NOTICIAS sobre CIENCIA

Lentes de Fresnel espaciales

Una fina lámina metálica, actuando a modo de lente de Fresnel, podría permitir ver planetas extrasolares de tamaño terrestre.

Prototipo de lente de Fresnel en acero de 8cm. Foto: L Koechlin et al/OMP.

Proponen construir un telescopio espacial cuyo dispositivo óptico principal sea un lente Fresnel. Este sistema podría tener la resolución suficiente como para ver planetas de tipo terrestre alrededor de estrellas cercanas.
Los telescopios profesionales utilizan un espejo para poder enfocar la luz que nos llega del Cosmos. Pero éstos no tienen una resolución infinita. Incluso por encima de la atmósfera terrestre el diámetro de un espejo primario limita la resolución teórica alcanzada por el telescopio. Esto se debe a la difracción, un efecto que ocurre en los fenómenos ondulatorios. En los dispositivos ópticos sus bordes se convierten en emisores de ondas electromagnéticas que introducen ruido en la imagen final. Es el mismo fenómeno que nos permite escuchar algo que esté a la vuelta de una esquina aunque no tengamos una línea visual con el objeto emisor del sonido.
Por eso los telescopios son cada vez más grandes. A mayor tamaño del espejo primario mayor resolución y obviamente mayor capacidad de recoger luz.
Pero cuanto más grande es un espejo más peso tiene y más difícil es ponerlo en órbita. Una solución es usar espejos segmentados controlados electrónicamente y colocarlos sobre un bastidor. Otra solución es eliminar el bastidor y hacer que varios telescopios pequeños vuelen en formación con una precisión inaudita para que así actúen como uno individual. Esta última solución todavía no se ha realizado.
Ahora proponen una solución diferente para enfocar la luz sobre un foco. En lugar de usar lentes o espejos convencionales para esa meta se podría usar una ligera lente de Fresnel hecha a partir de una lámina metálica. Un satélite portaría esta lente y otro recogería la imagen formada por la lente en cuestión. La lente, a pesar de ser muy grande, sería muy ligera al ser muy fina. Con el tamaño suficiente este sistema sería capaz de visualizar planetas extrasolares de tipo terrestre.
Las lentes de Fresnel son conocidas desde hace mucho tiempo, concretamente desde que Augustin-Jean Fresnel las desarrollara en el siglo XIX. Se utilizan entre otras cosas para proyectores de transparencias o para concentradores en energía solar. Se basan precisamente en el fenómeno de la difracción.
En este caso, en lugar de evitar la difracción, se maximiza con el objetivo de enfocar la luz. Para ello, y en este proyecto del telescopio espacial, se grabaría un patrón especialmente diseñado de agujeros perforados sobre una lámina de metal.
Laurent Koechlin del Observatoire Midi Pyrénées en Toulouse (Francia) ha fabricado un prototipo a escala de este tipo de lente para demostrar la viabilidad de su uso como parte de un telescopio espacial. El sistema final consistiría en una fina lámina metálica sujeta por un marco especial a un satélite artificial. La cámara y el instrumental estarían instalados en otro satélite a cierta distancia del primero para registrar las observaciones.
Como la lámina sería muy ligera para un área muy extensa sería muy barato lanzar al espacio lentes de grandes diámetros. La capacidad de recolección de luz no sería muy potente, pues solamente recogería un 10% de la luz incidente, aunque podría observar tanto en el visible como en el infrarrojo o el ultravioleta.
Una lente de Fresnel de 30 metros sería capaz de resolver planetas de tamaño terrestre a 30 años luz de distancia de nuestro sistema solar. El análisis de su espectro nos daría además pistas sobre la posibilidad de que pudieran albergar vida.
Otras aplicaciones del telescopio serían las observaciones de galaxias jóvenes lejanas en el borde del Universo, o la toma de imágenes de objetos de nuestro propio sistema solar.
La lámina se podría plegar o enrollar y lanzarse así al espacio en donde se desplegaría para su uso.
El equipo de Koechlin propone ya una misión de prueba a la ESA en la que se demuestre la viabilidad de la idea con una lente de Fresnel de 3,6 metro de tamaño.
Entre las dificultades que hay que sortear está el vuelo en formación de los dos satélites que, debido a las restricciones ópticas del sistema, deben de estar separados una distancia kilométrica entre sí. La alineación entre el objeto a observar, la lente de Frenel y la cámara debe de ser casi perfecta para poder captar la imagen. Además la precisión en el plano focal debe de ser como mínimo de un milímetro. A distancia por encima o por debajo de ese milímetro la imagen estaría fuera de foco.
Para poder observar cada objeto habría que maniobrar hasta conseguir la configuración adecuada y la precisión requerida. En la misión propuesta se podrían llegar a observar 10.000 objetos diferentes.
Otra dificultan es que el punto de foco depende de la longitud de onda, por lo que habría que filtrar las longitudes de onda para las que no se desea hacer la observación antes de que éstas (y que portan una imagen desenfocada) lleguen a la cámara.
Otra aproximación al problema es la que pretende utilizar Marc Kuchner del Goddard Space Flight Center. En este caso uno de los satélites portaría una “sombrilla” que enmascararía la luz brillante de la estrella del sistema a observar y utilizar un telescopio espacial de tecnología tradicional para observar.
Aunque la lente de Fresnel puede ser más grande, su despliegue puede ser difícil. También habría que tener en cuenta el empuje del viento solar sobre ella, que actuaría como una vela solar debido a su gran tamaño. Además reflejaría luz solar en su parte posterior, por lo que requeriría también de una sombrilla.
Obviamente se necesitan hacer investigaciones previas antes de embarcarse en un proyecto así. Para probar la viabilidad de la idea, Koechlin y sus colaboradores han fabricado un prototipo de lente de Fresnel del tamaño de una tarjeta de crédito (ver foto). Su próximo paso es fabricar otra de 20 cm y montarla a modo de telescopio para observar objetos astronómicos.

Fuentes y referencias:
Noticia en New Scientist.

Toda ciencia trascendiendo (2)

Chandra descubre la supernova mas joven de la Via Lactea

Un equipo de astrónomos ha descubierto la supernova más joven de la Vía Láctea, de sólo 140 años. Hasta ahora, la supernova más reciente que tenían identificada databa de 1680, según los estudios sobre la expansión de los restos de Casiopea A. El nuevo descubrimiento, y que se ha estado investigando desde 1985, ayudará a determinar con mayor exactitud la frecuencia con la que las supernovas explotan en la Galaxia.

La supernova descubierta no había sido vista en estos 140 años porque explotó cerca del centro de la Galaxia y quedó incrustada en un denso campo de gas y polvo. Esto la hacía tres millones de veces más imperceptible que si hubiera estado en la oscuridad, pero gracias a los nuevos sistemas de rayos X y a las ondas de radio que se utilizan consiguieron penetrar en ella fácilmente.

"Podemos ver algunas explosiones de supernovas con telescopios ópticos en la mitad del Universo, pero cuando están envueltas en esa densidad podemos perderlas de nuestro campo visual", comentó el director de la investigación Chandra, Stephen Reynolds, de la Universidad de Carolina del Norte.

Este descubrimiento ha sido posible gracias al Telescopio Chandra de la NASA y el Observatorio Nacional de Radio Astronomía (NRAO, por sus siglas en inglés). "Afortunadamente, la expansión de la nube de gas tras la explosión brilla en las radio ondas y en los rayos X durante miles de años. Los rayos X y los radio telescopios pueden ver a través de la oscuridad y nos han mostrado ahora aquello que nos habíamos estado perdiendo".

Los astrónomos observan el comportamiento de las supernovas en otras galaxias como la Vía Láctea, y basándose en esas investigaciones, calculan que cada siglo unas tres supernovas pueden explotar en la Vía Láctea, aunque esas previsiones tienen un amplio margen de error.

"Si estos cálculos fueran correctos, tendría que haber restos de unas diez explosiones supernovas más recientes que la de Casiopea A", dijo David Green otro de los investigadores perteneciente a la Universidad de Cambridge (Inglaterra), quien aseguró que es "un gran descubrimiento el haber conseguido seguir la estela de una de ellas".

Esta investigación comenzó en 1985 cuando un grupo de astrónomos dirigido por Green identificaron el cuerpo celeste G1.9+0.3 como los restos de una supernova, que pensaron que podría ser parte de otra supernova mayor que habría explotado entre 400 y 1000 años antes.

Sin embargo, veinte años después, el seguimiento de este elemento desde el observatorio Chandra reveló que desde 1985 había crecido un 16 por ciento, lo que indicó que los restos de la supernova eran mucho más recientes de lo que habían pensado. La nueva data de la supernova fue confirmada en las pasadas semanas gracias a la nueva tecnología de la observación por radio.

Este descubrimiento es fundamental para calcular con mayor precisión la edad de las supernovas de nuestra galaxia. Además de tener el récord de ser la supernova más joven, la G1.9+0.3 es importante porque nunca se había visto una expansión de partículas tan rápida, lo cual estimulará más estudios desde el observatorio Chandra.

Miden la temperatura del universo en un pasado remoto

Gracias al Very Large Telescope de ESO, un grupo de asttrónomos han logrado detectar por primera vez en el ultravioleta la molécula de monóxido de carbono en una galaxia ubicada a casi 11 mil millones de años-luz de distancia. La consecuencia directa de est descubrimiento ha sido la posibilidad de medir de forma precisa la temperatura cósmica en una época tan remota.

Gracias a la potencia de este telescopio y a una selección muy cuidadosa del objeto, seleccionado entre cerca de diez mil quásares, se logró por primera vez detectar juntas tres moléculas como el hidrógeno molecular normal, el deuterado y moléculas de monóxido de carbono (CO) en absorción frente a un quásar, un logro que había permanecido esquivo durante más de 25 años.

Si el Universo se formó en con el Big Bang, la radiación de esta primitiva bola incandescente debería haber sido más caliente en el pasado. Esto es exactamente lo que se encontró con estas nuevas mediciones. “Dada la medición de temperatura actual de 2,725 K, uno esperaría que la temperatura hace 11 mil millones de años fuera cerca de 9,3 K”, dice uno d los investigadores. “Nuestra serie de observaciones únicas realizadas con el VLT nos permiten deducir una temperatura de 9,15 K, sumándole o restándole 0,7 K, en excelente acuerdo con la teoría”.

Este mismo equipo ya había logrado otro récord con la detección del hidrógeno molecular más distante, en una galaxia observada cuando el Universo tenía menos de 1,5 mil millones de años de edad.

Vía | Tendencias21
Fuente: ESO

El secreto de la bacteria gigante

Una bacteria de más de medio milímetro de tamaño y que vive en el interior del pez cirujano posee centenares de copias de su propio genoma.

Ejemplar de Epulopiscium junto a un protozoo (paramecio) y una bacteria E. coli (punto negro). Foto: Esther Angert/Cornell.

Las bacterias son los seres vivos autónomos más pequeños y simples que existen. Son los que más éxito han tenido en el mundo biológico y de los más antiguos en la historia evolutiva de este planeta. Son procariotas, no tienen núcleo diferenciado y son estructuralmente simples. Estos microorganismos están en todas partes, incluso muchos de ellos viven dentro de nosotros. El cuerpo humano posee mayor número de bacterias que de células somáticas. Nos ayudan en el tracto digestivo, cumplen otras funciones y, a veces, nos invaden y matan.
Una especie de pez tropical de la barrera de coral australiana posee en su interior una especie de bacteria especial: Epulopiscium spp. Es una de las excepciones a lo mencionado antes en cuanto a tamaño se refiere. Son bacterias realmente gigantes, miles de veces más grandes que las bacterias normales o incluso mayores que los protozoos corrientes. Son lo suficientemente grandes como para poder ser visibles a simple vista. Lo fascinante es que estructuralmente siguen siendo bacterias como las demás.
Una reciente investigación, realizada por científicos de la Universidad de Cornell y dirigida por Esther Angert, ha desvelado que esta bacteria se puede permitir este tamaño porque es capaz de copiar miles de veces su genoma, mostrando que una simple modificación genética del diseño básico bacteriano permite este crecimiento desmesurado.
Epulopiscium vive en un sitio especial: el tracto digestivo del pez cirujano. Entre esta bacteria y el pez ha evolucionado una relación simbiótica que beneficia a ambos seres. Al principio de ser descubierto a este microorganismo flagelado se le clasificó como un protista debido a su gran tamaño, pero el análisis ulterior demostró su naturaleza bacteriana. Mide unas 700 micras, es decir más de medio milímetro. Si una E. coli mide una micra se puede calcular fácilmente que cabrían millones de E. coli dentro de una Epulopiscium.
Aunque se sabía que otras bacterias son capaces de copiar muchas veces su genoma (a lo sumo un centenar de veces, como en el caso de Buchnera aphidicola que vive dentro de áfidos y tiene 120 genomas), ninguna otra lo copia 100.000 veces como en este caso.
Las bacterias son pequeñas por ser estructuralmente simples. Carecen de los orgánulos especializados de los eucariotas. Éstos cumplen funciones especializadas como la asimilación de nutrientes, organización de funciones celulares, almacenamiento del ADN, fotosíntesis, producción de energía, etc. Para que todos ellos quepan en la célula eucariota, dicha célula debe de ser grande y como algunos cumplen la función de mecanismo de transporte interno se lo pueden permitir. Las bacterias, por otro lado, simplemente dejan pasar productos a través de la membrana celular por difusión para obtener así los nutrientes. Como no pueden moverlos activamente a través de su interior, deben de ser pequeñas para que la difusión funcione bien. Una bacteria grande, con un ratio superficie/volumen menor, simplemente moriría de hambre.
Pero si se copia el genoma miles de veces de tal modo que se disponga de todo lo necesario justo detrás de la membrana y cerca de la superficie, el ADN y toda la maquinaria bioquímica puede responder rápidamente de manera local a los estímulos externos, produciendo las proteínas necesarias según las necesidades locales. Esto es precisamente lo que hace esta bacteria.
De este modo al disponer también de ADN periférico cerca del ambiente exterior, la bacteria puede reaccionar inmediatamente si algo entra en contacto por la pared celular.
¿Pero qué ventaja tiene ser tan grande? Una bacteria de ese tamaño es más móvil que cualquier otra y tan grande que casi ningún protozoo la puede ingerir. El tracto digestivo del pez en cuestión es una ecosistema poblado por muchos seres, incluyendo varias especies de protozoos que eventualmente pueden ser sus enemigos. Pero con ese tamaño solamente el ciliado Balantidium jocularum es capaz de depredar esta bacteria.
El precio a pagar por este tamaño es una mayor inversión en energía para mantener todos estos genomas, pero el ambiente generoso del aparato digestivo de pez cirujano lo puede proporcionar.
Esta bacteria no es la mayor bacteria conocida. Thiomargarita namibiensis, de forma esférica, mide 800 micras, pero en este caso el microorganismo no contiene miles de genomas, sino una vacuola central (una simple bolsa inactiva), que representa el 98% de su volumen, y que empuja el citoplasma a las cercanía de la pared celular. Por contra, la parte central de Epulopiscium está activa y consume nutrientes.
Para su reproducción Epulopiscium no se divide sin más en dos individuos como otras bacterias, sino que produce descendencia en su interior, normalmente dos ejemplares en forma de cigarro puro que crecen dentro del citoplasma hasta que la célula madre, muriendo en el proceso, revienta y los deja libres.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa de Cornell University.
Artículo en PNAS (resumen).
Cornell University.
Epulopiscium Website.

El portero perfecto

Científicos de la Universidad de Stuttgart desarrollaron una máquina capaz de detener tiros penales disparados por piernas expertas. La efectividad de la máquina hace palidecer a la de destacados arqueros profesionales.

Nubes y algas

Las algas, cuando están bajo estrés, contribuyen con la liberación de yodo a la formación de nubes en las costas.

Ya vimos en esta web algún ejemplo de cómo la vida sobre la Tierra cambia y altera las condiciones físicas de este planeta. Ahora unos científicos proporcionan un ejemplo más de este tipo de fenómenos al haber ayudado a demostrar que la presencia de grandes cantidades de algas en áreas costeras puede influir en el clima local.
Este estudio internacional ha encontrado que las algas pardas, cuando se encuentran bajo estrés, desprenden grandes cantidades de yodo en forma se iones cargados a la atmósfera, yodo que finalmente contribuye a la formación de nubes.
Así por ejemplo, durante la marea baja, cuando el kelp es expuesto a la luz intensa, a la desecación o al ozono atmosférico, desprende rápidamente grandes cantidades de yodo, elemento que normalmente es almacenado en sus tejidos.
Este yodo neutraliza el ozono y otros oxidantes que normalmente dañarían el kelp, y en el proceso se produce yodo molecular.
Los datos obtenidos por estos científicos explican por qué se registran en el aire que cubre los bosques de kelp grandes cantidades de óxido de yodo y otros halogenuros orgánicos. Estos productos químicos actúan además como núcleos de condensación alrededor de los cuales crecen las gotitas de agua que forman las nubes.
El kelp necesita de rocas intermareales para prosperar, siendo las playas arenosas poco apropiadas para su desarrollo. No hay kelp en cualquier costa. Estos resultados se pueden aplicar a las regiones costeras del reino Unido donde haya grandes regiones de kelp, como en las Hébridas o en la bahía de Robín Hood. Es de suponer que también se apliquen a la costa oeste de los EEUU, donde hay este tipo de algas, y a otras regiones del mundo.

El aumento del número de núcleos de condensación debido a este proceso hace que la formación de gotitas dé lugar a nubes más gruesas. Estas nubes son brillantes y reflejan mucha luz del sol hacía arriba, alcanzando la superficie del agua (o del suelo) solamente una pequeña parte de ella Dentro de cada nube hay una miríada de gotitas de agua en suspensión. En este tipo de nubes las gotitas son más pequeñas que en otros tipos de nubes, que en comparación contienen gotas más grandes y, por tanto, más susceptibles de agregarse para así formar lluvia. El aumento de núcleos de condensación por parte del kelp proporcionaría, por consiguiente, nubes más grandes y duraderas sobre las regiones costeras.
Los investigadores encontraron además que el kelp libera grandes cantidades de yodo en el agua del mar a consecuencia del estrés oxidativo como un mecanismo de respuesta frente al ataque de patógenos.

Estos investigadores sugieren que el kelp, por tanto, juega un papel importante en el ciclo bioquímico del yodo y en la eliminación del ozono de baja altitud que, al contrario que el de alta altitud que filtra los rayos ultravioletas del sol y es beneficioso, produce trastornos en los seres vivos, incluido el hombre.
Este descubrimiento se da casi 200 años después de que se identificara el yodo como elemento químico, precisamente en las cenizas del kelp.

Fuentes y referencias:
University of Manchester.
Artículo en PNAS (resumen).
Las bacterias hacen llover.
Foto 1: “Kelp on the Beach” por philipbouchard, vía Flickr.
Foto 2: Bosque de Kelp, UCSC, RC:lab.
Foto 3: Kelp, LaGrandeMotte.

El peor terremoto en China de las ultimas decadas deja devastacion y muerte

La tierra tembló en China. A 29 kilómetros de profundidad, 31 grados latitud norte y 103 longitud este, bajo la ciudad de Wenchuan, provincia de Sichuan (centro-oeste de China) a las 14:28 horas, un terremoto de 7,8 grados de magnitud en la escala Richter devastó la región de la Prefectura Autónoma de Aba. El temblor fue seguido de otros cuatro de grado superior a cinco, y posterormente ha habido mas de 2.000 réplicas de menor intensidad.

Se estima que el seísmo ha dejado alrededor de 20.000 muertos y más de 50.000 heridos, unos datos que ya lo convierten en el peor sufrido por el gigante asiático desde que, en 1976, otro de idéntica fuerza se cobrara 260.000 vidas. El balance de esta catástrofe podría aumentar a medida que las tareas de rescate se aproximen al epicentro.

El temblor se hizo sentir en toda Asia oriental, hasta en ciudades tan alejadas del epicentro como Bangkok o Hanoi, a más de 3.000 kilómetros de Wenchuan, donde están censadas 111.800 personas. Según medios de comunicación chinos, edificios de provincias como Yunnan, a unos mil kilómetros, también han sufrido desperfectos, y muchos hogares de Chengdu muestran grandes grietas, aunque no se han confirmado derrumbes.

Las autoridades de Pekín señalan que la zona más afectada se concentra en una circunferencia de cien kilómetros en torno al epicentro, a donde todavía no han podido acceder los equipos de rescate, y cuyas líneas telefónicas permanecen cortadas.

En el condado de Beichuang Qiang, uno de los lugares más cercanos al centro del seísmo a los que se ha podido llegar, a unos 30 kilómetros, miembros del Gobierno local aseguran que el 80% de los edificios han quedado completamente destrozados, y que podría haber entre 3.000 y 5.000 muertos.

Durante la pasada madrugada se han registrado más de 1.800 temblores, algunos de ellos de hasta seis grados de magnitud, según la oficina sismológica provincial.

El primer ministro del país, Wen Jiabao, se desplazó de inmediato a la ciudad de Duyiangyan, a unos cien kilómetros del epicentro y una de las más castigadas por el terremoto. Durante su vuelo desde Pekín, Jiabao pidió "calma, confianza y eficiencia en las labores de rescate" a la población china y a los militares que el Gobierno ha desplazado a la zona.

Por su parte, el presidente, Hu Jintao, ordenó el uso de "todos los medios que sean necesarios" para rescatar a los supervivientes y reconstruir los lugares afectados. Ambos mandatarios hicieron un llamamiento a la unidad y a la solidaridad de la población.

Aunque en un primer momento se temió por la posibilidad de que la presa de las Tres Gargantas, el mayor proyecto hidroeléctrico del mundo, situado en la provincia de Sichuan, hubiera sufrido graves daños que amenazaran con inundaciones en las zonas cercanas, las autoridades se apresuraron a confirmar que la estructura, aún en construcción, ha resistido el movimiento telúrico. No obstante, un grupo de expertos ya está haciendo una evaluación exhaustiva de los daños que ha sufrido.

Energía obtenida a base de ácido fórmico a temperatura ambiente

Una tecnología que obtiene hidrógeno puede jugar un papel importante en generación de energía limpia. Científicos alemanes desarrollaron una que permite obtener hidrógeno de ácido fórmico y eso a temperaturas ambiente.

El volcan Chaiten visto desde el satelite Envisat

El satélite científico Envisat, de la Agencia Espacial Europea (ESA), ha registrado una serie de imágenes que muestran los estragos que ha causado el volcán Chaitén, en Chile. Las instantáneas tomadas desde la órbita terrestre muestran que las cenizas y el humo que ha expulsado el volcán se extienden a lo largo de cientos de kilómetros sobre la Patagonia argentina.


El volcán, cuya cumbre alcanza los 1.000 metros de altura y que ha permanecido inactivo durante miles de años antes de entrar en erupción el pasado día 2 de mayo, ha obligado a abandonar sus hogares a miles de chilenos.

El Chaitén está situado en el sur de Chile, 10 kilómetros al noreste de la localidad de Chaitén, en el Golfo de Corcovado.

Las imágenes que ha enviado el espectrómetro de resolución media (MERIS) del Envisat poseen una resolución de 1.200 metros, por lo que muestran la devastación causada por el volcán a gran escala.

La ESA confía en que los datos recogidos por el satélite durante los últimos días ayuden a detectar los pequeños cambios visibles desde la órbita y que indican la inminencia de una erupción volcánica.

El peligro de que ocurriese una catástrofe similar a la que hace casi 2.000 años sepultó a la ciudad romana de Pompeya ha llevado al Gobierno chileno a ordenar la evacuación total en un perímetro de 50 kilómetros en torno al volcán Chaitén, que entró en erupción el 2 de mayo.

Los expertos han reconocido que, en la peor situación, existe el peligro de que la nube piroclástica (material lanzado al aire en una erupción volcánica) que el martes pasado se elevó más de 30.000 metros después de dos potentes explosiones del volcán, sufra un colapso súbito y se precipite por los valles y cause graves daños a su paso.

Misterios del ajenjo

Científicos alemanes descifraron los misterios que pesaron durante siglos sobre el ajenjo y sus efectos. La bebida fue convertida en mito por artistas como Van Gogh y Tolouse-Lautrec.