wright y sus colegas creen que los efectos observados de la cafeína en la memoria a largo plazo de las abejas se deben a que bloquea los receptores de un neurotransmisor llamado adenosina. Los receptores olfativos de las abejas se encuentran en sus antenas y están conectadas con unas neuronas llamadas lóbulos antenales. Estas neuronas a su vez están conectados con otras neuronas llamadas células de Kenyon que están en una región de su cabeza de la abeja llamada cuerpo pedunculado. La cafeína aumenta la excitabilidad de las células de Kenyon y refuerza las sinapsis químicas que utilizan como neurotransmisor la acetilcolina; hay que recordar que todas las mañanas nos despierta una lluvia de acetilcolina en nuestro encéfalo. La cafeína hace que nos mantengamos despiertos y no nos entre sueño porque es una antagonista de la adenosina, que es un neurotransmisor que relaja la actividad neuronal produciendo la sensación del sueño. En las abejas, la cafeína refuerza las conexiones sinápticas entre las células de Kenyon y las neuronas olfativas activadas por un olor floral.

En este blog también puedes leer “La cafeína en el néctar de las flores mejora la memoria olfativa de las abejas,” 8 marzo 2013.

Lo dicho , si quieres escuchar el audio, sigue este enlace.

Francis en ¡Eureka!: Dos mil millones de euros al estudio del cerebro y del grafeno

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La Unión Europea ha decidido invertir dos mil millones de euros en dos proyecto durante diez años, uso sobre el cerebro y el otro sobre el grafeno, ¿en qué consiste esta convocatoria  de proyectos de investigación tan especial? La Unión Europea financia proyectos de investigación gracias a los llamados Programas Marco. El actual es el séptimo programa marco (7PM) desde 2007 hasta 2013. El próximo será el octavo programa marco (8PM) desde 2014 hasta 2020. La mayoría de los proyectos que se financian en los programas marco tienen una duración de tres o cuatro años, e involucran a muchos grupos de investigación de diferentes países. Pero cuando finalizan estos proyectos, los grupos que colaboran entre sí se disgregan. Para afianzar colaboraciones a largo plazo, la Unión Europea decidió crear una iniciativa de proyectos financiados durante diez años. La iniciativa se llama Proyectos Bandera en Tecnologías Futuras y Emergentes. Se presentaron 21 proyectos en el año 2010, de los que se eligieron 6 finalistas que en 2011 recibieron un millón y medio de euros durante un año para elaborar la propuesta definitiva para octubre de 2012. El pasado 28 enero se anunciaron los dos proyectos “bandera” ganadores cada uno de mil millones de euros: Graphene, que pretende estudiar las aplicaciones del grafeno, y Human Brain Project (el Proyecto Encéfalo Humano), que pretende simular el encéfalo mediante ordenador.

Estos proyectos deben ser muy grandes y deben involucrar a muchos grupos de investigación, porque cien millones de euros al año durante diez años es mucho dinero. Los dos proyectos son enormes. El proyecto “Graphene” está liderado por Jari Kinaret (Universidad Técnica de Chalmers, Suecia) quien coordina a 126 grupos académicos e industriales de 17 países europeos. El proyecto “Human Brain Project” está liderado por Henry Markram (Escuela Politécnica de Lausana, Suiza) quien coordina a 87 grupos de investigación en 23 países (16 de ellos europeos). Realmente se trata de proyectos a gran escala. La colaboración de España en ambos proyectos está liderada por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC): Francisco Guinea para el proyecto Grafeno y Javier de Felipe para el del Encéfalo (proyecto en el que participan 25 grupos de investigación españoles).

El más interesante de los dos parece el proyecto sobre el cerebro. ¿Cuáles son sus objetivos? Entender el cerebro y el encéfalo en su conjunto es uno de los grandes retos para la ciencia en el siglo XXI. El proyecto se divide en seis frentes de investigación: neuroinformática, simulación del encéfalo, computación de alto rendimiento, informática médica, neuromórfica y neurorobótica. Los resultados que se obtengan están dirigidos a neurólogos, médicos, investigadores y tecnólogos especialistas en neurociencias. El Proyecto Encéfalo Humano mejorará todo nuestro conocimiento sobre el encéfalo gracias a la integración de datos experimentales y simulaciones mediante superordenadores.

El proyecto propone estudiar el encéfalo en su conjunto, siendo el cerebro su parte más voluminosa, ¿por qué estudiar el encéfalo completo y no sólo el cerebro? El cerebro parece grande, por su volumen, pero en número de neuronas es una parte pequeña de todo el encéfalo. El encéfalo forma parte del sistema nervioso central junto a la médula espinal; el sistema nervioso periférico está compuesto por los nervios que conectan todo el organismo con la parte central. El encéfalo es todo lo que tenemos dentro del cráneo, el cerebro, el cerebelo, el tálamo y el tronco del encéfalo. En el encéfalo hay unas 86.000 millones de neuronas, la mayoría están en el cerebelo (unas 70.000 millones); en el cerebro sólo hay unas 15.000 millones. Los estudios más recientes nos indican que el cerebro es lo que más abulta, pero no la parte que más neuronas tiene. Junto a las neuronas, en el encéfalo también hay células de la glía, unas 85.000 millones de células gliales. Estas células protegen a las neuronas de sustancias químicas externas y producen la mielina que actúa como aislante eléctrica para facilitar la transmisión de las señales eléctricas entre neuronas.

El cerebro es la máquina más complicada que ha estudiado el hombre. ¿Por qué es tan complicado? Porque hay 86.000 millones de neuronas que se comunican entre sí por medio de unos 500 billones de sinapsis. El encéfalo es la estructura más complicada que la ciencia estudia. Cada neurona tiene un cuerpo (soma), un único axón (que usa para enviar información) y un gran número de dendritas o prolongaciones del cuerpo (que usa para recibir información). Las neuronas se comunican entre sí enviando impulsos eléctricos a través del axón y enviando y recibiendo neurotransmisores en las sinapsis que ocurren en las dendritas. Se calcula que cada neurona recibe información a través de unas 10.000 sinapsis y envía información a través de unas 1.000. En el cerebelo hay neuronas con hasta 200.000 conexiones de entrada. Las neuronas se comunican mediante señales eléctricas (potenciales de acción) y químicas (potenciales de sinapsis).

La consciencia y el “yo” emergen de la actividad eléctrica del encéfalo. ¿En qué consiste esta actividad eléctrica? Mi amigo Xurxo Mariño, neurocientífico gallego y gran divulgador, afirma que cada neurona es como una batería. En tu cabeza hay unas 86 000 millones de pequeñas baterías cargadas con unos 70 milivoltios. Esta electricidad proviene del movimiento de iones de sodio y potasio con carga positiva. La membrana de las neuronas tienen bombas de Na/K que se abren y cierran a toda velocidad dejando pasar iones de un lado a otro de la membrana, produciendo una diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana (hay más iones de sodio en la cara exterior de la membrana que en la interior y a la inversa, más iones de potasio en la interior que en la exterior. Cuando la neurona se descarga a través del axón, esta diferencia de potencial se mueve como un impulso eléctrico (el llamado potencial de acción). Al final del axón hay una o varias sinapsis y en cada una de ellas la señal eléctrica se convierte en una señal química, un neurotransmisor. Cada neurona se comunica con las demás con algo parecido al código Morse, con pitidos y silencios: bip bip  … bip bip bip … bip … bip bip… Este movimiento de impulsos eléctricos en el encéfalo consume mucha energía, del orden del 20% de toda la energía de los alimentos.

La señal eléctrica se convierte en señal química, los neurotransmisores como la adrenalina que se intercambian entre las neuronas. ¿Cómo ocurre esta conversión? El potencial de acción (el impulso eléctrico) al llegar al final de los axones provoca la apertura de los canales de calcio, que hacen que el calcio entre en la neurona y se libera el neurotransmisor al espacio sináptico. Este proceso se llama sinapsis química y es el medio en el que se comunican entre sí casi todas las neuronas. La neuronas tienen receptores específicos para cada uno de los neurotransmisores que reciben de otras neuronas, como la adrenalina, el glutamato, la dopamina, la serotonina, entre otros muchos. Estos neurotransmisores regulan la agresividad, la sexualidad, el humor, el sueño, y muchos otras funciones cognitivas. Los neurotransmisores son de dos tipos, los excitadores, que al acumularse en suficiente cantidad hacen que la neurona receptora genere nuevos potenciales de acción, y los inhibidores que realizan lo contrario.

Funciones cognitivas superiores como la consciencia y el yo son resultado de la actividad de las neuronas. El Proyecto Encéfalo Humano pretende descubrir cómo ocurre este proceso. ¿Algún día habrá un ordenador consciente de su propio yo? Los neurocientíficos piensan que la mente es producto del encéfalo y que algún día se podrá construir un encéfalo artificial con una inteligencia similar a la mente humana, dotado de sensibilidad, capacidad de emoción y de un “yo” consciente. El problema es que a día de hoy, simular 86.000 millones de neuronas y unas 500 billones de sinapsis está más allá de lo alcanzable con los superordenadores más poderosos del mundo. Muchos expertos creen que en el siglo XXI se logrará hacerlo y los resultados del Proyecto Encéfalo Humano de la Unión Europea podrían ser claves para alcanzar este logro.

¿Qué lugar ocupa el alma en la neurociencia actual? El concepto religioso de alma inmortal es una manera de aludir del “yo” consciente que se remonta a una época en la que no existía la neurociencia. Todos los neurocientíficos actuales consideran que el “yo” es producto de la actividad metabólica y eléctrica del encéfalo y del resto del sistema nervioso. La mente y el encéfalo son la misma cosa. Cuando estamos inconscientes el “yo” no se va a ninguna parte, sencillamente deja de ser generado por la actividad neuronal. Se desvanece. Todas las noches, durante el sueño profundo el “yo” desaparece de manera temporal y vuelve a emerger con rapidez y facilidad al despertar. Pero tu nuevo “yo” no es el mismo que se durmió, hay diferencias y modificaciones sutiles en tu arquitectura neuronal, tan suvaes que tú no las notas y crees que sigues siendo el mismo. Pero tu “yo” se modifica cada día, cada vez que te duermes. Según la neurociencia actual no existe un “yo” eterno.

Lo dicho, sigue estos enlaces si te apetece escuchar el audio del programa completo (mi sección empieza a las 02:05:00), o sólo el audio de mi sección.

Francis en ¡Eureka!: El meteoro que impactó en Rusia y el asteroide que pasó cerca de la Tierra

El audio de la sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, Onda Cero, ya está disponible. Si te apetece oírlo, sigue este enlace. Como siempre, una transcripción libre del audio.

El viernes coincidieron el paso de un asteroide cerca de nuestro planeta y el impacto de otro contra la Tierra en los montes Urales, en Rusia. ¿Hay alguna relación entre ambos hechos? No, aunque el viernes por la mañana algunos expertos no estaban seguros y algunos medios publicaron que podría haberla. Todas las dudas se despejaron tras la fotografía que obtuvieron los satélites Meteosat 9 y 10 que mostraba la estela del meteoroide al penetrar en la atmósfera. Se pudo reconstruir muy bien su dirección de entrada y su trayectoria. Al compararla con la del asteroide 2012 DA14, que estaba ya calculada, se observó que provenían de direcciones muy diferentes en el cielo. Si la Tierra fuera una persona que mirara al Sol, el meteoroide vino de cara y el asteroide pasó por la espalda. De hecho, a la hora del impacto estaban separados una distancia de casi medio millón de kilómetros. Además, el asteroide DA14 se mueve relativo a la Tierra a una velocidad de unos 28 000 km/h (7,8 km/s) mientras que el meteoro  se aproximó a más del doble de esa velocidad, unos 65 000 km/h (18 km/s).

¿Qué diferencia hay entre un asteroide, un meteoro, un meteoroide y un meteorito? Un asteroide es una roca que viaja por el espacio, tanto si su diámetro es de kilómetros o sólo unos pocos metros. Un meteoroide es un “asteroide” con menos de 50 metros de diámetro que esté en la vecindad de la Tierra. Cuando el asteroide o meteoroide impacta contra la Tierra y se quema en la atmósfera estamos ante un meteoro, también llamado bólido. Por último, si llegan a caer al suelo trozos del meteoro entonces se habla de meteoritos. Sin embargo, mucha gente habla de meteoroides y meteoritos como si fueran la misma cosa.

¿Por qué los astrónomos no vieron al asteroide (o meteoroide) que se acercaba hacia la Tierra? La razón fundamental es que este meteoroide que cayó  el pasado viernes en Rusia se dirigía hacia la Tierra desde la dirección en la que se encontraba el Sol, por lo que su luz nos cegó y no nos dejó ver su llegada con tiempo suficiente. Además, era un objeto muy pequeño, según la última estimación de la NASA, de unos 17 metros de diámetro, aunque pesaba unas 10 000 toneladas. Puede parecer mucho peso, pero suponiendo que su forma fuera esférica, las 10 000 toneladas corresponde a una densidad de 3,8 g/cm³ similar a la del mineral siderita (carbonato de hierro). Por último, en la actualidad no hay ningún satélite espacial dedicado en exclusiva a buscar este tipo de asteroides pequeños. Hay unos 20 000 con un diámetro superior a los cien metros pero sólo conocemos unos 5 000. Pero se han observado muy pocos con un diámetro menor de 100 metros. Esta es una de las asignaturas pendientes para el programa espacial de la NASA o de la ESA.

En los vídeos de youtube grabados por rusos en sus coches (suelen tener cámaras en el salpicadero para demostrar su inocencia ante las aseguradoras en los accidentes de tráfico) se veían una estela el cielo y luego un gran destello. ¿Cuál es la causa de la estela y el destello? La estela del meteoro o bólido está formada por partículas ricas en monóxido de hierro, dióxido de silicio y dióxido de azufre, que son sustancias incoloras. La estela visible se cree que proviene de la descomposición y posterior oxidación del mineral troilita (sulfuro de hierro), mientras que los destellos más brillantes están causados por la evaporación y oxidación del mineral camacita (aleación de hierro y níquel). El bólido caído en Rusia al penetrar en la atmósfera viajó por la atmósfera unos 32,5 segundos antes de estallar a una altura entre 14 y 20 km. El bólido se mueve a una velocidad supersónica, por lo que se calienta tanto que el material que lo forma se derrite (sufre una ablación) y se comporta como un líquido. La diferencia de presiones en la superficie provoca que se rompa en trozos (como una gota de agua que se rompe en gotitas) y explote. La energía liberada por el meteoro del viernes en su explosión fue equivalente a la de una explosión termonuclear de 500 kilotones (unas 40 bombas de Hiroshima, estimando una explosión de 12,5 kilotones), aunque por suerte tuvo lugar en la alta atmósfera (por encima de 14 km). Aún así, la onda expansiva rompió numerosos cristales en la zona y causó centenares de heridos por culpa de los cristales rotos. El meteoro se fragmentó en trozos pequeños, se cree que uno de ellos creó un agujero de unos 6 metros de diámetro en la cubierta helada del lago Chebarkul, a 50 km de la ciudad de Cheliábinsk, pero aún no se ha sido recuperado dicho fragmento.

Más información en el blog personal de Daniel Marín, “Impacto de un meteorito en Rusia.” También recomiendo leer a Victor R. Ruiz, “Asteroides con derecho a roce,” Naukas, 15 Feb 2013, y Daniel Marín (Eureka Blog), “¿Estamos indefensos ante los asteroides?,” Naukas, 16 Feb 2013.

¿Cuán frecuente es que impacten meteoros contra la Tierra? Todos los días, alrededor de cien toneladas de material interplanetario deriva hacia  la superficie de la Tierra. La mayoría son pequeñas partículas de polvo que han sido liberadas por los cometas cuando se forma su cola tras pasar cerca del Sol (las llamadas estrellas fugaces). Las partículas más grandes se originan como fragmentos de colisión de asteroides ocurridas hace miles de años. Se estima que colisiona con la Tierra un asteroide rocoso con más de 50 metros de diámetro una vez cada siglo (el último fue en Tunguska, Siberia, en 1908). Los asteroides más peligrosos, con más de un kilómetro de diámetro, colisionan con la Tierra una vez cada varios miles de años.

Cambiando de tema.  ¿Cómo fue la observación del paso cerca de la Tierra del asteroide 2012 DA14? Yo lo ví gracias al canal de televisión de la NASA, pero muchos aficionados a la astronomía decidieron verlo con sus propios telescopios. El asteroide no se ve en el mismo lugar del cielo en Málaga que en Madrid, por ejemplo, por lo que es fácil confundirlo con alguna estrella. El asteroide DA14 pasó a unos 27 700 km de distancia de la Tierra, como estaba previsto. Fue observado por muchos telescopios. Se tomaron medidas de su espectro que permitirán determinar su composición y medidas de radar que nos permitirán determinar su forma aproximada. Los resultados aún no han sido publicados. Lo más importante es saber a qué velocidad rota sobre eje, lo que permitirá estimar mejor su trayectoria futura. Los asteroides cercanos a la Tierra se dividen en dos categorías: Apolo y Atón. Los asteroides de tipo Apolo tienen una órbita más grande que la de la Tierra, cuya distancia mínima al Sol es mayor que 1 Unidad Astronómica (radio de la órbita terrestre). Los asteroides de tipo Atón tienen una órbita más pequeña que la de la Tierra. Tras su paso cercano con la Tierra, el asteroide 2012 DA14 que era de tipo Apolo, con un periodo de 368 días (tres días más que nuestro planeta), debido a la gravedad terrestre ha modificado su órbita y ha pasado a ser tipo Atón, con un periodo de 317 días. Volverá a pasar “cerca” de la Tierra (a casi 1 millón de km) el 15 de febrero de 2046.

Recomiendo ver “El mejor vídeo del paso del asteroide 2012 DA14,” Naukas, 17 Feb 2013, de Daniel López (El Cielo de Canarias) que ha sido seleccionado como fotografía astronómica del día, “Asteroid 2012 DA14 Passes the Earth,” APOD, Feb 17, 2013.

Algunos medios han bautizado al asteroide DA14 como el asteroide español, ¿quiénes lo descubrieron? El descubrimiento del asteroide fue realizado en febrero de 2012 por astrónomos del Observatorio Astronómico de Mallorca, que opera los telescopios robóticos de La Sagra (Granada). Se trata de tres telescopios modestos, de sólo 45 centímetros de diámetro. Los grandes proyectos de vigilancia de la NASA  utilizan telescopios de 1 metro de diámetro. La ventaja de los telescopios de La Sagra es que son rápidos y cubren grandes áreas del cielo. Descubrir asteroides antes que la NASA requiere ser inteligente con la estrategia de observación. Los españoles usan un software de detección de asteroides propio que es especialmente rápido y así descubrieron (automáticamente) el asteroide 2012 DA14 cuando se encontraba a 4 300 000 km de la Tierra.

Lo dicho, si te apetece escuchar el audio, sigue este enlace.

Estela del meteoro observada por Meteosat 9 (Fuente: ESA/EUMETSAT).

Francis en ¡Eureka!: Las matemáticas también son protagonistas de las noticias

El audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, Onda Cero, ya está disponible. Puedes escucharlo siguiendo este enlace. Como siempre, una transcripción libre del contenido.

Se ha publicado esta semana que un matemático de la Universidad de Sevilla ha demostrado que los papeles de Bárcenas aireados por El País son falsos gracias a la ley de Benford. ¿En qué consiste esta ley? Miguel Lacruz (profesor de matemáticas de la Universidad de Sevilla) publicó en su blog “Café Matemático” un análisis basado en la ley de Benford o la ley del primer dígito. Esta ley fue descubierta en 1881 por el astrónomo Simon Newcomb en tablas de logaritmos (muy utilizadas cuando no había calculadoras) y redescubierta en 1938 por el físico Frank Benford, que verificó la ley con otras tablas de números diferentes. La ley afirma que en las tablas de números de magnitudes que crecen de forma exponencial con el tiempo (como muchos fenómenos económicos, como los precios, las exportaciones, incluso las entradas contables o los balances de capital) el primer dígito aparece más veces que los demás. De hecho, el 30% de los números empiezan por el dígito uno, el 18% por el número dos, el 13% el número tres, y así sucesivamente hasta llegar a menos del 4,6% para los números que empiezan por el dígito nueve. Existen listas de números que no cumplen esta ley, pero en muchas listas puede utilizarse para saber si la tabla de números ha sido falsificada.

Miguel Lacruz, “Los papeles de Bárcenas,” Café matemático, 4 feb 2013. M. Arrizabalaga, “Un matemático aplica la ley de Benford a los papeles de Bárcenas y concluye que son falsos,” ABC.es, 6 feb. 2013; “Un profesor de la Universidad de Sevilla compara la frecuencia de los dígitos en los supuestos apuntes del extesorero del PP y afirma que han sido maquillados.”

El profesor Lacruz ha descubierto que los papeles de Bárcenas no cumplen con esta ley por lo que están falsificados. El estudio de Miguel Lacruz analizó 84 asientos contables desde 2002 a 2008 en los papeles de Luis Bárcenas y encontró que no cumplen la ley de Benford. Por ejemplo, el uno es el primer dígito en el 50% de los números de Bárcenas, en lugar del 30% que predice la ley de Benford, el dos aparece sólo un 10% de las veces en lugar del 18% predicho, o por ejemplo el seis aparece un 13% como primer dígito en lugar del 7% de las veces esperado. Además, el profesor Lacruz observó que la contabilidad del PP entre 2008 y 2011 sí cumple perfectamente la ley de Benford. Por ello afirmó en su blogs que los números de Bárcenas estaban falsificados y Luis Bárcenas miente.

¿Este análisis es fiable, riguroso y podría ser utilizado por un juez? En realidad no lo es. La ley de Benford es un ley de potencias y el análisis estadístico de las leyes de potencia hay que realizarlo con mucho cuidado. Un análisis matemático riguroso requiere que el número de datos sea suficientemente grande; en el caso de los papeles de Bárcenas y de la contabilidad del PP, analizados por el profesor Lacruz, resulta que este número es insuficiente para concluir nada. En rigor un análisis basado en la ley de Benford no es aplicable a tan pocos datos. Por ejemplo, la anomalía con el dígito seis, más común de lo predicho por la ley de Benford, tiene una explicación sencilla en España, un millón de pesetas en lugar de un “uno” empieza por un “seis” en euros. En resumen, por pura casualidad en los datos de Bárcenas entre 2002 a 2008 hay una discrepancia y en los de 2008 a 2011 del PP hay un acuerdo con la ley de Benford, pero es pura casualidad. De hecho, si todos los datos se escriben en pesetas, la ley se cumple, aunque también por casualidad. Por tanto, no se puede concluir nada sobre la falsedad o no de dichos datos.

Recomiendo Abel Fernández, “La Ley de Benford y la presunta contabilidad B del PP,” Sintetia, 7 feb. 2013.

Cambiando de tema. Hace dos semanas fue noticia una matemática española que había resuelto un problema matemático planteado hace 80 años. ¿Hay novedades sobre dicha noticia? En el último congreso de la Real Sociedad Matemática Española celebrado en Santiago de Compostela a finales de enero, hubo una rueda de prensa en la que la española Eva Gallardo Gutiérrez, profesora de matemáticas de la Universidad Complutense y Carl Cowen, profesor de la Universidad de Indiana, en Indianapolis, EEUU, habían logrado resolver el problema del subespacio invariante, que planteó el genial matemático John von Neumann en 1935. Quizás el problema más importante del área de Análisis Funcional y la Teoría de Operadores aún por resolver. Sin embargo, la alegría para la comunidad matemática española ha durado poco. El 5 de febrero los propios autores han comunicado que su demostración no resuelve el problema y que una de las afirmaciones que realizan no está bien justificada. Ahora mismo están trabajando para resolver este problema, pero no parece fácil lograrlo. En marzo publicarán la demostración tanto si logran resolver el problema como si no, para que otros matemáticos les ayuden. Por ello, a día de hoy el problema del subespacio invariante sigue sin estar resuelto.

“Carl Cowen y Eva Gallardo presentan la solución afirmativa al “problema del subespacio invariante”,” RSME, feb. 2013, y en este blog ”Resuelto el problema del subespacio invariante,” 26 enero 2013.

¿En qué consiste este problema matemático? El problema es difícil de explicar en un lenguaje llano. Imagina que tomas una pelota de baloncesto con las manos y le das muchas vueltas. Siempre existe un eje de giro, tal que el resultado final se podría haber obtenido rotando una sola vez sobre dicho eje de giro. El eje de giro es un subespacio invariante para el operador de rotación de la pelota de baloncesto. El problema del subespacio invariante consiste en saber si para ciertos espacios con infinitas dimensiones llamados espacios de Hilbert también es cierto que siempre existe, digámoslo así, un “eje” de giro (un subespacio invariante). Este tipo de espacios se usan en la teoría matemática de la mecánica cuántica y para la reconstrucción de datos de tomografía computerizada. Por lo que la solución del problema podría tener algunos usos futuros de interés aplicado.

Miguel Lacruz, “Statement from Cowen and Gallardo,” Café Matemático, 5 feb. 2013, y en este blog “Una pena, pero el problema del subespacio invariante sigue abierto,” 5 feb. 2013.

Y para acabar, se ha descubierto un nuevo número primo de Mersenne. Mersenne fue un monje francés del siglo 17 que predijo que todos los números que son iguales a una potencia de dos menos uno (2^p-1) son números primos. Sin embargo, esto no es cierto, como se demostró a finales del siglo 19. Hoy en día se conocen 48 números de Mersenne que son primos, el último se ha descubierto el 25 de enero: el número dos elevado a 57.885.161 menos uno (2^57.885.161 -1) es primo (un número con 17.425.170 dígitos). Se han utilizado 360.000 ordenadores conectados por internet y han sido necesarios 17 años. Este es el programa de ordenador más largo que se ha ejecutado en internet hasta el momento.

“GIMPS Project Discovers Largest Known Prime Number, 2^57885161 -1,” 25 Jan 2013; ”Mersenne Primes: History, Theorems and Lists.”

¿Para qué sirve descubrir números primos tan grandes? Los sistemas de cifrado que más se utilizan en internet para proteger cuentas bancarias, datos de tarjetas y demás información sensible se basan en algoritmos que utilizan números primos. Los avances en la detección de primos con gran número de cifras, como este cuadragésimo octavo número de Mersenne redundan en avances en el desarrollo de este tipo de algoritmos y acaban resultando en transacciones seguras por internet mucho más seguras. Así que aunque parezca una tontería, este tipo de descubrimientos son importantes en nuestra vida diaria.

Lo dicho, si quieres escuchar el audio, si aún no lo has hecho, sigue este enlace. 

Imagen: No sé si podrá utilizar alguna imagen de los papeles de Bárcenas en El País . La foto de los matemáticos está en http://francisthemulenews.files.wordpress.com/2013/01/dibujo20130126-carl-c-cowen-eva-gallardo-congreso-2013-rsme.jpg

Francis en ¡Eureka!: Las habilidades cognitivas de las estrellas del fútbol

El audio de mi sección ¡Eureka! en el programa La Rosa de los Vientos, de Onda Cero, ya está disponible y lo puedes escuchar en este enlace. Como siempre, una transcripción más o menos libre del texto.

Los futbolistas de élite tienen habilidades físicas excepcionales, ¿tienen también habilidades cognitivas excepcionales? Los estudios neuroanatómicos del encéfalo de los jugadores profesionales de deportes de equipo (como el fútbol) han mostrado que ciertas zonas de la corteza del cerebro tienen mayor volumen de lo normal. Normalmente, estas áreas están relacionados con el entrenamiento físico, pero destaca una región concreta, el surco temporal superior (que se encuentra en la corteza del cerebro más o menos a la altura de la parte superior del lóbulo de la oreja). El surco temporal superior está relacionado con los movimientos que tienen significado social y que nos permiten realizar hipótesis acerca de las intenciones de otras personas. Por ejemplo, el movimiento de los ojos de una persona nos informa hacia adonde mira y qué es lo que quiere hacer o qué es lo piensa. El movimiento de la boca al hablar o los movimientos de las manos nos dan mucha información sobre lo que dice una persona. A los jugadores de fútbol el surco temporal superior les sirve para prever el movimiento de los demás jugadores del equipo y anticipar las jugadas que van a hacer. Por eso lo tienen muy desarrollado. En neuropsicología se le suele llamar cognición social.

¿Estas habilidades cognitivas permiten diferenciar entre, pongamos, futbolistas de primera y de tercera división? Lo sorprendente para muchos expertos es que no hay grandes diferencias neuroanatómicas entre deportistas profesionales de élite y los demás, eso sí, a igualdad en edad y años de entrenamiento. Sin embargo, un nuevo estudio publicado esta semana ha encontrado una diferencia entre las habilidades de aprendizaje rápido de tareas complejas e impredecibles en entornos visuales dinámicos. La doctora Jocelyn Faubert, del Laboratorio de Psicofísica y Percepción Visual de la Universidad de Montreal, en Canadá, ha sometido a un test de aprendizaje visual a 308 personas con una media de 24 años de edad: 102 deportistas de élite, 173 deportistas de ligas universitarias y 33 universitarios que no son deportistas. Entre los jugadores de élite había 51 jugadores de fútbol de la Primera División de la Liga británica, 21 jugadores de Hockey sobre hielo de la Liga canadiense, y 30 jugadores de rugby de la Liga francesa. Estudios previos indican que no hay diferencias en estos tests entre los deportistas de diferentes deportes de equipo. Luego los resultados obtenidos con 102 deportistas de élite son similares a los que se hubieran obtenido con 102 futbolistas de primera división.

El artículo técnico es Jocelyn Faubert, “Professional athletes have extraordinary skills for rapidly learning complex and neutral dynamic visual scenes,” Scientific Reports 3: 1154, 31 Jan 2013.  

¿En qué ha consistido la prueba cognitiva que se ha realizado a los deportistas? A cada deportista se le han puesto unas gafas de realidad virtual que muestran ocho esferas del mismo color que se mueven en un volumen tridimensional. Al principio, cuatro de las ocho esferas cambian de color durante un momento y luego recuperan el color original. Durante ocho segundos, las ocho esferas se mueven en tres dimensiones con una trayectoria aleatoria y con varios cruces de trayectorias. Tras los ocho segundos, se paran las esferas y los deportistas tienen que identificar dónde están las cuatro esferas que cambiaron de color. Tras ello se les dice cual es la respuesta correcta como refuerzo de su aprendizaje de la tarea. Se repitió el experimento 15 veces con cada persona durante un mínimo de 5 días. Al repetir la tarea, todos los sujetos mejoraron su puntuación en el test gracias al aprendizaje. Sin embargo, los deportistas de élite realizaron la tarea mejor desde el primer momento y aprendieron más rápido conforme el experimento avanzaba. Los deportistas amateurs en el primer momento se comportaron como los no deportistas, pero luego aprendieron la tarea más rápido que ellos. Pero siempre mucho menos rápido que los deportistas de élite.

¿Son innatas estas habilidades o se adquieren con los años de entrenamiento? El estudio de la doctora Faubert no permite saber si los futbolistas de élite tienen esta habilidad de forma innata, o la adquieren con el entrenamiento. Tampoco se sabe si influye en que un deportista llegue a la élite gracias a adquirir esta habilidad o si la desarrolla más tarde. Para saber estas cosas habría que repetir esta prueba en estudios con jóvenes futuros futbolistas y realizar un seguimiento durante muchos años. Supongo que en los próximos años se harán otras pruebas similares que irán mejorando nuestro conocimiento sobre las habilidades cognitivas de las estrellas del balón y de otros deportes de equipo.

Lo dicho, si no lo has hecho ya, puedes escuchar el audio en este enlace.

Francis en ¡Eureka!: No existe la estrella Sirio C

Podéis escuchar el audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos de Onda Cero siguiendo este enlace (y el programa completo aquí, mi sección a partir de las 02:05:00). Como siempre, una transcripción.

La semana pasada en la Tertulia Zona Cero se habló de Sirio C, una hipotética estrella en el sistema estelar binario de Sirio que en 1995, dos astrónomos franceses Daniel Benest y Jean-Louis Duvent predijeron para explicar una anomalía. ¿En qué consistía esta anomalía? Quizás debemos empezar recordando qué es Sirio, la estrella más brillante del cielo nocturno visible desde la Tierra y la quinta más cercana al Sol, a unos 8,6 años luz. Este sistema estelar binario está formada por Sirio A, una estrella blanca de la secuencia principal con una masa de 2,12 ± 0,06 masas solares y un diámetro es 1,711 ± 0,013 veces mayor que el del Sol. Y por Sirio B, una enana blanca con una masa similar al Sol (1,000 ± 0,016 masas solares) y un diámetro similar al de la Tierra. Sirio B rota alrededor de Sirio A con un periodo de 50 años y nació de la explosión de una supernova cuyo precursor era forma progresiva y suave por pérdida de materia [corrección gracias a Fer137] de una estrella de entre 5 y 7 masas solares que ocurrió hace unos 250 ± 20 millones de años. Se estima que el sistema binario de Sirio se formó hace unos 225 ± 25 millones de años. En la década de 1920, se descubrió una anomalía en el movimiento orbital de Sirio B alrededor de Sirio A. Esta fluctuación tiene un periodo de unos 6 años y es lo que trataron de explicar Benest y Duvent en 1995.

Estos astrónomos franceses ofrecieron pruebas de la existencia de Sirio C, ¿en qué consistían estas pruebas? Benest y Duvent en 1995 realizaron un estudio numérico por ordenador con objeto de determinar las propiedades que debería tener Sirio C, caso de existir, para explicar la anomalía observada en la órbita de Sirio B alrededor de Sirio A. Como esta anomalía tiene un periodo de unos 6 años, Sirio C debería tener una masa de 72 veces la masa de Júpiter; sin embargo, con una masa tan grande el sistema estelar triple no sería estable más allá de unos 40 millones de años, pero se estima que tiene más de 200 millones de años. Por ello, Benest y Duvent predijeron una masa menor de unas 50 veces la masa de Júpiter. Aún así, para explicar la anomalía la masa tiene que ser superior a unas 36 masas de Júpiter. Por tanto, Sirio C sería una enana roja o una enana marrón con entre 36 y 50 veces la masa de Júpiter, que rota con un periodo de unos 6,3 años alrededor de Sirio A a una distancia de unas 4,2 unidades astronómicas (algo menos que la órbita de Júpiter alrededor del Sol).

¿Qué han encontrado los astrónomos que han buscado la estrella Sirio C? Se han realizado varias búsquedas de planetas alrededor de Sirio A y Sirio B desde 1999, que han buscado a Sirio C y no la han encontrado. A día de hoy podemos asegurar que Sirio C no existe. El estudio más reciente, publicado en 2011, fue realizado con imágenes de alto contraste obtenidas con el Telescopio Subaru del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, que está localizado en el Observatorio Mauna Kea, en Hawaii, y posee un espejo de 8,2 metros de diámetro. Este estudio se realizó utilizando un coronógrafo para tapar la luz de Sirio A y ver la región que le rodea, y permite asegurar con total certeza que no existe Sirio C (de hecho, ninguna estrella con una masa mayor de 12 veces la de Júpiter) sea cual sea la inclinación de su órbita. Si la órbita fuera coplanar a la de Sirio B y Sirio A se puede asegurar con una certeza estadística de 5 sigmas que no hay ningún cuerpo con una masa mayor de 6 masas de Júpiter. Aún así, este estudio no descarta la existencia de planetas con una masa menor de 1,6 veces la masa de Júpiter (planetas de tamaño similar a Júpiter o Neptuno).   

El artículo técnico es C. Thalmann et al., “Piercing the glare: A direct imaging search for planetss in the Sirius system,” The Astrophysical Journal Letters 732: L34, 2011 [arXiv:1104.1427]; hay estudios previos como Daniel J. Schroeder et al., “A search for faint companions to nearby stars using the wide field planetary camera,” The Astronomical Journal 119: 906-922, 2000 [copia pdf gratis].

¿Cómo se puede explicar la anomalía orbital de Sirio B? Todavía no hay una explicación convincente, pero hay varias hipótesis. La más razonable es que ha habido una transferencia de masa significativa entre Sirio A y Sirio B durante su evolución, que quizás aún continúe. Parece como si Sirio A le robara materia a Sirio B (un proceso de acreción). Los estudios de la composición de la atmósfera de Sirio A indican que su composición difiere de la de otras estrellas similares. Por ejemplo, Sirio A es deficiente en carbono y oxígeno, pero tiene nitrógeno en exceso. Además se han observado líneas espectrales de elementos radiactivos con tiempos de desintegración cortos (torio, uranio). La anomalía orbital de Sirio B se podría explicar si este proceso de acreción de materia aún continúa. Pero hay otras hipótesis y se necesitan estudios más detallados para obtener la respuesta definitiva. 

Recomiendo los artículos técnicos de J. D. Landstreet, “Abundances of the elements He to Ni in the atmosphere of Sirius A,” Astronomy & Astrophysics 528: A132, 2011; Marc J. Kuchner, Michael E. Brown, “A Search for Exozodiacal Dust and Faint Companions Near Sirius, Procyon, and Altair with the NICMOS Coronagraph,” Publ. Astron. Soc. Pac. 112: 827-832, 2000 [arXiv:astro-ph/0002043].

Sirio B fue predicha por Wilhelm Bessel en 1844 para explicar una anomalía orbital en Sirio A y fue observada por Clark en 1862. ¿Por qué han fallado los cálculos de Benest y Duvent para predecir Sirio C? La anomalía orbital que permitió el descubrimiento de Sirio B es diferente a la que se usó para predecir la existencia de Sirio C. Muchas estrellas tienen movimiento propio, es decir, se mueven en el cielo. Sirio A se mueve muy rápidamente por el cielo a 1,6 UA/año (unidades astronómicas por año), lo que equivale a un movimiento propio de 1 grado en unos 2700 años. Estará a una distancia mínima al Sol dentro de unos 65.000 años. Friedrich Bessel en Könisberg (ahora Kaliningrado, Rusia) notó en 1834 unas irregularidades en este movimiento de Sirio. En 1844, publicó la hipótesis de que la causa era la fuerza de una compañera invisible, Sirio B. Sin embargo, la anomalía de la órbita de Sirio B, que se observó en los 1920 es más sutil, es como si se acercara y alejara de Sirio A con un periodo de unos 6 años. 

Como siempre, si quieres escuchar el audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos de Onda Cero sigue este enlace (o el programa completo a partir de las 02:05:00).

Coda final: Friedrich Bessel en Könisberg (ahora Kaliningrado, Rusia) notó en 1834 unas irregularidades en el movimiento de Sirio. En 1844, publicó la hipótesis de que la causa era la fuerza de una compañera invisible. Christian Peters, también en Könisberg, publicó en 1851 un cálculo detallado. En 1862, Arthur Auwers, también en Könisberg, y Truman Henry Safford (antes de dejar Harvard para ir a un nuevo observatorio de Chicago). La primera observación fue la noche del 31 de enero de 1862, por Alvan Graham Clark, uno de los hijos del propietario de la fábrica Alvan Clark and Sons, Cambridgeport, Massachusetts, usando su nuevo telescopio de 18,5 pulgadas (el primero de los grandes telescopios de Clark que culminaron con el 40 pulgadas de 1897). La confirmación oficial de la existencia de Sirio B fue obtenida por George Bond en el Harvard College Observatory. Sirio B es 10.000 veces menos brillante y se encuentra a unos 10 segundos de arco. En 1915 se confirmó`que era una estrella blanca (como Sirio A), luego tenía que ser una nueva clase de estrella (una enana blanca). Más detalles de esta historia en N. S. Hetherington, “Sirius B and the gravitational redshift,” Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society 21: 246-252, 1980.

Francis en ¡Eureka!: El cáncer es único y diferente en cada paciente

Podéis escuchar el audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos de Onda Cero siguiendo este enlace. Como siempre, una transcripción.

Lo primero, ¿qué es el cáncer? El cáncer no es una enfermedad sino todo un conjunto de enfermedades cuya característica común es el desarrollo de un  tumor: un conjunto de células que se comportan de forma anormal en un tejido y que de alguna forma evitan los mecanismos de protección que detectan las células anormales e inducen su apoptosis (su “suicidio” celular). Estas células se reproducen y pueden crecer sin control hasta formar un tumor, que se califica de benigno o maligno en función de si produce metástasis, es decir, si las células del cáncer pueden migrar a otros tejidos circulando por los vasos sanguíneos y linfáticos, produciendo tumores en otras partes del cuerpo.

¿Cuál es la causa del cáncer? Hay muchas posibles causas de las mutaciones en una célula cancerígena, los llamados agentes carcinógenos, como la radiactividad, la radiación ultravioleta, el consumo de ciertos productos (como el tabaco), e incluso la infección por virus. En una célula de un tumor los mecanismo de protección ante mutaciones están dañados con lo que en cada replicación se producen nuevas mutaciones. Ante la exposición a carcinógenos, como el tabaco, algunos individuos desarrollan un cáncer y otros no. Se cree que hay variaciones genéticas en los individuos que los hacen más susceptibles a desarrollar ciertos tipos de cáncer, lo que podría utilizarse en la prevención de la aparición temprana de la enfermedad mediante cambios en los hábitos de vida.

¿Es el cáncer una enfermedad del primer mundo? El cáncer es una enfermedad asociada a la edad porque es más fácil que la maquinaria celular de protección contra las mutaciones falle con la edad. Por ello, en las sociedades humanas en las que la esperanza de vida es corta (como en el tercer mundo), la tasa de cáncer es menor que en el primer mundo. Aún así, se han encontrado pruebas de tumores cancerígenos en momias de hace 2.700 años, pero hay que recordar que los tumores no se preservan en los restos humanos y las pruebas son difíciles de recabar.

¿El proyecto Atlas del Genoma del Cáncer ha descubierto que cada tumor es único y diferente en cada persona? Se pensaba hace 10 años que muchas personas que desarrollan cáncer tienen genes que les hace susceptibles de ello, sobre todo si abusan de hábitos de vida que favorezcan en ellos la aparición de la enfermedad. Sin embargo, el proyecto Atlas del Genoma del Cáncer ha mostrado que en cada tumor hay células con mutaciones genéticas diferentes distribuidas al azar por todo su genoma. Se pensaba que los oncogenes y los genes supresores de tumores que se encuentran mutados en muchos tumores eran dianas terapéuticas muy prometedoras, pero hoy en día sabemos que la enfermedad es muy compleja y que los fármacos dirigidos a dianas muy concretas solo afectan a ciertas células del tumor. Por ello, los tratamientos más eficaces deben ser lo que matan a todas las células del tumor (como la quimioterapia), pero que tienen muchos efectos secundarios porque también matan a otras células del tejido que rodea al tumor. 

¿Será la medicina personalizada el futuro de los tratamientos del cáncer? Todavía es pronto para dar una respuesta. Lo que estamos descubriendo es que la genética asociada al cáncer es mucho más complicada de lo que pensábamos. Tratamientos específicos a un enfermo concreto y a un tumor específico todavía requieren muchos años de investigación. Los tumores son heterogéneos y presentan poblaciones de células diferentes que requieren tratamientos diferentes. Aún así, los marcadores genéticos ayudarán a la prevención de ciertos tipos de cáncer y en ciertas personas, así como a la detección temprana de la enfermedad. Pero como no hay dos pacientes de cáncer iguales, ni dos tumores en el mismo paciente, la medicina personalizada encontrará muchas dificultades.

Recomiendo leer a María A. Blasco, “El cáncer juega a los dados,” El Huffington Post, 9 Ene 2013.

¿Qué nos puedes decir de las recientes declaraciones de James Watson, premio Nobel por descubrir la estructura de doble hélice del ADN, que atacaba la medicina personalizada en la lucha contra el cáncer? La ciencia no progresa siguiendo una línea recta y un único camino en el que se invierta mucho dinero. Watson ha propuesto centrar la investigación del cáncer en el campo de los antioxidantes, como tratamiento genérico a todos los cánceres, criticando por ello a la medicina personalizada; según él, invertir miles de millones de euros en esta línea genérica podría llevar a un tratamiento eficaz de muchos enfermos. Sin embargo, hay que recordar lo que pasó con el Presidente Nixon, que decidió invertir en la lucha contra el cáncer la misma cantidad de dinero que se invirtió para llevar al hombre a la Luna, que al final se quedó en buenas intenciones. La investigación contra el cáncer debe seguir muchos caminos diferentes en paralelo; poner todas las ascuas en el mismo asador no parece el mejor camino. El uso de antioxidantes en el tratamiento del cáncer se lleva estudiando desde hace mucho tiempo; hay resultados a favor y en contra, por lo que priorizar la investigación en esta línea no parece el camino más prometedor, aunque es un camino que debe seguir siendo explorado.

Lo dicho, si apetece escuchar el audio de mi sección ¡Eureka! sigue este enlace.

Francis en ¡Eureka!: El asteroide Apofis no colisionará con la Tierra en el siglo XXI

El audio de ayer de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos de Onda Cero lo puedes escuchar siguiendo este enlace. Como siempre, una transcripción con algunos detalles técnicos y enlaces web.

El asteroide Apofis ha sido noticia esta semana. La NASA ha dicho que el “asteroide asesino” como se le llamó en 2004, no colisionará con la Tierra en 2036. El riesgo de colisión es muy pequeño. ¿Puede colisionar Apofis contra la Tierra en este siglo? Con los datos conocidos a día de hoy solo podemos dar una probabilidad de impacto aproximada. El asteroide 99.942, Apofis, tiene una trayectoria que le hará pasar cerca de la Tierra 16 veces en el siglo XXI (19 hasta 2105), pero la probabilidad de colisión que ha calculado la NASA es muy baja en todas ellas. El 29 de diciembre de 2012, Apofis pasó “cerca” de la Tierra, a unos 14,5 millones de kilómetros, una décima parte de la distancia entre la Tierra y el Sol. Gracias a las nuevas observaciones de varios telescopios se ha reducido la probabilidad de impacto el 13 de abril de 2036 a solamente 1 entre 11 millones, una probabilidad de riesgo muy pequeña. Por tanto podemos asegurar que no habrá impacto en 2036. Durante todo el siglo XXI, la probabilidad de impacto mayor, calculada a día de hoy, es para el acercamiento a la Tierra del 12 de marzo de 2068 cuya probabilidad de impacto será de 1 entre 189.000 (también bastante pequeña y esta probabilidad se espera que bajará más en futuras observaciones). El riesgo de colisión en el siglo XXI es muy, muy bajo. Los interesados pueden consultar una página web de la NASA para conocer el riesgo de impacto en detalle: NASA Near Earth Object Program – Impact Risk Table y 99942 Apophis (2004 MN4) Earth Impact Risk.

¿Cómo se ha calculado el nuevo valor de la probabilidad de impacto? El nuevo cálculo de la probabilidad de impacto contra la Tierra de Apofis se ha obtenido tras analizar 444 observaciones ópticas desde 2004, 2 observaciones de radar y 5 medidas de Doppler. Estimar la probabilidad de impacto de un asteroide requiere conocer en detalle el tamaño, la forma tridimensional, la composición de los materiales de los que está hecho y lo más importante, si está rotando sobre cierto eje. Apofis es un asteroide tan pequeño que determinar si está rotando y cómo está rotando es muy difícil con observaciones desde la Tierra. Tenemos que enviar una sonda espacial para observarlo desde cerca. La ESA (Agencia Europea del Espacio) tiene en fase de planificación una misión llamada Don Quijote que enviará hacia Apofis una sonda orbital llamada Sancho y una sonda de impacto llamada Hidalgo. Sancho nos permitirá conocer las propiedades de Apofis con gran precisión y podremos estimar mucho mejor cuando podría impactar contra la Tierra, si es que lo hará algún día. La misión Don Quijote todavía no tiene fecha de lanzamiento, pero se espera que sea en 2015 o en 2016.

¿No hay ningún observatorio o telescopio espacial capaz de medir estas propiedades antes del lanzamiento de Don Quijote, por ejemplo el telescopio espacial Hubble? Los asteroides pequeños como Apofis son tan pequeños que el telescopio espacial Hubble, que está en órbita a solo 593 km de la superficie de la Tierra, no es capaz de verlos con suficiente detalle. Otros observatorios espaciales más lejanos también más posibilidades cuando están cerca del asteroide. Esta semana se ha publicado que el observatorio espacial Herschel de la ESA que está en el punto de Lagrange L2 (a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra) ha podido observar a Apofis. Gracias a Herschel se ha descubierto que Apofis es más grande de lo que se pensaba. Su diámetro es de 325  metros (con un error de 15 metros, es decir, entre 305 y 340 metros). El valor anterior era de 270 metros de diámetro pero con un error grande, de unos 60 metros, es decir, entre 210 y 330 metros. El aumento del 20% en el diámetro se traduce en un aumento del 75% en el volumen y masa del asteroide, luego implica una mayor capacidad destructiva en caso de impacto. Pero la clave es conocer la forma tridimensional y sobre todo cómo rota el asteroide Apofis y para saberlo habrá que esperar a la misión Don Quijote de la ESA.

¿Por qué es necesario saber si el satélite Apofis rota sobre su eje para estimar con detalle su trayectoria futura? Las órbitas de los objetos pequeños en el Sistema Solar que están en rotación sobre algún eje se modifican por el llamado efecto de Yarkovsky, el efecto del cambio entre el “día” (la cara iluminada) y la “noche” (la cara en sombra). La superficie iluminada está más caliente por la “tarde” y en las primeras horas de la “noche”, que durante la “mañana” o en plena “noche”. El resultado es que la cara del “anochecer” irradia más calor que la cara del “amanecer”, generando una fuerza en virtud de la presión de radiación en dirección opuesta a la cara del “amanecer”. Este empuje modifica la órbita poco a poco, por lo que estimar la trayectoria de asteroides como Apofis más allá de un siglo es casi imposible sin conocer en detalle su forma tridimensional y su velocidad de rotación. La única manera de estimar la magnitud del efecto de Yarkovsky es estudiar la trayectoria del satélite con muchas observaciones comparando la posición observada con las estimaciones teóricas utilizando ordenadores. Aún así estas estimaciones requieren muchas observaciones, por ello conforme pasa el tiempo las probabilidades de impacto se calculan con mayor precisión.

¿Cuál es el asteroide conocido con mayor riesgo de impacto en este siglo? Se conocen unos 8800 asteroides cercanos a la Tierra (NEA) pero solo unos 1300 capaz de chocar con nuestro planeta algún día. Se sabe que tiene que haber muchos más (las estimaciones del telescopio espacial WISE de la NASA apuntan a unos 21000 NEA con un tamaño superior a los cien metros). Con los datos disponibles, a día de hoy, hay dos asteroides calificados con nivel 1 en la Escala de Turín en la Relación de Objetos de Riesgo Cercanos a la Tierra. Un asteroide descubierto en 2007 llamado VK184 que podría impactar con la Tierra en junio de 2048 con una probabilidad de 1 entre 1800 según la NASA (más detalles en la web de la NASA). Y el asteroide descubierto en 2011 llamado 2011 AG5 que pasará muy cerca de la Tierra en febrero de 2040 y tiene una probabilidad menor del 1% (más detalles en el blog de Daniel Marín). Ambos son más pequeños que Apofis, con menos de 140 metros de diámetro. Nuevas observaciones refinarán sus parámetros orbitales y nos permitirán estimar mejor su riesgo. Por ejemplo, 2011 AG5 se encuentra demasiado cerca del Sol visto desde la Tierra y hasta otoño de 2013 no habrá condiciones de visibilidad que permitan nuevas observaciones. Por ahora, todo indica que durante el siglo XXI no habrá ningún impacto catastrófico de ningún asteroide cercano a la Tierra.

Lo dicho, si te apetece escuchar el audio de ayer sigue este enlace.

Francis en ¡Eureka!: ¿Un cometa 15 veces más brillante que la Luna?

Cometa C/2012 S1 (ISON) desde mediados de noviembre a mediados de diciembre de 2013. Mapa creado con el software SkyMap de Chris Marriott. Fuente: Astrobot.

Año nuevo y sigo con mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Si te apetece escuchar el último audio, sigue este enlace. Como siempre, una versión por escrito.

En la web de noticias en español de la BBC se ha publicado un artículo que afirma que el año 2013 se observará “un cometa 15 veces más brillante que la Luna.” La noticia se refiere al cometa ISON (cuyo nombre científico es C/2012 S1) [El Navegante; Naukas] que fue descubierto el 21 de septiembre de 2012 por dos astrónomos rusos. Será un cometa rasante al Sol pues su perihelio (el punto de la órbita más cercano al Sol) será de solo 1,8 millones de kilómetros, es decir, el 1,2% de la distancia entre la Tierra y el Sol. Por comparar, el planeta Mercurio está al 39% de esta distancia. El perihelio ocurrirá la noche del 28 al 29 de noviembre de 2013 [datos de Sichii Yoshida] y se espera que su brillo sea todo un récord, pues su magnitud estelar alcanzará un valor negativo entre -13 y -14. Por comparar el brillo de la Luna llena es -12,6. La noticia dice que será 15 veces más brillante que la Luna (magnitud estelar de -15), pero es un valor muy optimista, yo diría solo que será tan brillante como la Luna. Lo más curioso es que si se cumplen las expectativas, será visible a plena luz del día.

¿Se puede ver un cometa que pasará tan cerca del Sol a plena luz del día? Este cometa pasará a una distancia de un grado (1º) del Sol (visto desde la Tierra); por comparar el disco solar tiene un diámetro de medio grado (0,5º) en el cielo. Si alcanza el brillo previsto, podría verse a plena luz del día tapando el Sol con la mano y teniendo un poco de cuidado. Puede parecer sorprendente, pero ha ocurrido muchas veces. En 2007 se observó un cometa a plena luz del día llamado C/2006 P1 (McNaught) el día el 13 de enero en el hemisferio sur, pero estaba más lejos del Sol, a unos cinco grados y medio (5,5º) del Sol. El último cometa visible a la luz del día tan cercano como ISON fue el Gran Cometa de 1843 (C/1843 D1) cuyo perihelio fue más cercano al Sol, a menos de un millón de kilómetros, el 27 de febrero de 1843. El 7 de marzo pudo ser observado a plena luz del día, muy cerca del Sol, a menos de 1º (un grado) del Sol, pero también en el Hemisferio Sur.

¿Se podrá ver el cometa ISON desde España a plena luz del día? A día de hoy es imposible saberlo. No conviene hacerse ilusiones. La mayoría de este tipo de cometas defraudan. Tendría que lograr sobrevivir sin desintegrarse a su perihelio. El último cometa que se vio desde España a plena luz del día fue el famoso Cometa Ikeya-Seki el 21 de octubre de 1965 (fue observable en el cielo diurno en todo el mundo). Su magnitud en el perihelio fue de unos −17, mucho más brillante que la luna llena y más brillante que cualquier otro cometa visto desde 1106. El problema es que no sabemos qué le puede pasar al cometa ISON cuando pase rasante al Sol. El Gran Cometa de 1843 e Ikeya-Seki de 1965 son cometas de tipo Kreutz, es decir, trozos de un gran cometa que se fragmentó hace varios siglos (Heinrich Kreutz fue quien lo descubrió). Sin embargo, ISON pasará por el Sol por primera vez y los cometas primerizos suelen perder mucha materia al acercarse al Sol y por tanto puede bajar mucho su brillo. Si sobrevive y no se rompe en pedazos más pequeños podría ser visible durante el día 29 0 30 de noviembre de 2013 cerca del Sol.

Dice la noticia que pasará cerca de la Tierra el 25 de diciembre, ¿será visible como una estrella de Belén? En su perigeo, cuando esté más cerca de la Tierra, estará a unos 62 millones de kilómetros de la Tierra y tendrá brillo suficiente para ser visto de noche a simple vista, pues su magnitud aparente será de +4. Su perigeo será entre el 25 y el 27 de diciembre, pero no se sabe con seguridad, pues todo depende de lo que pase en el perihelio. Precisar el día concreto tan pronto como un año antes es muy difícil.

¿Qué significa una magnitud estelar de 4? La escala de magnitud estelar es muy antigua, del siglo II y la introdujo Tolomeo (astrónomo de Alejandría) de tal forma que las estrellas más brillantes en el hemisferio norte tienen magnitud 1 y las muy poco visibles a simple vista tienen magnitud 6. Por comparar, la estrella polar tiene magnitud 2 y está en la Osa Menor que tiene forma de cucharón. Las otras dos estrellas del “mango” del cucharón tienen una magnitud de 4. Así que para ver este cometa a simple vista habrá que irse lejos de las ciudades, donde se vea bien el “cucharón” de la Osa Menor.

Lo dicho, si te apetece escuchar el último audio, sigue este enlace.

Francis en ¡Eureka!: Qué nos depara la ciencia en 2013

El audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, Onda Cero, ya está disponible. Un anticipo de los avances más importantes en Física que se esperan para 2013. Disfruta del audio siguiendo este enlace. Como siempre, un resumen por escrito.

Al final de un año la costumbre es predecir cómo será el próximo. Seguro que en 2013 habrá muchas sorpresas en la ciencia. Predecir el futuro es imposible, pero hay algunos resultados científicos cuyo anuncio está planificado para el 2013. , Curiosity nos traerá noticias de Marte (quizás moléculas orgánicas y pruebas muy indirectas de vida pasada), los chinos pondrán una sonda no tripulada en la Luna, se publicarán los resultados sobre el lago Vostok bajo la Antártida (quizás haya pruebas de vida, por ahora no se han encontrado en los primeros análisis) y se descubrirán muchas otras cosas. Pero como soy físico mis predicciones van a estar sesgadas hacia la física, pido perdón a los interesados en otras ramas de la ciencia.

El Premio Nobel de Física podría ser para Peter Higgs y sus colegas por el famoso bosón de Higgs. Mi apuesta es que Peter Higgs recibirá el Nobel de Física el año próximo. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) a partir de abril será reparado (hay una serie de soldaduras defectuosas en los imanes superconductores) y estará parado por lo menos hasta finales de 2014. Por ello en 2013 y 2014 será posible visitar los experimentos del LHC en el CERN, bajando en un ascensor a 100 metros de profundidad. Una oportunidad única para quienes vayan a visitar Ginebra el próximo año, no se lo pueden perder. Los análisis de todos los datos de 2012 se publicarán durante 2013 en diferentes conferencias. Habrá nuevos datos en marzo, en los Encuentros de Moriond, en los alpes italianos (2-16 marzo), y más tarde en verano en una conferencia en Estocolmo (EPS-HEP) entre el 18 y 24 de julio. A finales de 2013 conoceremos mejor las propiedades del bosón de Higgs descubierto este año; por ejemplo, sabremos si tiene espín cero con unas 4 sigmas (no serán 5 sigmas, pero casi), gracias a la combinación de los resultados de los dos grandes detectores del LHC.

El anuncio en Moriond podría ser en EW-UT entre 2 y 9 de marzo, y QCD-HEP entre 9 y 16 de marzo; lo normal es que se presenten los nuevos datos en EW, pero también podrían aparecer en QCD (para que haya más tiempo para los análisis); todavía no están publicados los programas científicos; yo no pondría fecha concreta, o diría entre 2 y 16 de marzo, o a principios de marzo. EPS-HEP será entre 18-24 de julio en Estocolmo; yo apuesto a que en esta conferencia se presentarán los resultados más importantes de este verano, pero todavía no hay programa oficial; también habrá datos relevantes un poco antes en LP (Lepton Photon) será entre 24-29 de junio en el SLAC, California, pues a los americanos no les gusta quedarse fuera; por supuesto, también hay otras conferencias.

El satélite Planck de la ESA también presentará datos el próximo año, qué podemos esperar. El satélite Planck ha tomado datos de la radiación de fondo cósmico de microondas durante tres años y nos permite medir esta radiación con una precisión sin precedentes. Un año de Planck equivale a unos 100 años de WMAP. Planck aportará mucha información sobre la energía oscura y podría ser decisivo para confirmar que se trata de la constante cosmológica de Einstein, o en su defecto de otra cosa llamada quintaesencia. Sabremos cuántas familias de neutrinos hay en el universo (conocemos tres, pero podría haber una cuarta, importante para explicar parte de la materia oscura del universo). Habrá pruebas indirectas de la inflación cósmica, y del fondo cósmico de neutrinos (cuando el universo tenía unos 2 segundos tras el big bang y materia y antimateria se aniquilaron quedando un resto de materia). Hay una conferencia a finales de enero en Madrid, 28-31, pero el anuncio oficial de los primeros datos de Planck sobre el fondo cósmico de microondas se realizará en la conferencia ESLAB, entre 2-5 de abril, Noordwijk, Holanda.

Se esperan nuevos resultados sobre la materia oscura en el universo. El Espectrómetro Magnético Alfa,  AMS-02, que está instalado en la Estación Espacial Internacional (ISS), lanzado en mayo de 2011, acumulará dos años de observaciones de los rayos cósmicos y podría obtener pruebas de la materia oscura. Tras su primer año en julio de 2012 recopiló unos 18 billones de rayos cósmicos, pero aún no se ha publicado nada. Samuel Ting (Premio Nobel y jefe de la misión) quiere retrasar la publicación de los primeros datos todo lo posible, pero miembros del equipo anunciaron los primeros resultados con datos del primer año ahora en diciembre, así que con toda seguridad será uno de los experimentos estrella de 2013. Habrá que estar muy atentos a su posible confirmación o refutación de la anomalía DAMA/LIBRA que apunta al origen de la materia oscura.

Qué se espera en cuanto a los detectores de neutrinos. Hay varios detectores de neutrinos que nos ofrecerán nuevos datos (como MicroBooNE en el Fermilab, cerca de Chicago), pero quizás destaca Ice Cube, en el polo sur, que está estudiando los neutrinos de ultra alta energía (UHE). Este año se anunciaron resultados preliminares, pero no ha habido ningún anuncio definitivo. La existencia de neutrinos de ultra-alta energía (UHE) será confirmada en 2013 de forma oficial. Estos neutrinos nos hablan de los fenómenos más violentos del universo y nos permiten explorar las escalas de energía más altas  que podemos explorar en la actualidad. De hecho, hay teóricos de cuerdas y gravedad cuántica que dicen que las primeras pruebas de estas teorías tan exóticas serán obtenidas gracias a los neutrinos UHE. Habrá que estar al tanto de los resultados de IceCube.

Otras noticias de física que crees que podría anunciarse en 2013. En el año 2010 se anunció la primera observación de la radiación de Hawking en un agujero negro simulado en una fibra óptica, sin embargo, ha habido muchas dudas y la opinión general es que la observación fue mal interpretada. Los autores han propuesto una curiosa idea, un láser de agujeros negros, con la que en 2013 pretenden realizar la observación definitiva. Varios grupos están tratando de llevar a cabo su idea. Si se confirma, podrían poner a Stephen Hawking en la recta final hacia el Nobel para 2014.

El año 2013 será un año apasionante para la ciencia sin lugar a dudas.

Lo dicho, si quieres escuchar el audio solo tienes que seguir este enlace. ¡Feliz entrada de año y qué lo disfrutes!

Francis en ¡Eureka!: El resumen de la ciencia de 2012

Como todos los domingos, ya puedes escucharme en mi sección ¡Eureka! del programa La Rosa de los Vientos de Onda Cero. El audio “Los principales logros científicos del año,” lo puedes disfrutar siguiendo este enlace. Como siempre, una transcripción libre.

Acaba el año 2012 y conviene hacer un resumen de las grandes noticias científicas. No es tarea fácil, ha habido tantas noticias interesantes que es difícil seleccionar unas pocas. Para concretar he elegido cuatro tópicos. Noticias de Física, Ciencias del Espacio, Ciencias de la Vida y Tecnología. Pido perdón a los oyentes por omitir muchos otros temas que han dado noticias muy interesantes este año.

En Física, la gran noticia del año ha sido el descubrimiento de la partícula de Higgs. El año 2012 será recordado en todos los libros de historia de la física por el anuncio del descubrimiento del bosón de Higgs el 4 de julio en el LHC (el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, Centro Europeo de Investigación Nuclear). En los próximos años habrá que estudiar la física de esta partícula para desentrañar todos sus secretos. En primavera se aclaró por fin que un cable de fibra óptica mal conectado era el responsable de que el experimento OPERA observara que los neutrinos son superlumínicos; al corregir el problema, los neutrinos ya se observan a casi la velocidad de la luz, como tiene que ser, y se ha obtenido la mejor medida hasta el momento de la velocidad de los neutrinos muónicos. Ha habido grandes avances en computación cuántica, yo destacaría que en septiembre se batió el récord de distancia en el teletransporte cuántico por el aire, 143 km en las Islas Canarias. Se han observado las galaxias más antiguas, que se formaron cuando el universo tenía solo unos 300 mil años tras el big bang y se han realizado grandes avances en física del estado sólido, como la observación por primera vez de partículas de Majorana (predichas en 1937). Sin lugar a dudas ha sido un año apasionante para la física.

En Ciencias del Espacio la gran noticia del año ha sido la llegada del rover Curiosity a Marte, que mucha cree que acabará encontrando señales de vida. La gran noticia de agosto fue la llegada del rover Curiosity de la NASA a Marte. Un laboratorio químico de 900 kg que estudiará la atmósfera, y las rocas y sedimentos en la región del Cráter Gale. No buscará “vida”, solo las condiciones ambientales que podrían ser favorables para la vida. Pero ha habido otras noticias sobre planetas. En Mercurio la sonda Messenger ha encontrado agua en forma de hielo en los polos. Se han publicado nuevas pruebas sobre cómo se formó la Luna tras un choque de un planeta contra la Tierra primitiva. Se ha descubierto que Plutón tiene 5 lunas. Se han encontrado gran número de exoplanetas curiosos. Se ha encontrado el exoplaneta más cercano a la Tierra, que orbita la estrella Alfa Centauri, la más cercana, aunque el planeta es muy caliente para albergar vida. Un exoplaneta tipo Tatooine que orbita a dos estrellas simultáneamente. Un planeta tipo Neptuno en un sistema estelar con 4 estrellas. Una supertierra en la zona habitable que podría albergar vida. Y muchos otros exoplanetas. Las estimaciones indican que hay unos 160 mil millones de estrellas con al menos un planeta en la Vía Láctea.

En Biología y Ciencias de la Vida, podemos destacar como noticia el proyecto ENCODE que ha descubierto el secreto del ADN basura. El Proyecto Genoma Humano documentó todos nuestros genes, los trozos de ADN que codifican proteínas, pero descubrió que el ADN es mucho más complicado de lo que se pensaba. La paradoja de la ciencia, cada vez que uno sabe más cosas se da cuenta que sabe menos cosas. Los genes son el 1,2% del ADN y solo un 3% del ADN está implicado en la regulación de la expresión de los genes. El 97% se pensaba que no tenía ninguna función. El proyecto ENCODE ha encontrado actividad química en el 50% del ADN y abre la puerta para una revolución en nuestra manera de entender el ADN con importantes aplicaciones biomédicas, pues muchas enfermedades podrían estar relacionadas con esta parte del ADN. Pero ha habido muchos avances relacionados con enfermedades como el cáncer; por ejemplo, en el cáncer de mama ya se sabe que hay 10 tipos diferentes (cada uno requiere un tratamiento distinto). Ha habido avances importantes en biología sintética, como el desarrollo de bacterias capaces de fabricar hidrocarburos y gasolina directamente a partir de CO2. Y el gran fiasco del año fue la vida basada en el arsénico que anunció la NASA, las supuestas bacterias que incorporaban arsénico en su ADN en lugar de fósforo que más tarde fueron desmentidas.

En Ingeniería y Tecnología, lo más interesante siguen siendo los avances en nanotecnología. Ya hay dispositivos nanotecnológicos comerciales. Este año Intel ha lanzado los primeros chips microprocesadores con tecnología de 22 nanómetros. IBM ha fabricado unas baterías de litio-aire ultraligeras de alta capacidad y duración muy prometedoras para los futuros coches eléctricos. Se han desarrollado transistores utilizando fibras de algodón, dopadas con nanopartículas de oro y un polímero conductor, que prometen el desarrollo futuro de tejidos inteligentes para la ropa. Unos japoneses han desarrollado la fibra óptica para internet más rápida del mundo, un petabit por segundo en una distancia de 50 km (5000 canales de TV de alta definición por segundo por una sola fibra). Tantos avances que yo quisiera acabar recordando que este año ha sido el Año Turing, el centenario del nacimiento de Alan Turing, matemático británico considerado el padre de la informática y de los ordenadores.

Muchos temas y muy poco tiempo. Si no has escuchado el audio aún y te apetece escucharlo ahora puedes hacerlo en este enlace.

Francis en ¡Eureka!: La epigenética de la homosexualidad

Mi charla sobre el bosón de Higgs en Málaga ha tenido mi mente ocupada todo el fin de semana y he olvidado enlazar el audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, Onda Cero. Si te apetece escuchar el audio, sigue este enlace. Como siempre, una transcripción libre y extendida del audio.

Esta semana se ha publicado una nueva hipótesis para explicar la homosexualidad. ¿Por qué los científicos tienen tanto interés en explicar la homosexualidad? Para la teoría de la evolución de Darwin, la homosexualidad parece un misterio, ya que los homosexuales no suelen tener descendencia, con lo que no pueden transmitir su condición sexual a sus descendientes. La homosexualidad no es un rasgo que sólo se observa en humanos, también se da en muchos animales (desde delfines a escarabajos, pasando por murciélagos y peces cebra); hay machos que se comportan como hembras y hembras como machos. En la mayoría de los animales se observan comportamiento bisexual, con lo que el fenotipo puede transmitirse a  los descendientes. Pero también se conocen animales homosexuales exclusivos, como los cisnes, los carneros (ovejas), e incluso en algunos peces. No parece fácil explicar por qué la selección natural o la selección sexual ha favorecido la conservación de este carácter sexual a lo largo de la evolución.

Sobre la homosexualidad exclusiva en los carneros domésticos recomiendo leer Charles E. Roselli, Fred Stormshak, “The neurobiology of sexual partner preferences in rams,” Hormones and Behavior 55: 611–620, 2009. No hay evidencia hormonal en el útero; por ejemplo, Tuck C. Ngun et al., “The genetics of sex differences in brain and behavior,” Frontiers in Neuroendocrinology 32: 227–246, 2011.

Francis en ¡Eureka!: Los mayas no predijeron el fin del mundo

Puedes escuchar el audio de “El fin del mundo. La verdad científica sobre la conjunción planetaria del fin del mundo según los mayas,” en mi sección ¡Eureka! del programa La Rosa de los Vientos de Onda Cero, puedes hacerlo siguiendo este enlace. Lo sé, lo sé, tengo que evitarlo, lo intento, pero siempre caigo en la trampa de las coletillas (“Exactamente,” “Cierto” o incluso “Ehhh”). Como siempre, una transcripción libre del audio para los que prefieren leer a escuchar.

Se aproxima el supuesto fin del mundo predicho por los mayas, el próximo 21 de diciembre de 2012, el día del solsticio de invierno. ¿Predijeron los mayas el fin del mundo? La cultura y la mitología maya no hacen ninguna referencia al concepto de fin del mundo. No hay ninguna profecía apocalíptica en los registros mayas. El apocalipsis maya fue creación de los misioneros franciscanos que mezclaron ideas de la mitología maya con la idea judeocristiana del juicio final. Además, mucha gente confunde los mayas con los aztecas. Los aztecas tenían el concepto del fin del mundo en su religión, pero era un proceso cíclico de destrucción y regeneración continua. Según los aztecas el mundo había sido destruido en varias ocasiones y había vuelto a renacer. Los aztecas esperaban la llegada de una futura destrucción del mundo y su posterior regeneración. Sin embargo, la cultura maya, según los historiadores expertos, no tiene ninguna referencia apocalíptica. Por tanto, el fin de su calendario no era interpretado por los propios mayas como señal del fin del mundo.

El próximo 21 de diciembre será como el de cualquier otro año. No habrá nada especial. Por cierto, el calendario Maya no finaliza el 21 de diciembre de 2012, los cálculos más exactos afirman que finaliza en el año 2220. Todos los calendarios son cíclicos y tienen un fecha final. Nuestro calendario es anual y acaba todos los años con el 31 de diciembre, pero todos sabemos que no ocurre ninguna catástrofe las noches de fin de año (salvo quizás alguna que otra borrachera). La creencia de que el calendario maya finaliza el 21 de diciembre de 2012 nació en 1905 tras un estudio de Joseph Goodman del códice maya de Dresde. Este códice explica el calendario maya e incluye un calendario de conjunciones del planeta Venus. Un análisis estadístico moderno de dicho calendario realizado por Andreas Fuls y Bryan Wells, publicado en el año 2000, afirma que la fecha final del calendario maya corresponde a un día entre el 21 y el 23 de diciembre del año 2220. Todavía lejos. Más información en este blog en ”Cómo se calcula que el 21-12-2012 corresponde al día 13.0.0.0.0 del calendario Maya,” 3 nov. 2009.

¿Habrá una conjunción planetaria el 21 de diciembre de 2012 que provocará que la pase algo a la órbita de la Tierra? Como los planetas giran alrededor del Sol, desde la Tierra a veces vemos a dos o más planetas muy cerca en el cielo (en la misma longitud celeste, pero diferente latitud), a esto le llamamos conjunción planetaria. Las conjunciones planetarias ocurren casi todos los años y no pasa nunca nada. Este año hubo dos: el pasado 14 de marzo hubo una conjunción de Venus y Júpiter, muy espectacular en el cielo, y el pasado 27 de noviembre hubo otra de Venus y Saturno, algo menos vistosa. La próxima será el 8 de febrero de 2013 entre Mercurio y Marte. Conjunciones de más de dos planetas son mucho más raras.

¿Habrá una alineación de los planetas con respecto al Sol? Las alineaciones de planetas con respecto a Sol son muy raras. Lo que ocurre es que a veces los planetas más o menos están colocados en línea recta (pero más bien menos que más). El 5 de mayo del año 2000, hubo una con 6 planetas, que más o menos se alinearon respecto al Sol (ver figura). Hubo otras de este tipo en 1982 y 1962. Pero este año y el próximo no habrá ninguna alineación planetaria de este tipo respecto al Sol. Los que quieran comprobarlo pueden utilizar una página web de la nasa que permite simular la posición de los planetas en el cielo en cualquier fecha (por ejemplo, el día en que nacieron): http://space.jpl.nasa.gov/.

¿Habrá una alineación de la Tierra y el Sol respecto al centro de la Vía Láctea? Como la Tierra da vueltas alrededor del Sol, en dos ocasiones todos los años, el centro de la Vía Láctea, la Tierra y el Sol están alineados. Ocurre todos los años y nunca pasa nada.

¿Habrá un cambio repentino de la polaridad del campo magnético terrestre? La inversión magnética es un proceso que ocurre, en promedio, cada 300.000 años (según los datos geológicos), aunque la última inversión de los polos del campo magnético terrestre ocurrió hace 780.000 años.  Entonces, las brújulas apuntaban hacia el polo sur de la Tierra y cambiaron como ahora a apuntar al polo norte. La especie humana ha sobrevivido en el pasado a múltiples inversiones por lo que no habrá ningún efecto apocalíptico si ocurriera una en los próximos siglos o milenios.

Los físicos estamos muy seguros de ello. ¿Por qué se produce el campo magnético terrestre? ¿Por qué se invierte de vez en cuando? El núcleo de la Tierra tiene dos regiones. La parte interior es sólida y la parte externa es líquida. El campo magnético de la Tierra lo genera el movimiento convectivo del líquido del núcleo exterior, que se mueve como el agua que hierve en un cazo, como en círculos llamados celdas convectivas. El sentido de giro de las celdas convectivas no es el mismo en todas las celdas. Hay celdas que se mueven en el sentido horario y otras en el antihorario. Además, una celda puede detenerse y cambiar de sentido. El campo magnético generado por las celdas depende del sentido de giro. Como la suma de los movimientos de todas las celdas no da cero, uno de los dos sentidos domina sobre el otro, lo que determina que el polo magnético de la Tierra esté cerca del polo Norte, o cerca del polo Sur. Las inversiones magnéticas son aleatorias, pero no son repentinas y justo antes se producen cambios bruscos del campo magnético, que oscila varias veces. Las medidas geomagnéticas indican que esto no está pasando ahora mismo. Así que no hay nada que temer.

¿Existe el peligro de tormentas solares gigantes previstas para 2012? La actividad solar tiene un ciclo regular, con picos que ocurren más o menos cada 11 años. Cerca de estos picos de actividad, se producen más machas solares y eyecciones de masa coronal. Estas eyecciones son enormes erupciones de plasma del Sol que producen las tormentas magnéticas que si alcanzan la Tierra pueden dañar las comunicaciones vía satélite y afectar a la red de transporte eléctrico. El Sol está siendo estudiado de forma permanente por varios satélites de la NASA y no hay ninguna señal de riesgo para este mes.

¿Por qué se producen estas eyecciones de materia del Sol que provocan las tormentas solares? El origen de este fenómeno es parecido al origen del campo magnético de la Tierra. La parte exterior al núcleo del Sol se llama fotosfera y en ella hay una intensa convección del plasma solar. Esto genera campos magnéticos tan intensos que las líneas de campo magnético se retuercen mucho. En ciertos puntos se produce una intensidad tan grande que las líneas de campo magnético se rompen y tratan de reordenarse en una configuración menos retorcida. En ese proceso las líneas de campo magnético buscan la superficie del Sol provocando la aparición de manchas solares (que son oscuras porque están más frías que los alrededores, pero presentan una actividad magnética muy intensa) y liberando mucha energía lo que provoca las eyecciones de masa coronal. El viento solar hace que a veces estas eyecciones de materia se dirijan hacia la Tierra, provocando la tormentas geomagnéticas.

¿Qué efecto pueden tener estas tormentas solares sobre la Tierra? Estas tormentas suelen ocurrir cerca del máximo del ciclo solar, aunque no siempre. El ciclo solar actual tendrá su máximo en 2013, pero está previsto que sea un ciclo solar promedio, nada diferente a los últimos ciclos. Así que no habrá ningún riesgo. La mayor tormenta geomagnética en las últimas décadas ocurrió entre el 13 y 14 de marzo de 1989, causó un apagón en Quebec, Canadá; las redes eléctricas más antiguas utilizan fusibles y no están protegidas ante este tipo de tormentas; las redes eléctricas más modernas, como la red eléctrica española, utilizan diferenciales por lo que están protegidas ante este tipo de tormentas. Las tormentas más intensas de los últimos siglos ocurrieron en 1859 (afectó a las oficinas de telégrafos y generó chispas eléctricas que provocaron algunos incendios) y se cree que hubo otra aún mayor en el año 774 (pero no está confirmada oficialmente aún). Esta última, unas 20 veces mayor que la de 1859, quizás hubiera tenida graves consecuencias en los satélites terrestres, si los hubiera habido en aquella época. Los ingenieros que diseñan los satélites luchan para combatir este tipo de problemas; como las tormentas solares se pueden predecir con antelación, los satélites pueden pasar a un estado de protección que minimiza los posibles problemas.

¿Algún meteorito golpeará a la Tierra el 21 de diciembre? Hoy en día tanto la NASA como la ESA están realizando un seguimiento detallado de todos los meteoritos que pueden impactar contra la Tierra con un tamaño suficiente para hacernos daño. La NASA ya ha determinado que no existen asteroides tan grandes como el que mató a los dinosaurios, ni ninguno capaz de considerarse una amenaza real al planeta (NASA Near-Earth Object Program Office). Obviamente, los meteoritos muy pequeños pueden pasar desapercibidos e impactar en la Tierra, pero el daño que pueden provocar es muy pequeño y localizado en la zona del impacto (aunque nadie dirá que el daño es muy pequeño si le cae uno encima de su propia casa).

¿Habrá una colisión de un planeta contra la Tierra (Nibiru, Eris o el planeta X)? Nibiru y el planeta X son planetas que no existen. Ningún astrónomo los ha observado. Eris es un planeta enano, similar a Plutón, que está en el exterior del Sistema Solar, que no puede chocar contra la Tierra porque está muy lejos. No hay planetas “descarriados” que puedan chocar contra la Tierra. Si los sumerios o los mayas hubieran observado estos planetas, también deberíamos haberlos observado nosotros. El cielo que nos rodea está constantemente vigilado y si se aproxima un gran planeta seríamos capaces de verlo muchos meses antes de su llegada. No se ha visto ninguno.

En resumen, no pasará nada el 21 de diciembre de 2012.

Como siempre, la mejor forma de acabar la lectura de esta entrada, si aún lo has hecho, es escuchar el audio de “El fin del mundo” en mi sección ¡Eureka! haciendo clik en este enlace. ¡Qué lo disfrutes!

Francis en ¡Eureka!: Hay agua helada en los polos del planeta Mercurio

Puedes escuchar el audio “Agua en Mercurio” de mi intervención de ayer en la sección ¡Eureka! del programa La Rosa de los Vientos, en Onda Cero, siguiendo este enlace. Como siempre, una versión por escrito más detallada.

La NASA ha anunciado esta semana que hay agua helada en Mercurio, el planeta más cercano al Sol. Parece imposible que haya hielo, ya que este planeta debería estar muy caliente por estar muy cerca del Sol. Mercurio es un planeta de extremos térmicos. Un día en Mercurio tiene una duración de unos 58,6 días terrestres. En el Ecuador del planeta se alcanzan temperaturas diurnas máximas de 700 K (unos 427 ºC) y en los polos las temperaturas nocturnas mínimas pueden bajar hasta los 50 K (unos –223 °C, bajo cero). El eje de rotación del planeta Mercurio está muy poco inclinado, por ello hay cráteres en los polos que tienen laderas que siempre están en sombra y que han estado en sombra durante cientos de millones de años. Estas zonas en sombra permanente tienen temperaturas máximas diurnas de unos 100 Kelvin (unos –170 ºC bajo cero). En estos cráteres se ha encontrado agua en forma de hielo.

La historia del agua en Marte ha sido como el cuento del lobo. Las primeras pruebas se obtuvieron hace 40 años por las Viking, pero ha habido varios anuncios recientes de agua en Marte en los últimos años. ¿Ha pasado algo parecido con Mercurio? Más o menos ha pasado lo mismo. Las primeras señales que apuntaban a que pudiera haber agua en forma de hielo en los cráteres polares de Mercurio que están en sombra de forma permanente fueron obtenidas hace 20 años por el radiotelescopio de Arecibo (en Puerto Rico). Había opiniones a favor y en contra, por ello la NASA dotó a la sonda espacial MESSENGER, que orbita alrededor del planeta Mercurio desde dos años, de varios instrumentos de medida para confirmar o refutar la existencia de agua helada en Mercurio. Esta semana se han publicado tres artículos en la revista Science que en conjunto ofrecen pruebas casi indiscutibles, pero indirectas, de la presencia de agua helada. Como es obvio, la prueba definitiva que nos permita estar seguros al 100% requiere aterrizar en Mercurio y comprobarlo in situ.

¿Qué medidas se han realizado para descubrir agua helada en los polos de Mercurio? Se han utilizado varios instrumentos. El más importante ha sido el espectrómetro de neutrones que se utiliza para medir la presencia de hidrógeno. Los neutrones se generan a varios metros de profundidad cuando los rayos cósmicos (protones) chocan contra el planeta. El hidrógeno es el mejor absorbedor de neutrones conocido y por lo que un espectrómetro de neutrones busca la firma de hidrógeno cerca de la superficie mediante la búsqueda de disminuciones en el flujo de neutrones procedentes del planeta. No es una medida directa del agua, pero el hidrógeno es el principal constituyente del H2O. Como a temperaturas por encima de 20 K el hidrógeno es gaseoso, detectar hidrógeno en la superficie de un planeta es una señal de la existencia de agua helada. El espectrómetro de neutrones de MESSENGER muestra abundante hidrógeno en el polo norte de Mercurio y la cantidad de hidrógeno observada corresponde a depósitos polares con un grosor entre 0,5 y 20 metros de hielo de agua.

Qué otros instrumentos se han usado y qué se ha observado gracias a su uso. En los cráteres en los polos se ha medido la topografía gracias al altímetro láser; se mide el tiempo que tarda un pulso de luz láser que viaja hasta el planeta, se refleja y retorna a la sonda espacial. Se ha observado que la parte de los cráteres de impacto del polo norte que están en sombra permanente tienen laderas más suaves que la parte que no está en sombra, lo que indica que hay algún depósito de algo y como se observa la señal del hidrógeno gracias a los neutrones, se piensa que tiene que ser agua helada. También se ha medido la temperatura del suelo. La medida del color (la reflectividad) de los depósitos de hielo mediante el láser indican hay una capa de entre 10 y 20 centímetros que actúa como una manta térmica (aislando y protegiendo el hielo que hay debajo). Este otro material es menos abundante en hidrógeno que el agua, por lo que se cree que podrían ser sustancias orgánicas.

¿Cómo han llegado a Mercurio estas sustancias (agua y orgánicas)? La hipótesis más razonable es que el agua y la materia orgánica oscura son depositados por los impactos en Mercurio de cometas y asteroides ricos en materias orgánicas y volátiles (como el hielo de agua). Estos son objetos muy comunes en el sistema solar. Muchos tienen órbitas que les acercan mucho al Sol y es inevitable que muchos hayan impactado. Las “trampas” frías de Mercurio recolectan material cometario que fue expulsado durante el impacto de cometas de los asteroides ricos en materia orgánica en la superficie de Mercurio.

¿Qué es lo que nos ayuda a entender el saber que Mercurio es un planeta que tiene agua en forma de hielo? Esta investigación es muy relevante para la cuestión de dónde viene el agua de la Tierra primitiva. Mercurio, como la Luna o Marte son testigos de la historia pasada del sisstema solar y nos permiten entender los procesos que le pudieron ocurrir a la Tierra primitiva. Los cometas del cinturón de Kuiper que rodea el Sistema Solar contienen gran cantidad de agua helada, por ello se espera poder encontrar agua en todos los planetas del sistema solar. También se espera que haya agua en muchos exoplanetas pues muchas estrellas tienen cinturones de cometas con agua helada. En la zona habitable de muchos soles debe haber planetas con océanos de agua líquida.

Por ejemplo, el observatorio espacial Herschel de la ESA ha observado cinturones de comentas en los sistemas planetarios cercanos Gliese 581 (que hospeda al menos 4 planetas, entre ellos una supertierra en la zona habitable) y 61 Virginis (que hospeda al menos 2 planetas). Sus cinturones de cometas contienen unas 10 veces más cometas que el cinturón de Kuiper del Sistema Solar, con hielo de agua a unos 200 grados Celsius bajo cero, por lo que se cree que alguno de sus planetas puede contener océanos de agua. Estos sistemas planetarios no tienen planetas de tipo Júpiter y se cree que ausencia explicaría por qué sus cinturones de cometas son mucho más densos que el nuestro. Más info en “Los cinturones de cometas apuntan a la existencia de exoplanetas con océanos,” Feelsynapsis Nov. 29, 2012; “Do missing Jupiters mean massive comet belts?,” ESA News, 27 November 2012; “Herschel Finds a Clue to How Planetary Systems Form and Evolve,” SciTechDaily, November 27, 2012.

Lo dicho, si no has oído aún el audio de mi sección ¡Eureka!, ahora es el momento de hacerlo, sigue este enlace.

Francis en ¡Eureka!: Lo que nos desvela el cerebro de Einstein

Ya puedes escuchar el audio (podcast) “El cerebro de Einstein” en mi sección ¡Eureka! del programa La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Pido perdón por haber dicho en dos ocasiones “circunvalaciones” en lugar del término correcto “circunvoluciones,” lo siento, el directo y los nervios me han jugado una mala pasada… Como siempre, una versión escrita de la charla.

El cerebro de Einstein tiene una historia muy curiosa y apasionante. La noche que murió Albert Einstein, el 18 de abril de 1955, a los 76 años de edad, su hijo Hans Albert dio permiso para un examen forense y para que su cerebro fuera preservado para su futuro estudio científico. El encargado de la tarea fue el patólogo Thomas Harvey, Hospital de Princeton, quien realizó 14 fotografías y luego lo cortó en 240 rodajas que incrustó en un bloque de resina para su conservación. Harvey no era un especialista en neuropatología y como no pudo justificar haber obtenido el permiso de Hans Albert antes de su autopsia, fue despedido del hospital.

Luego robó el cerebro y se le quedó en su casa…Por lo que parece, Harvey se obsesionó tanto con el encéfalo de Einstein, que lo robó y se dio a la fuga. Nadie supo de él hasta que un periodista en 1978 se encargó de buscar a Harvey y descubrió que aún tenía el cerebro de Einstein guardado en la cocina de su casa. La neuróloga Marian C. Diamond contactó con Harvey a principios de los 1980 para solicitarle acceso al encéfalo de Einstein y realizó un primer análisis científico que publicó con Harvey de coautor en Marian C. Diamond, Arnold B. Scheibel, Greer M. Murphy Jr., Thomas Harvey, “On the brain of a scientist: Albert Einstein,” Experimental Neurology 88: 198-204, April 1985. Más aún, en 1997 un periodista llamado Michael Paternini contactó de nuevo con Harvey y juntos decidieron devolverle el encéfalo de Einstein a su nieta, quien no lo aceptó. Cruzaron el país con el cerebro de Einstein en el maletero del coche y Paterniti escribió una novela con la historia titulada “Driving Mr. Albert,” 1998.

Hay gente para todo, parece imposible que pudiera ocurrir esto… Pues resulta que Harvey en su autopsia también extrajo los ojos de Einstein y se los entregó a un oftalmólogo llamado Henry Abrams, que los guardó durante más de 40 años en la caja de seguridad de un banco de Filadelfia. Cuentan que, aún hoy, el doctor Abrams acude una o dos veces del año a la cámara de seguridad del banco y contempla los ojos del genio, con los que asegura experimentar “una profunda conexión.” Según dice “Son claros como el cristal y dan sensación de profundidad”. Realmente increíble. Pero lo que nos interesa es la publicación de un nuevo análisis de las 14 fotografías del encéfalo de Einstein.

¿Cuál es el término correcto cerebro o encéfalo? El nombre correcto es encéfalo. El cerebro es la parte más grande del encéfalo, con sus dos hemisferios (izquierdo y derecho) y presenta en su superficie pliegues irregulares llamados circunvoluciones o giros cerebrales. El encéfalo humano, además del cerebro, contiene el cerebelo y el tronco encefálico (donde está el bulbo raquídeo).

Vayamos a la noticia, que aporta de novedoso el nuevo artículo sobre el encéfalo de Einstein. El autor del nuevo estudio, Dean Falk (Univ. Estatal de Florida en Tallahassee, EEUU) ya publicó en 2009 un estudio sobre el cerebro de Einstein basado en unas pocas fotografías conservadas. Descubrió que el encéfalo de Einstein presenta mayor densidad de neuronas en algunas partes y una proporción más alta de lo normal de células gliales (células que ayudan a las neuronas transmitir los impulsos nerviosos). Pero resulta que en el año 2010, los herederos de Harvey cedieron todos sus materiales al Museo Nacional del Ejército de Salud y Medicina (NMHM) en Silver Spring, Maryland, EEUU. Entre estos materiales había 14 fotografías inéditas. Gracias a esta cesión se ha realizado un nuevo estudio, publicado en la revista Brain. El objetivo del doctor Falk y sus colegas es frenológico, pues pretenden entender el origen de la gran inteligencia y creatividad de Einstein comparando su encéfalo con el 85 humanos “normales.” El estudio es Dean Falk, Frederick E. Lepore, Adrianne Noe, “The cerebral cortex of Albert Einstein: a description and preliminary analysis of unpublished photographs,” Brain, First published online: November 16, 2012.

Qué características particulares tiene el cerebro del genio. El encéfalo de Einstein pesa 1,23 kg, un peso por debajo de la media que es 1,4 kg (aunque el peso presenta mucha variabilidad, entre 1 kg y 2 kg). Presenta ciertas circunvoluciones y pliegues que son raros. La parte relacionada con el control motor de la cara y la lengua (asociados al lenguaje y la expresividad) son mucho más grandes de lo normal; además su corteza prefrontal  (que está ligada a la capacidad de planificar, centrar la atención y perseverar) también es más grande de lo normal. En los lóbulos frontal, parietal y occipital, tiene circunvoluciones con una geometría más complicadas de lo normal. También tiene muy desarrollada la región asociada a la música.

¿Se puede descubrir el secreto de la genialidad y de la creatividad de Einstein estudiando la anatomía de su cerebro? Este problema es como la cuestión de qué fue primero el huevo o la gallina. El encéfalo tiene gran plasticidad y va cambiando durante nuestra vida conforme vamos aprendiendo. Por ejemplo, el hipocampo de los taxistas de Londres es más grande que el de un individuo medio; se cree que esto es debido a la gran plasticidad del encéfalo, aunque no se han hecho estudios detallados de su evolución en el tiempo durante la vida laboral de los taxistas. Por tanto, no podemos saber qué características del encéfalo de Einstein tienen un origen genético y fueron responsables de su genio, y cuáles son resultado de la adaptación al entorno y sus hábitos de trabajo. Se sabe que el coeficiente intelectual varía con la edad (tanto en tests como en escáneres) y que gemelos criados en entornos diferentes tienen coeficiente de inteligencia diferente. El entorno donde se crió Einstein era muy enriquecedor, se le animó a ser independiente y creativo, no solo en ciencia, también en música (recibió clases de piano y violín). La mente es un músculo que se entrena. Otro ejemplo son los maestros de ajedrez activan regiones del cerebro que en una persona normal están dedicadas a otras cosas. Por ejemplo zonas activadas en reconocer caras son activadas para jugar al ajedrez.

Si no lo has hecho aún, este es el momento de escuchar el audio “El cerebro de Einstein.”

Francis en ¡Eureka!: El estado actual de la búsqueda del bosón de Higgs

Francis en ¡Eureka!, La Rosa de los Vientos, Onda Cero: “El bosón de Higgs.” Sigue este enlace para escuchar el audio…

Esta semana se han publicado nuevos resultados sobre la partícula de Higgs. Se han publicado el miércoles pasado en un congreso celebrado en Kioto, Japón. Muchos físicos tienen la esperanza de que el nuevo bosón descubierto el 4 de julio de este año sea una puerta hacia el futuro de la física de partículas; sus propiedades deberían diferir de las predicciones teóricas del modelo estándar de la física de partículas. Pero por ahora todos los datos apuntan a que se trata del bosón de Higgs, aunque la confirmación definitiva puede costar algunos años.