lunes, 26 de octubre de 2020

Las historias que se esconden en los troncos de los árboles

 

Los anillos del interior del tronco reflejan las épocas de crecimiento del árbol
Los anillos del interior del tronco reflejan las épocas de crecimiento del árbol. 

De todas las insensateces que hemos cometido los humanos, hay una de la que se habla sorprendentemente poco, quizás porque su coprotagonista (y víctima) fue un árbol.

Las circunstancias que la rodean son controvertidas, pero nadie discute que sucedió el 6 de agosto de 1964 en el Estado de Nevada (EE UU). Como relata Stefano Mancuso en su último libro, La pianta del mondo, los implicados fueron tres: el ejemplar de Pinus longaeva marcado como WPN-114, el servicio forestal estadounidense, y el que probablemente sea el investigador más odiado de la historia de la dendrocronología, Donald Currey. Tampoco existen dudas sobre el trágico resultado: un tocón y un tronco seccionado que revelaban, por fin, la información que Currey andaba buscando.

Todos hemos visto espectáculos parecidos en multitud de ocasiones, más o menos felices: una serie de círculos concéntricos de anchura y color variables, que llamamos "anillos de crecimiento", y que dibujan el análogo arbóreo a una huella dactilar. No hay dos ejemplares que formen exactamente el mismo patrón de anillos; cada uno es, como nosotros, único e irrepetible.

En climas templados, donde un ciclo anual consta de estaciones favorables y desfavorables para el crecimiento vegetal, aparece este patrón anillado que refleja de forma aproximada el paso de los años. Aina S. Erice

La existencia de los anillos de crecimiento no es ninguna novedad: desde que el ser humano emplea madera sabe que están ahí, que forman bellos diseños al cortar el tronco para convertirlo en vigas, mesas o tablas de pared. Sin embargo, una de las primeras personas que se interrogó y dejó testimonio de sus reflexiones sobre la naturaleza de estos anillos fue Leonardo da Vinci, que en su Tratado de la pintura escribe: "Los círculos de las ramas de los árboles talados muestran el número de sus años, y cuáles fueron más húmedos y más secos según su mayor o menor anchura". Intuición genial, que ve en estos anillos la memoria de los árboles. La planta sedimenta sus recuerdos —capa tras capa, anillo tras anillo— desde su más tierna infancia; al igual que nosotros, guarda en su interior la marca de todo lo que le ha sucedido a lo largo de su vida. A diferencia de nosotros, sin embargo, los árboles no olvidan fácilmente: en el caso de las especies más longevas conocidas, como el bien llamado Pinus longaeva, las memorias arbóreas pueden abarcar varios milenios.

Para acceder a estos anillos hay que tener una llave y saber emplearla bien: conocida como barrena de Pressler, se trata de un pequeño instrumento que permite horadar el tronco de un árbol y extraer un cilindro de madera, sin causar mayores daños al ejemplar. Se requiere habilidad y práctica (hay que aprender a orientar la barrena correctamente, y no todas las maderas te ponen fácil su perforación); no se requiere, en cambio, el sacrificio de ningún árbol... a no ser, claro está, que seas Donald Currey. Al no lograr obtener muestras de WPN-114 mediante barrena, se decidió talar el árbol para consultar su memoria arbórea.

¿Pero, por qué? ¿Qué pueden decirnos un montón de anillos que sea interesante?

El primer dato que pueden ofrecernos es, por supuesto, la edad aproximada del árbol en cuestión —un dato que a veces se revela dramático, como le sucedió a Currey al contar los anillos de WPN-114 y descubrir que acababa de talar a Prometeo, el Pinus longaeva más viejo de la Tierra.

Anillado de una rama de enebro de la miera (Juniperus oxycedrus). Aina S. Erice

En segundo lugar, la secuencia de anillos —cuya madera muestra diferencias anatómicas según si fue temprana, hija de la primavera, o más tardía— proporciona una crónica de las condiciones de crecimiento del árbol: como ya decía Leonardo da Vinci, puedes saber en qué años creció más, y en cuáles menos. Si eliges al árbol adecuado y tomas muestras con cuidado, quizás puedas incluso detectar el rastro de incendios o heridas de rayo, que generalmente dejan cicatrices reconocibles en el tronco, unidas a tejidos que el vegetal desarrolla como reacción a la herida, y que un ojo entrenado logra distinguir. Quizás esta crónica parezca algo sosa y aburrida de buenas a primeras, pero si sabes interrogarla puedes desvelar tesoros; y la disciplina que se ocupa de bucear en los recuerdos de la madera y acercarse al tiempo (cronos) de los árboles (dendron) se conoce como dendrocronología.

La memoria de los árboles es, por ejemplo, una extraordinaria fuente de pruebas que muestran cómo está cambiando el clima. Sin embargo, para ello debes escoger bien a tus compañeros vegetales, y asegurarte de que sus recuerdos son fiables. Las palmeras, por ejemplo, no te servirán de nada, pues ni siquiera forman anillos de crecimiento; si te adentras en los trópicos e interrogas a un árbol cualquiera, quizá la respuesta no sea satisfactoria, pues la madera de la mayoría de especies tropicales no muestran patrones anillados. Incluso hay árboles con tendencia a la amnesia, como los tejos (Taxus baccata); existen varios ejemplares, como el famoso tejo de Llangernyw, en Gales, cuya edad exacta nos resulta imposible determinar, porque sus troncos se han quedado huecos, borrando los primeros siglos —quizás milenios— de las crónicas.

(El fenómeno de los troncos huecos también puede suceder como consecuencia de podas realizadas de forma incorrecta, mal cicatrizadas, que facilitan la aparición de infecciones —por ejemplo fúngicas— capaces de horadar el tronco. Ello, además de suponer un riesgo estructural que compromete la estabilidad del árbol, es un caso de alzhéimer arbóreo al que por desgracia se ven sometidos muchos árboles de nuestros barrios y plazas.)

Pero si escoges a árboles en plena posesión de sus facultades mnemónicas, y entrevistas a un número suficiente de ellos (¡nunca te fíes de un único testimonio!), un mundo de posibilidades extraordinarias se abre ante ti.

¿Necesitas confirmar tus sospechas de que la minería a cielo abierto en Siberia del norte, tal y como se ha desarrollado en los últimos noventa años, es un desastre ecológico directamente responsable de la destrucción del bosque boreal en la región? Está en la memoria de los alerces y píceas del lugar.

La cantidad de anillos no siempre se corresponde con la edad del ejemplar: hay árboles que 'se saltan' años (sobre todo cuando han sido muy duros y no se ha producido crecimiento alguno). Por ello es importante calibrar cualquier lectura dendrocronológica con otros métodos, como el del Carbono 14. Aina S. Erice

¿Quieres entender si la expansión del imperio mongol en el s. XIII estuvo ligada a un cambio climático en sus tierras, y de qué tipo? Los pinos siberianos (Pinus sibirica) de la región aún se acuerdan de aquellos años locos.

La madera tiene, además, una ventaja evidente sobre el cerebro como sede de la memoria, y es que los recuerdos conservados en anillos de crecimiento pueden sobrevivir al árbol que los creó. No hace falta encontrar a ningún venerable matusalén vegetal para saber qué tal tiempo hacía en tiempos de la república romana, o en la Francia napoleónica: un tocón de la edad adecuada puede ser suficiente, incluso un palo. Eso significa que toda la madera maciza que te rodea está ahíta de recuerdos. Las planchas de los violines Stradivarius pueden revelarte sus orígenes —de qué especie provenían (Picea abies), en qué región crecieron, en qué período, qué climatología vivieron—, igual que las vigas de la catedral de Segovia (hechas de Pinus nigra), o cualquier escultura japonesa de madera (p. ej. de Chamaecyparis obtusa). Todos cuentan una historia para quien sabe interpretar su lenguaje.

La memoria es un componente imprescindible de nuestras vidas; si la perdemos, se lleva consigo parte de nuestra identidad, nuestra capacidad de aprender y madurar. La sabiduría no existe sin memoria; cada anciano que se apaga nos priva —a ti, a mí, a todos los seres humanos— de una raíz hecha de recuerdos, raíz que ancla, pero que a la vez nos permite seguir creciendo hacia la luz (y, se espera, sobrevivir a los temporales futuros). Incluso si nos han dejado una crónica pormenorizada de su vida, interrogar memorias vivas es más bello que consultar archivos inertes —más aún, cuando la muerte de aquel ser vivo no era necesaria.

¿Quién no se indigna al pensar en los 4900 anillos de crecimiento que Donald Currey contó en la madera de su Pinus longaeva, cuyo último recuerdo fue una sierra en agosto de 1964? Nadie se atrevería a defender la tala de seres vivos cuya memoria abarca milenios... pero ¿y si son cinco siglos? ¿O uno? ¿O varios lustros? ¿A partir de qué momento la memoria de un árbol merece ser conservada, cuidada, estimada?

Quizás llegue un día en que veamos y tratemos a los árboles de nuestras ciudades, no como muebles baratos, sino como archivos vivos: una infinidad de pequeñas bibliotecas que sedimentan y atesoran la historia del lugar que habitan junto a nosotros (y, de regalo, dan sombra y mejoran las condiciones urbanas).

En silencio, sin que nos demos cuenta, los árboles escriben nuestras crónicas; ojalá sean dignas de pervivir en sus memorias de madera.

Aina S. Erice es escritora, bióloga y autora de El libro de las plantas olvidadas.

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El secreto del escarabajo imposible de aplastar

 Muchas especies de escarabajo recurren a la capacidad de volar para evadir a sus depredadores, pero otras se han visto obligadas a desarrollar mecanismos de protección para defenderse.


Es el caso específico de la familia Zopherinae, conocida como la ‘acorazada’, cuya principal fortaleza reside en la dureza de su exoesqueleto. Dentro de esta familia de insectos terrestres, uno de los más resistentes, el escarabajo diabólico acorazado (Phloeodesdiabolicus),ha sido analizado y estudiado para mejorar los conocimientos aplicados a la construcción y a la ingeniería, y en especial a la aeronáutica.

“La unión de materiales diferentes en estructuras de ingeniería, como plásticos y metales, continúa suponiendo un desafío", señalan los científicos, liderados por David Kisailus, investigador de la Universidad de California en Irvine (EE UU) y autor principal de un estudio que se publica en la revista Nature.

La coraza de este escarabajo inspira el diseño de nuevas estructuras aeronáuticas

“La fijación mecánica, la soldadura convencional y la unión adhesiva son algunos ejemplos de las técnicas que se utilizan en la actualidad, pero cada uno de estos métodos presenta su propia serie de problemas, como la formación de concentradores de tensión o la degradación bajo exposición ambiental, reduciendo la fuerza y causando un fallo prematuro”, exponen los autores.

Contra aplastamientos y perforaciones

Esta especie de coleóptero, que habita en la costa occidental de América del Norte, llamó la atención de este grupo de científicos por la alta resistencia que ofrece su exoesqueleto. Según describen, “este escarabajo tiene una notable capacidad para soportar aplastamientos y perforaciones de los ataques de depredadores, e incluso de resistir a atropellos de automóviles”. 

Los investigadores señalan que la razón de que determinadas especies hayan desarrollado un cuerpo tan duro se encuentra en la evolución a partir de sus antepasados voladores, perdiendo agilidad a cambio de obtener un exoesqueleto más robusto y multifuncional que les permitiera tanto almacenar mejor el agua como protegerse de los depredadores.

El cuerpo de este escarabajo puede soportar 39.000 veces su peso corporal sin fracturarse

Esta modificación se produjo a base de fusionar y densificar sus élitros, cada una de las alas rígidas que recubren a modo de estuche las alas más ligeras de este tipo de insectos, como el ‘caparazón’ rojo de las mariquitas.

Para sobrevivir, el Phloeodesdiabolicus recurre, en primer lugar, al camuflaje que le brinda su aspecto rugoso respecto a su medio natural, como son cortezas de madera dura y coníferas, donde finge estar muerto al detectar una amenaza. 

Cuando el Plan A falla, la dureza de su exoesqueleto se interpone entre el insecto y su presa. Como pudieron comprobar los científicos al comprimir al insecto, su cuerpo puede soportar sin fracturarse una presión máxima de 169 newtons, “39.000 veces su peso corporal y significativamente mayor a la fuerza que un humano adulto puede generar presionando el pulgar y el índice juntos”.

Vista transversal del tórax del escarabajo.
Vista transversal del tórax del escarabajo. David Kisailus

El equipo comparó esta resistencia con la de otras especies de escarabajo con una depredación similar, como el escarabajo del desierto (Asbolusverrucosus), que “exhibió una rigidez inicial similar a la del Phloeodesdiabolicus, pero se fracturó en aproximadamente el 50 % de la tensión, lo que sugiere una variación en la composición o características de diseño dentro del exoesqueleto”, explican en el estudio.

¿De qué está compuesto su exoesqueleto?

Posteriormente, los científicos recurrieron a técnicas de microscopía avanzadaespectroscopía y pruebas mecánicas para estudiar la composición y el diseño del exoesqueleto. Al realizar cortes transversales en los insectos, los autores observaron una serie de juntas en forma de rompecabezas entrelazadas en el medio de los élitros.

También, descubrieron que la geometría de estas hojas y su microestructura laminada es lo que le proporciona a este coleóptero el endurecimiento de su exoesqueleto.

Los compuestos biomiméticos fabricados para imitar al escarabajo muestran un beneficio inmediato en la aviación

“Para probar las potenciales ventajas al aplicar este diseño sobre un gancho mecánico, construimos una serie de compuestos biomiméticos –basados en soluciones ya resueltas por la naturaleza– con geometrías y microestructuras similares”, indican los investigadores.

Estos ganchos o conectores serían similares a los que se pueden encontrar en los motores de turbina o en algunos accesorios del tren de aterrizaje, según los ejemplos aportados en el trabajo.

“La evaluación posterior –continúan– demostró que las hojas compuestas que imitan al escarabajo acorazado diabólico son ligeramente más fuertes que los actuales ganchos empleados en ingeniería y demuestran un aumento de más del 100 % de la disipación de la energía durante el desplazamiento”, subrayan.

Los expertos concluyen que “los compuestos biomiméticos fabricados para imitar la geometría y la microestructura del escarabajo acorazado diabólico muestran un beneficio inmediato sobre los ganchos de la aviación, ya que les proporciona una mayor fuerza y un aumento sustancial de la resistencia”.

Referencia: Kisailus, David et al. (2020) “Toughening mechanisms of the elytra of the diabolical ironclad beetle”. Nature21 de octubre de 2020 DOI 10.1038/s41586-020-2813-8

Fuente: SINC | Derechos: Creative Commons.

Virus: mucho más que simples patógeno

 No cabe duda de que, en los últimos meses, todo lo relacionado con los virus ha cobrado una actualidad sin precedentes. Términos como IgG, IgM, PCR, antígenos o inmunidad celular, que antes estaban reservados casi exclusivamente a los foros científicos, ahora son de uso común en nuestras conversaciones. Creemos que estamos viviendo un momento histórico. Pero una breve mirada al pasado cercano nos muestra que esta situación no es extraordinaria. 

Todavía hay 37 millones de personas en el mundo que están infectadas por el virus del SIDA; en África continúa habiendo brotes de Ébola; y virus que antes creíamos propios de lugares remotos, como el del dengue, el Zika o el Chikungunya, ahora pueden propagarse cerca nuestro. 

Si miramos al futuro, la situación tampoco es tranquilizadora. Nuestro mundo hiperconectado y densamente poblado favorece extraordinariamente la propagación de los virus. Además, cada vez estamos dejando menos sitio libre para la fauna salvaje, con las consecuencias que eso tiene en la exposición a nuevos patógenos.

Así las cosas, no es extraño que la visión más extendida de los virus sea la de meros agentes causantes de enfermedades. Pero los virus son mucho más que eso. Han acompañado a la vida desde sus orígenes y han contribuido a moldearla, hasta el punto de que podemos afirmar que la biosfera que existe actualmente no sería como es si no fuera por su interacción con los virus.

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¿Cómo surgieron los virus?

Hay varias hipótesis para explicar el origen de los virus. La más aceptada defiende que son descendientes directos del conjunto de replicadores primitivos. Esto es, de las moléculas con información genética transmisible mediante un proceso de copia que poblaron la Tierra antes de la aparición de la vida celular. 

Existe amplio consenso entre los científicos en que esos primeros replicadores eran moléculas de ARN capaces de catalizar algunas reacciones simples. Su reunión en compartimentos, posiblemente de origen inorgánico, facilitó la cooperación entre ellos, al mismo tiempo que surgían parásitos genéticos. Esta distinción entre elementos cooperadores y parásitos es la que posteriormente daría lugar a la aparición del mundo viral y el mundo celular, tal y como los conocemos ahora. 

La existencia de virus que almacenan su información genética en genomas de ARN, a diferencia de las células que siempre la almacenan en el ADN, parece ser una prueba de esta hipótesis ancestral de los virus. El hecho de que algunos virus posean una actividad que es capaz de transformar el ARN en ADN también se considera una prueba de su antigüedad y su posible papel en transiciones evolutivas relevantes.

Otra alternativa para el origen de los virus es la hipótesis regresiva, que defiende que son productos de la degeneración de células ancestrales que perdieron su autonomía y evolucionaron hacia una forma parásita. 

Y tenemos también la hipótesis de escape, que afirma que los virus proceden de genes celulares que adquirieron las capacidades de replicación autónoma –fuera del contexto del resto del genoma– e infectividad. 

Sea cual sea su origen, lo cierto es que los virus han coevolucionado con la vida y han contribuido a la emergencia de innovaciones, hasta el punto de ser considerados el motor evolutivo más importante que existe en la naturaleza.

Los virus como presión selectiva

Una presión selectiva no es más que algo que limita la supervivencia de una población y que, por tanto, favorece a los individuos que mejor resisten esa circunstancia concreta. 

En el caso de las bacterias, la infección por sus virus característicos, los bacteriófagos, otorga una ventaja a aquellas que poseen algún mecanismo de defensa. Por ejemplo, la existencia de un receptor con el que el virus no puede interaccionar. O la presencia de endonucleasas de restricción y el sistema CRISPR que degradan el material genético viral impidiendo su multiplicación. 

A su vez, que existan estas bacterias resistentes supone una presión selectiva sobre la población viral, que favorece a los virus que resistan mejor los mecanismos de defensa bacterianos. Cuando estos ciclos se repiten en el tiempo, se produce una evolución concertada entre el patógeno y el hospedador, de modo que se acelera la evolución de ambos.

En el caso de los virus que infectan animales ocurre un esquema similar que, entre otras cosas, ha conducido a la aparición del sistema inmune adaptativo de los vertebrados. Por su parte, las poblaciones virales, muchas veces reducen su virulencia con el tiempo. Es decir, los virus se hacen menos agresivos para así poder permanecer más tiempo multiplicándose en su hospedador. En estos casos se puede llegar a una coexistencia pacífica entre ambos, generándose los denominados reservorios virales, especies animales que son portadoras de virus sin presentar síntomas de enfermedad.

Cuando, por alguna circunstancia, uno de estos virus salta a la población humana, puede surgir una nueva enfermedad para nuestra especie. Esto es lo que ha sucedido con la COVID-19, con el SIDA y con las nuevas cepas del virus de la gripe. A corto plazo, la introducción de estos nuevos virus va a ser muy negativa. Pero a largo plazo, son estas situaciones las que nos van moldeando. Y al final, como dice el refrán, lo que no nos mata nos hace más fuertes.

Shutterstock / sdecoret

Los virus como generadores de diversidad genética

Los virus son grandes inventores de genes. Esto se debe a que, cuando copian sus genomas, producen muchas mutaciones que se transmiten a su progenie. Además, algunos genomas virales tienen cierta propensión a mezclarse entre ellos, lo que puede dar lugar a cambios muchos más drásticos que las mutaciones puntuales. 

Muchos virus tienen la capacidad de integrar su genoma en el genoma del hospedador, multiplicándose al mismo tiempo que él y transmitiéndose así a la descendencia. Así es como muchos genes virales pueden pasar al mundo celular. 

Sin ir más lejos, muchos genomas de bacteriófagos, integrados en genomas bacterianos, aportan a las bacterias capacidades tan interesantes como la de resistir la acción de los antibióticos o la producción de toxinas que les dan una ventaja frente a otras bacterias competidoras. 

A veces, el genoma del bacteriófago se separa del genoma celular. En ese proceso, se lleva parte del material genético del hospedador, que ahora podrá ser transmitido a otra bacteria. Los virus, por tanto, constituyen un potente mecanismo de transferencia génica horizontal que permite que las innovaciones evolutivas que surgen en una especie sean compartidas por toda la comunidad.

Los genomas de vertebrados también poseen una buena parte de ADN de origen viral. En el caso del ser humano esto puede suponer hasta un 10% del genoma. Y no es ADN basura, sino que realiza importantes funciones. A veces contribuyendo a regular la expresión génica (los genes que se expresan en cada tipo celular en cada momento) y otras haciendo que emerjan nuevas funciones. 

La lista de funciones, actividades y procesos celulares que han surgido o han sido modificados gracias a la acción de los virus es mucho más larga que lo que se puede describir en este artículo. El mensaje que se deriva de todo esto es que, en buena medida, somos el resultado de la interacción con los virus que nos han afectado a lo largo de nuestra historia. Algo que, a corto plazo, nos puede causar problemas, pero que, a lo largo de la evolución, ha contribuido a hacernos humanos.

La NASA toca el asteroide Bennu

 La NASA logró anoche el hito de tocar un asteroide . La sonda Osiris-Rex se posó durante unos segundos sobre Bennu y recogió una muestra de polvo de su superficie. Si la cantidad de material es la suficiente, los equipos de la misión ordenarán a la nave espacial que guarde la preciada carga y espere hasta marzo del 2021 para iniciar su viaje de regreso a la Tierra. De lo contrario, se prepararán para otro intento en enero.

Sobre medianoche, Osiris-Rex extendió su brazo robótico hacia el asteroide. El equipo de la misión observaba atentamente cómo la nave se acercaba hacia su objetivo, un sitio en norte de Bennu llamado Nightingale. La sonda aproximaba el cabezal de muestreo al suelo del rocoso objeto con un control milimétrico. Finalmente, los gritos de júbilo, anunciaron que Osiris-Rex había alcanzado la superficie.

Osiris-Rex tocó la superficie del asteroide solo unos segundos
Osiris-Rex tocó la superficie del asteroide solo unos segundos (Infografía)

Según lo planeado en la misión, denominada Touch-And-Go(TAG), un chorro de gas nitrógeno “sopló” para levantar los materiales sueltos que fueron a continuación recogidos por el propio cabezal. Unos pocos segundos resultaron más que suficientes para completar el paso. Y Osiris-Rex volvió a despegarse de Bennu.

Las maniobras se llevaron de manera automática a más de 300 millones de kilómetros de la Tierra, lugar de residencia del asteroide. Hubiera resultado imposible que el equipo científico las dirigiera de forma remota: las órdenes tardarían más de 18 minutos en llegar hasta Osiris-Rex.

Esta imagen facilitada por la NASA muestra el sitio principal de recolección de muestras de la nave espacial Osiris-Rex, llamado Nightingale
Esta imagen facilitada por la NASA muestra el sitio principal de recolección de muestras de la nave espacial Osiris-Rex, llamado Nightingale (AP)

Pero la nave estaba bien preparada para ejecutar sus pasos a la perfección. Cada uno de ellos había sido ensayado con anterioridad y el equipo detrás de la misión había comprobado de esta forma que los sistemas de la sonda funcionaban correctamente.

Si bien el éxito de la hazaña de ayer es indiscutible, la NASA aún no puede cantar victoria. Ahora Osiris-Rex debe asegurarse de haber recogido al menos 60 gramos de regolito. Todos los datos de telemetría de la nave apuntan a que la misión TAG ha resultado un éxito, pero hasta dentro de una semana el equipo no confirmará la cantidad recolectada. De no resultar suficiente, en enero Osiris-Rex lo volverá a intentar en una nueva localización. El sitio de reserva se llama Osprey y es otro área relativamente libre de rocas dentro de un cráter cerca del ecuador del asteroide.

Osiris-Rex se lanzó desde Cabo Cañaveral en Florida (EE.UU.) en septiembre de 2016. Llegó a Bennu el 3 de diciembre de 2018 y comenzó a orbitar el asteroide por primera vez el 31 de diciembre de 2018. Se espera que la nave regrese a nuestro planeta en el año 2023, cuando aterrizará sobre el desierto de Utah (EE.UU.). Las muestras del asteroide serán entonces analizadas y Bennu revelará sus secretos.

Ya sabemos que es lo que provocó la extinción masiva más letal de la historia del planeta: las emisiones de CO2

 Al final del periodo conocido como Pérmico, hace 252 millones de años, tuvo lugar una extinción masiva tan brutal que se la conoce como La Grn Muerte. El 96% de las especies marinas y dos tercios de las especies terrestres se extinguieron, y la causa es un inquietante aviso para nuestro futuro.

Siempre se ha sospechado que aquella extinción tuvo su origen en un inusitado período de actividad volcánica, pero no se tenía total constancia de ello. La doctora Hana Jurikova, del Centro de Investigaciones Marinas GEOMAR Helmholtz decidió tratar de medir la magnitud exacta de la catástrofe. Para ello analizó los caparazones de unos animales llamados braquiópodos que vivieron durante aquél evento, y en la época inmediatamente anterior.

Los isótopos de boro que contienen los caparazones fósiles permiten calcular con mucha precisión el nivel de acidez de los océanos en los que vivieron. A su vez, la acidez del mar es un indicador de las condiciones climatológicas de aquella época, particularmente de la disolución de dióxido de carbono en el agua.

Las conclusiones de Jurikova y su equipo, recién publicadas en Nature GeoScience, confirman la hipótesis de un cambio climático provocado por volcanes. Las erupciones liberaron tanto CO2 en la atmósfera (4.400 partes por millón. Es unas 10 veces la cantidad que tenemos hoy) que la temperatura del planeta subió 10 grados Celsius. Diez grados puede parecer poco, pero es suficiente para acabar con no pocas especies de plantas terrestres y con los animales que dependen de ellas. El calentamiento también provocó una aparición masiva de algas que provocaron una bajada drástica del nivel de oxígenos en los océanos y con ella la muerte de miles de especies. No está claro dónde surgieron los volcanes que provocaron esta extinción, pero se cree que fueron una serie de erupciones masivas en lo que hoy es Siberia.

Es cierto que la cantidad de CO2 liberada a la atmósfera durante el Pérmico excede completamente lo que el ser humano ha emitido mediante la quema de combustibles fósiles, pero como los investigadores se han apresurado a apuntar: nunca en la historia los hemos elevado tan rápido. El calentamiento del pérmico tardó se produjo 14 veces más lento y se extendió durante miles de años hasta llegar al punto de no retorno para el ecosistema. [Nature GeoScience vía IFL Science]

Agua en la luna: un recurso para los planes de exploración espacial

 Durante mucho tiempo se consideró que la Luna estaba completamente seca. Los análisis de muestras recuperadas por las misiones Apolo mostraron solo trazas de agua y se creyó que estos rastros se debían a la contaminación de la Tierra. Durante las últimas dos décadas, los nuevos análisis, las observaciones de las misiones de naves espaciales y los modelos teóricos han demostrado  que esa evaluación inicial era incorrecta.

Desde entonces, se ha detectado “agua” dentro de los mineralesde las rocas lunares. También se ha descubierto que el hielo de agua se mezcla con los granos de polvo lunar en regiones frías y permanentemente a la sombra cerca de los polos lunares.

Pero los científicos no estaban seguros de la cantidad que hubiera de “agua molecular”, la que se compone de dos partes de hidrógeno y una de oxígeno (H₂O). Ahora, dos nuevos estudios publicados en Nature Astronomy brindan una respuesta, al mismo tiempo que dan una idea de cómo y de dónde extraerla.

Agua y más agua

El término “agua” no solo se usa para agua molecular, sino también para detecciones de hidrógeno (H) e hidroxilo (OH). Aunque los astronautas podrían combinar H y OH para formar agua molecular en la superficie lunar, es importante saber en qué forma están presentes estos compuestos inicialmente. Eso es porque esto tendrá un impacto en su estabilidad y ubicación bajo las condiciones de la superficie lunar, y el esfuerzo requerido para extraerlos. El agua molecular, si está presente como hielo, sería más fácil de extraer que el hidroxilo encerrado en las rocas.

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La presencia de agua en la Luna es científicamente interesante. Su distribución y forma pueden ayudar a abordar algunas cuestiones profundas. Por ejemplo, ¿cómo llegaron el agua y otras sustancias volátiles al interior del Sistema Solar en primer lugar? ¿Fue producido allí o llevado por asteroides o meteoritos? Saber más sobre el compuesto específico podría ayudarnos a averiguarlo.

Imagen de la huella de un astronauta en la Luna.
La superficie lunar, vista por el Apolo 11. NASA

Comprender la cantidad de agua que hay y su ubicación también es increíblemente útil para planificar misiones humanas a la Luna y más allá. El agua representa un recurso clave que se puede utilizar con fines de soporte vital, pero también se puede dividir en sus elementos constituyentes y destinarlo a otros usos. El oxígeno podría reponer los suministros de aire y usarse en reacciones químicas simples en la superficie lunar para extraer otros recursos útiles del regolito (suelo compuesto de pequeños granos). El agua también podría usarse como combustible para cohetes en forma de hidrógeno líquido y oxígeno líquido.

Esto significa que la Luna tiene un gran potencial para convertirse en una base de reabastecimiento de combustible para misiones espaciales hacia el interior del Sistema Solar o más allá. Su menor gravedad y falta de atmósfera significa que requeriría menos combustible para hacer lanzamientos desde allí que desde la Tierra. Cuando las agencias espaciales hablan de la utilización de recursos in situ en la Luna, el agua está en el centro de sus planes, lo que hace que los nuevos hallazgos sean muy emocionantes.

Una nueva investigación

Los instrumentos a bordo de varias naves espaciales han medido previamente la reflectividad (luz desglosada por longitud de onda) de la Luna. Estos detectan la luz que proviene de una superficie para medir cuánta energía refleja en una longitud de onda específica. Esto diferirá en función de la composición de la superficie. Debido a que tiene agua, la superficie de la Luna absorbe luz a longitudes de onda de 3 𝜇m (0,000003 metros). 

Sin embargo, las absorciones a esta longitud de onda no pueden distinguir entre agua molecular y compuestos hidroxílicos.

Usando el telescopio del Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) de NASA / DLR , que vuela a 13 kilómetros, el equipo que elaboró uno de los nuevos documentos observó secciones iluminadas por el Sol de la superficie de la Luna en longitudes de onda de 5-8 𝜇m. 

El H₂O da como resultado un pico característico en el espectro a 6𝜇m, y al comparar un área cercana al ecuatorial como línea de base (que se cree que casi no tiene agua) con un área cercana al polo sur, este estudio reporta las primeras observaciones inequívocas de agua en condiciones ambientales en la superficie lunar en una abundancia de 100 a 400 partes por millón.

Esto es varios órdenes de magnitud demasiado grande para que la mayor parte del agua se adsorba en las superficies de los granos de regolito. En cambio, los autores sugieren que el agua que han observado debe estar encerrada dentro de un vidrio formado por pequeños meteoritos que impactan y derriten los granos de regolito ya hidratados. Alternativamente, podría estar presente en huecos entre los límites de grano, lo que facilitaría su extracción. Saber el lugar exacto en el que se encuentra esta agua sería de gran interés para los futuros exploradores, ya que determinaría los procesos y la energía necesarios para extraerla.

Afortunadamente, el otro artículo utilizó nuevos modelos teóricos, basados en datos de temperatura e imágenes de mayor resolución del Lunar Reconnaissance Orbiter, para refinar las predicciones de dónde se dan las condiciones adecuadas para que el agua molecular quede atrapada como hielo.

Investigaciones anteriores ya han demostrado que existen tales “trampas de frío” de kilómetros de ancho en áreas permanentemente sombreadas cerca de los polos donde puede haber hielo de agua. Sin embargo, la evidencia de una nave espacial en órbita no fue concluyente acerca de que se tratara de agua molecular o hidroxilo. El nuevo estudio encuentra que también hay abundantes pequeñas trampas frías donde las condiciones permiten que se acumule el hielo de agua, en la escala de centímetros o decímetros. De hecho, estas trampas deberían ser cientos o miles de veces más numerosas que las trampas frías más grandes.

El equipo calcula que el 0,1 % de la superficie lunar total es lo suficientemente fría como para atrapar agua en forma de hielo, y que la mayoría de estas trampas heladas se encuentran en latitudes altas (> 80°). Esto está particularmente cerca del polo sur lunar, lo que reduce la elección de futuros lugares de aterrizaje conmayores probabilidades de encontrar agua helada atrapada. Sin embargo, es importante darse cuenta de que los dos estudios investigaron áreas en diferentes latitudes (55 ° -75 ° S frente a> 80 ° S) y, por lo tanto, no se pueden comparar directamente.

Sin embargo, estos últimos descubrimientos mejoran aún más nuestra comprensión de la historia del agua en nuestro vecino más cercano. Sin duda reforzarán los planes de regreso a la Luna. Instrumentos como el de la Agencia Espacial Europea (carga útil PROSPECT en la Luna 27)  podrán realizar mediciones en la Luna para “verificar en tierra” estos tentadores destellos de la gran cantidad de información que aún no se ha descubierto.