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viernes, 30 de agosto de 2024

Confirman la existencia de un campo eléctrico global que envuelve la Tierra entera

Este campo es tan importante como el gravitatorio y el magnético, se ha descubierto gracias a un cohete diseñado para su investigación. Es como una gran "cinta transportadora" que lanza partículas al espacio.


Un campo eléctrico débil en la atmósfera superior puede lanzar partículas cargadas al espacio (Foto: NASA / Conceptual Image Lab / Wes Buchanan / Krystofer Kim).

Entre muchas razones, hay tres por las que la Tierra es un lugar muy especial. Y las tres tienen que ver con la Física. El campo gravitatorio le permite a la Tierra no dejar escapar su atmósfera, imprescindible para la vida. Marte, por ejemplo, no mantiene su atmósfera consigo.

La segunda razón es el campo magnético, que nos protege de las partículas dañinas provenientes del Sol, como bien muestran las auroras boreales. Se acaba de demostrar la existencia de la tercera: un campo eléctrico ambipolar, que contrarresta la gravedad y arrastra las partículas al espacio.

Este descubrimiento ha sido divulgado en el artículo titulado "Earth’s ambipolar electrostatic field and its role in ion escape to space", publicado en la revista Nature este mes de agosto. Este estudio, liderado por Glyn Collinson del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, representa un avance significativo en la física espacial, al confirmar por primera vez la existencia de este campo eléctrico, que juega un papel crucial en el escape de partículas ionizadas desde la atmósfera terrestre hacia el espacio.

El cohete de la NASA que ha medido el campo eléctrico terrestre

El 10 de mayo de 2022 se lanzó el cohete Endurance, desde un lugar espectacular: Ny-Ålesund en Svalbard, Noruega. Anteriormente, en 2016, la misión Venus Express (ESA) descubrió un potencial eléctrico de 10 voltios alrededor de Venus. Con esto llegó una pregunta, ¿tiene la Tierra un potencial eléctrico similar?

"Creemos que una de las razones por las que la Tierra puede ser habitable es porque tenemos un potencial eléctrico muy débil", afirmó en su momento Collinson. En agosto de 2024 por fin tenemos la respuesta.


El cohete Endurance despega desde Ny-Ålesund, Svalbard (Foto: Andøya Space / Leif Jonny Eilertsen).

El nombre de la misión Endurance no fue escogido al azar: rinde homenaje al famoso barco utilizado por el explorador Ernest Shackleton en su expedición a la Antártida en 1914. Este simbolismo refleja tanto la dificultad técnica de la misión como la determinación y perseverancia necesarias para llevarla a cabo.

Endurance es un cohete suborbital, lo que significa que no alcanzó una órbita alrededor de la Tierra, sino que fue diseñado para realizar un vuelo en arco antes de descender nuevamente a la superficie. Esta característica es crucial, ya que permite realizar mediciones en la atmósfera superior, en una región donde el campo eléctrico ambipolar se manifiesta con mayor fuerza.

El descubrimiento del campo eléctrico ambipolar

El concepto del campo eléctrico ambipolar no es nuevo. Desde la década del 60, los científicos han teorizado que un campo eléctrico débil pero extenso podría estar presente en la Tierra, especialmente en las regiones polares, donde se observaba una fuga constante de partículas cargadas hacia el espacio, un fenómeno conocido como "viento polar". Aunque se sospechaba que un campo eléctrico era responsable de este fenómeno, medirlo había sido imposible por problemas técnicos que la ciencia no había superado hasta ahora.

La misión Endurance, un esfuerzo internacional liderado por la NASA, fue concebida específicamente para resolver este misterio. El cohete suborbital fue equipado con instrumentos de última generación diseñados para detectar el tenue campo eléctrico en la atmósfera superior. El lanzamiento desde Svalbard, una ubicación estratégica cerca del Polo Norte, permitió a los científicos maximizar las oportunidades de medición en un entorno donde el campo eléctrico ambipolar se manifestaría con mayor claridad.


La ilustración simboliza cómo las partículas salen despedidas al espacio como si fuesen por una cinta transportadora (Foto: Leonardo.Ai / Eugenio Fdz).

Los datos obtenidos por el cohete Endurance revelaron varias características críticas del campo eléctrico ambipolar terrestre. Este campo, que comienza a formarse aproximadamente a una altitud de 250 kilómetros, es fundamentalmente bidireccional, lo que significa que afecta tanto a las partículas cargadas positivamente como a las negativamente en la atmósfera.

Las partículas negativas, como los electrones, son extremadamente ligeras y tienden a ser impulsadas hacia el espacio por este campo. Por otro lado, las partículas cargadas positivamente, como los iones, son considerablemente más pesadas y, bajo la influencia del campo eléctrico, son levantadas a alturas mayores antes de ser atraídas de nuevo hacia la Tierra por la gravedad.

La magnitud del campo eléctrico ambipolar medido es del orden de pocos milivoltios por metro, pero, aún así, tiene un efecto acumulativo significativo en la dinámica de la atmósfera superior. Este campo no sólo facilita el escape de partículas hacia el espacio, sino que también actúa como un regulador, evitando que la separación de cargas eléctricas en la ionosfera sea excesiva, lo que podría llevar a inestabilidades atmosféricas.

El tipo de partículas más abundantes en el viento polar son los iones de hidrógeno. Experimentan una fuerza hacia el espacio que es 10,6 veces superior a la gravedad de la Tierra. "Eso es más que suficiente para contrarrestar la gravedad; de hecho, es suficiente para lanzarlos hacia el espacio a velocidades supersónicas", explica Alex Glocer, científico del proyecto Endurance en el Centro Goddard de la NASA y coautor del artículo.

Además, se descubrió que la intensidad del campo varía con la actividad solar y las condiciones geoespaciales. Durante periodos de alta actividad solar, el campo podría intensificarse, aumentando la tasa de escape de partículas, mientras que en periodos de baja actividad, el campo podría debilitarse, permitiendo una mayor retención de partículas en la atmósfera superior.

(Fuente: Muy Interesante)

miércoles, 20 de diciembre de 2023

El experimento más antiguo del mundo: germinaron semillas escondidas hace 144 años

Estos descubrimientos reveladores contribuyen significativamente al entendimiento de la ecología de las plantas y la importancia de la variabilidad genética en la supervivencia a largo plazo.

Foto: Unsplash.

En 1879, el botánico William James Beal inició el denominado "Experimento de Beal" sin saber que iba a trascender en la historia. Ahora, 144 años más tarde, científicos de la Universidad Estatal de Michigan lograron derribar las barreras del tiempo.

Años atrás, Beal llenó 20 botellas con una mezcla de arena y semillas de diversas plantas y las enterró boca abajo en un lugar secreto dentro del campus de la Universidad Estatal de Michigan. Su misión era una sola: observar cómo evolucionarían las poblaciones de plantas a lo largo del tiempo, en un ciclo de control que se prolongaría durante dos décadas.


William James Beal. Foto: Twitter.

Las botellas estaban enterradas con la boca inclinada hacia abajo, para que el agua no se acumulara en ellas, indica la publicación Science Alert.

¿Cuál era su objetivo? Con este experimento pretendía ayudar a los agricultores a descubrir cómo lidiar con las malas hierbas que persistían en el suelo, ya que en ese entonces no existían los pesticidas.

martes, 19 de diciembre de 2023

Los 11 descubrimientos científicos más asombrosos de 2023

Avances espacio-temporales, nacimientos vírgenes, un prometedor candidato a la vida extraterrestre... la ciencia no defraudó durante la última vuelta alrededor del Sol.

En otro año estelar para la ciencia, los astrónomos develaron nuevos descubrimientos sobre el cosmos, los biólogos trazaron un mapa más claro de las criaturas de la Tierra y los paleontólogos pintaron un cuadro más rico de los dinosaurios que vagaban por este planeta hace millones de años. El último compendio de la investigación científica de la humanidad sigue intrigando y revelando nuevos misterios por resolver.

• Los astrónomos detectan inmensas ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo


Los científicos detectaron ondas gravitacionales de baja frecuencia por primera vez a principios de este año, el subproducto cósmico de agujeros negros que colisionan y se fusionan después de girar cataclísmicamente en espiral el uno hacia el otro, como se muestra en esta ilustración. 

Por primera vez, los científicos han detectado ondas gravitacionales de baja frecuencia moviéndose a través de la galaxia. Estas ondulaciones cósmicas son probablemente los ecos lejanos de agujeros negros supermasivos que interactúan y se fusionan a miles de millones de años luz de distancia.

Un consorcio internacional de investigadores descubrió estas ondas cósmicas midiendo minúsculas variaciones temporales en las señales de radio de estrellas púlsares. Los hallazgos sugieren que había muchos más agujeros negros gigantes en el universo temprano de lo que se pensaba, y seguir estudiando este nuevo tipo de onda gravitacional podría ayudar a desentrañar detalles sobre los orígenes del universo y explicar mejor las sustancias y fuerzas invisibles que impulsan el cosmos.

• Un decodificador cerebral traduce los pensamientos humanos y da esperanza a quienes han perdido el habla


Alex Huth (izquierda) y Jerry Tang (derecha), con la también co-autora Shailee Jain ( Fotografía: Nolan Zunk, Universidad de Texas).

Aunque técnicamente no se trata de un dispositivo de "lectura de la mente", los investigadores de la Universidad de Texas en Austin (Estados Unidos) han realizado un trabajo revolucionario con su nuevo sistema basado en inteligencia artificial (IA), que traduce la actividad cerebral de una persona en un flujo continuo de texto en el laboratorio.

Este decodificador semántico no requiere un implante quirúrgico, sino que se basa en resonancias magnéticas funcionales para captar la actividad cerebral en respuesta a cosas como podcasts o imágenes. En lugar de proporcionar transcripciones palabra por palabra, el sistema de descodificación crea un diccionario de patrones de actividad cerebral basado en la respuesta de una persona a determinadas palabras o imágenes y lo utiliza para establecer referencias cruzadas entre la actividad cerebral y otras cosas en las que la persona está pensando.

Esta tecnología, que se basa en algoritmos de generación de lenguaje por IA, está en sus inicios, aunque ya ha planteado espinosas cuestiones sobre la privacidad mental y la ética en situaciones no voluntarias. Para las familias de las personas con problemas de comunicación, sin embargo, el trabajo ofrece nuevas esperanzas.

• Una antigua ballena podría ser el animal más grande de la historia


¿Podría haber sido este el animal más grande de la historia? Un nuevo análisis de los fósiles de Perucetus colossus del sur de Perú sugiere que este antiguo animal medía aproximadamente 18 metros de largo y pesaba más de 300 toneladas. 

Un antiguo cetáceo llamado Perucetus colossus podría haber sido el animal más grande de la historia. Un nuevo análisis de los huesos fósiles de la antigua ballena que surcaba las aguas de la costa de Perú hace más de 37 millones de años sugiere que el animal pudo pesar más de 300 toneladas y medir unos 18 metros.

Si realmente pesaba tanto como sospechan los científicos, habría sido el animal más grande conocido. Las ballenas azules, aunque siguen siendo más largas y miden alrededor de 100 pies, solo pesan alrededor de 200 toneladas.

• El T-rex tenía labios, lo que cambia la imagen de este dinosaurio


Un equipo multiinstitucional de paleontólogos ha propuesto que el Tyrannosaurus rex y otros dinosaurios carnívoros probablemente tenían labios que cubrían sus afilados dientes, como se ve en esta ilustración. 

Es probable que el Tyrannosaurus rex y otros dinosaurios carnívoros tuvieran una boca diferente de la que se sospechaba, con labios que cubrían sus formidables dientes.

Un equipo de paleontólogos llegó a esta sorprendente conclusión tras estudiar análogos modernos de los animales prehistóricos, como aves y reptiles, junto con detalles conocidos de la anatomía de los dinosaurios. Escribieron que el T. rex y los carnívoros afines probablemente tenían tejidos blandos que cubrían sus afilados dientes para proteger la boca de los animales y mantener sus mandíbulas en condiciones óptimas para el ataque.

• Herramientas de piedra de hace 3 millones de años revelan el ingenio de nuestros parientes no humanos


Los antiguos homínidos no humanos parecen haber utilizado herramientas como estas, descubiertas en el yacimiento de Nyayanga, en Kenia. La roca grande de la izquierda se utilizaba como núcleo para martillar lascas afiladas.

En el suroeste de Kenia, unos arqueólogos desenterraron un hallazgo sorprendente: herramientas de piedra enterradas junto a fósiles del homínido Paranthropus, un antiguo pariente no humano de nuestra especie.

El hallazgo de las herramientas (que podrían tener hasta tres millones de años) demuestra que los homínidos no humanos desarrollaron tecnologías líticas. Es más, sugiere que el desarrollo de las herramientas se produjo antes de lo que se pensaba.

El Paranthropus tenía dientes y mandíbulas grandes, por lo que las ideas sobre su posible uso de herramientas de piedra se descartaron en gran medida porque estos elementos no habrían sido esenciales para el procesamiento de alimentos, explica la paleoantropóloga del Museo de Historia Natural de Cleveland (Estados Unidos) Emma Finestone. Los últimos hallazgos parecen echar por tierra esa suposición.

Un “mundo perdido” podría retrasar los orígenes de la vida compleja


Esta ilustración muestra la posible evolución de los eucariotas en el océano hace más de mil millones de años.

Los indicios químicos extraídos de antiguas rocas de Australia y otros lugares sugieren que las células sofisticadas ya eran comunes hace entre 1600 millones y 800 millones de años, lo que apoya las teorías de una cronología sorprendentemente temprana para los orígenes de la vida compleja.

La evolución de los eucariotas (organismos que poseen un núcleo celular claramente definido) ha resultado en gran medida esquiva, por lo que un equipo internacional de investigación optó por una nueva táctica: buscar los subproductos de las moléculas de las que dependen los eucariotas para formar sus membranas celulares. Si podían encontrarlos en muestras de rocas antiguas, pensaron, eso podría servir como prueba de la presencia de eucariotas.

La muestra más antigua de estas moléculas, tomada de la formación Barney Creek de Australia, data de hace 1600 millones de años, lo que hace retroceder en el tiempo las pruebas químicas de la presencia de eucariotas hasta alinearlas con las pruebas genéticas y de microfósiles.

• El número de planetas descubiertos supera los 5500


En agosto, casi tres décadas después de que los astrónomos descubrieran los primeros planetas fuera del Sistema Solar, los científicos dieron a conocer el hallazgo de seis nuevos exoplanetas, con lo que el número total de planetas conocidos supera los 5500.

La búsqueda de exoplanetas, facilitada por telescopios como el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), sigue revelando una notable diversidad de nuevos mundos en toda la galaxia. Es más, el telescopio espacial James Webb y otros potentes observatorios también están proporcionando más detalles sobre estos mundos, como K2-18 b, un planeta entre los tamaños de la Tierra y Neptuno que podría tener un océano global bajo una gruesa atmósfera.

Los chimpancés, como los humanos, experimentan la menopausia


Las hembras de chimpancé se han unido a la corta lista de especies que viven mucho más allá de su edad reproductiva. 

Los biólogos llevan mucho tiempo preguntándose por las ventajas evolutivas de que los animales vivan más allá de su edad reproductiva. Solo las orcas, los calderones tropicales, los narvales, las belugas, las falsas orcas y los humanos experimentan la menopausia.

Sin embargo, un nuevo trabajo basado en un sólido análisis a largo plazo de las hormonas presentes en la orina de los chimpancés confirma que, al menos en un lugar, el Parque Nacional de Kibale, en Uganda, los chimpancés pasan por la menopausia y siguen viviendo.

Los estudios de orina, en los que participaron hembras de entre 14 y 67 años, indican que los chimpancés experimentaron la menopausia en torno a los 50 años, lo que supone un interesante paralelismo con los humanos, que a menudo experimentan la menopausia en torno a esa misma edad.

Hay indicios de que en algunas especies de ballenas y delfines, las hembras de más edad contribuyen a criar a las generaciones posteriores, pero no parece ser el caso de los chimpancés, ya que los animales no crían descendencia emparentada.

Una teoría, sin embargo, es que la menopausia ayuda a disminuir la competencia reproductiva de los primates, algo que los científicos seguirán estudiando en los próximos años.

• Primer parto virgen conocido entre cocodrilos americanos


Un cocodrilo americano (Crocodiles acutus) sumergido, nada en los densos manglares del Parque Nacional Jardines de la Reina, en Cuba. La especie es capaz de reproducirse sin pareja, según un nuevo descubrimiento realizado este año en Costa Rica.

En el último ejemplo de una técnica de reproducción asexual llamada partenogénesis, una hembra solitaria de cocodrilo americano de un parque de Costa Rica tuvo crías sin macho. Este fenómeno, típico de animales sometidos a presiones demográficas extremas, ya se había observado en otros animales, como cóndores de California en peligro crítico de extinción, varias especies de tiburones, dragones de Komodo y algunas serpientes, pero no en ninguna especie de cocodrilo.

La madre cocodrilo no había tenido contacto con otros animales de su especie desde hacía unos 16 años, y el análisis genético confirmó que el feto era efectivamente un clon parcial de su madre. Aunque este animal vivía en cautividad, el hallazgo tiene implicaciones para sus parientes salvajes, ya que la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) ha catalogado al cocodrilo americano como vulnerable a la extinción.

• Los científicos desarrollan un nuevo genoma más representativo


Los Institutos Nacionales de la Salud de Estados Unidos han presentado este año un nuevo pangenoma, una actualización muy necesaria del genoma humano de referencia, que tiene 20 años.

El nuevo modelo capta una porción más representativa de la humanidad, con mucha más diversidad étnica y racial, lo que constituye un paso necesario para mejorar la medicina personalizada.

En la actualidad, el nuevo pangenoma incluye las secuencias genómicas de 47 personas, aunque está previsto que el modelo llegue a incluir a unas 700 personas. La muestra de referencia anterior se basaba en gran medida en el genoma de un solo individuo, con otros datos de personas de ascendencia mayoritariamente europea.

Según los NIH, aunque el genoma de dos personas es idéntico en más de un 99%, el análisis de las diferencias individuales puede revelar datos clave sobre la vulnerabilidad a las enfermedades y orientar las decisiones terapéuticas esenciales.

• Descubren fósforo en la luna Encélado, de Saturno, un signo crucial de que la vida es posible


Encélado es la sexta luna más grande de Saturno. En esta ilustración brotan penachos de vapor, pero recientes análisis de los granos helados de esta roca distante indican que contiene fósforo, un elemento esencial para la vida.

Nuevas pruebas químicas sugieren que la luna de Saturno podría albergar vida. Los científicos anunciaron este año que habían encontrado fósforo en el océano de la sexta luna más grande de Saturno, Encélado.

Junto con el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno, el oxígeno y el azufre, este sexto elemento es esencial para la vida. Los astrónomos ya habían encontrado indicios de los otros cinco elementos en Encélado, por lo que este último hallazgo (detectado en granos de hielo recogidos por el Analizador de Polvo Cósmico de la nave espacial Cassini) convierte a esta roca helada en un prometedor candidato a albergar vida extraterrestre.