¿Existen los extraterrestres?

 

Imagen infrarroja de Encélado con las "rayas del tigre" marcadas en rojo, lo que indica hielo más reciente.NASA (ELABORACIÓN PROPIA)

Como astrobióloga que soy, me encantaría responder a tu pregunta con un rotundo sí, pero lo cierto es que, hoy por hoy, aún no tenemos ninguna evidencia irrefutable de la existencia de seres extraterrestres. Sin embargo, sí que hay varios avances científicos que apoyan firmemente la existencia de otros posibles escenarios para la vida en el universo.

El primero de estos avances se inició en el año 1953, cuando el químico Stanley Miller, a partir de una mezcla de gases a la que aplicó energía, sintetizó varias de las moléculas más simples que componen la materia viva. Este experimento marcó el inicio de la química prebiótica, una rama de la química que está teniendo gran éxito en sus intentos de entender cómo pudieron sintetizarse los ingredientes básicos de la vida en las condiciones que había en la Tierra primitiva. Hoy sabemos que muchas de esas moléculas también están presentes en los meteoritos, los cometas o las nubes de polvo interestelar, lo que sugiere que ni siquiera tendrían que haber sido sintetizadas en nuestro planeta, sino que podrían proceder del espacio exterior. Y, si eso ha pasado aquí, ¿por qué no podría suceder también en otro lugar del universo?

El hallazgo de estos microorganismos nos demuestra que la vida es muy robusta y podría prosperar en planetas con condiciones muy diferentes de las que consideramos óptimas

Nuestras esperanzas de que pueda existir vida fuera de la Tierra también han aumentado considerablemente gracias al descubrimiento de los microorganismos extremófilos, capaces de vivir en circunstancias ambientales aparentemente muy adversas: temperaturas de más de 100 grados centígrados, pH muy ácidos, elevada concentración de sal… El hallazgo de estos microorganismos nos demuestra que la vida es muy robusta y podría prosperar en planetas con condiciones muy diferentes de las que consideramos óptimas.

Por último, gracias al desarrollo tecnológico, hemos sido capaces de observar más allá del Sistema Solar, lo que le ha permitido descubrir varios miles de planetas extrasolares. Habiendo explorado solo una pequeña parte del cosmos, cabe esperar que en él existan cientos de trillones de planetas. Con esas cifras, ¿quién se atreve a asegurar que no hay vida en alguno de ellos?

Por tanto, y volviendo a la pregunta inicial, a medida que la ciencia avanza aumentan los motivos para creer que la vida podría ser abundante en el universo. Sin embargo, no es menos cierto que podría no ser nada fácil encontrarla. Por un lado, el hecho de que solo conozcamos una manifestación de la vida, la vida terrestre, hace que estemos muy sesgados respecto a las propiedades que esperamos encontrar en los posibles seres de otros mundos. Por otro, nuestras posibilidades de viajar en el espacio son todavía muy reducidas, lo que hace que actualmente la búsqueda de vida fuera de la Tierra se limite a nuestro Sistema Solar. Y lo que hasta ahora sabemos sobre él nos indica que no contiene vida superior, aunque existen algunos lugares que podrían permitir la existencia de microorganismos. Una mala noticia para los que sueñan con encontrar civilizaciones similares a la terrestre. Y no tan mala para los que estudiamos la vida, ya que sabemos que cualquier microorganismo puede contener infinitas sorpresas en su interior. ¿Cómo almacenarían la información genética los microorganismos extraterrestres? ¿En una molécula similar a nuestro ADN? ¿O utilizarían sistemas más parecidos a la forma en que se almacena la información en un ordenador? ¿Serían capaces de utilizar para su metabolismo energías no usadas por la vida terrestre, como el viento o las mareas? ¿Qué moléculas catalizarían sus reacciones químicas? Todas ellas son cuestiones fascinantes para las que nos encantaría tener una respuesta.

El planeta Marte; Europa, que es un satélite de Júpiter y Encélado y Titán, lunas de Saturno, son los lugares de nuestro Sistema Solar en los que tenemos más esperanzas de encontrar vida extraterrestre. En Marte, las bajas temperaturas y la reducida presión atmosférica impiden la existencia de agua líquida en su superficie. Tampoco tiene campo magnético, lo que lo deja sin protección frente a los rayos cósmicos que tan dañinos son para la vida. Pero su subsuelo es un lugar mucho más confortable: los rayos cósmicos no penetran y el agua tiene más facilidad para permanecer en estado líquido. Y la energía no sería un problema, una vez visto que en la Tierra hay organismos capaces de alimentarse de las reacciones que ocurren en los minerales de las rocas. La vida microscópica en el subsuelo también podría ser la que predominara en Europa, Encélado y Titán que presentan gigantescos océanos de agua líquida bajo la capa de hielo que los recubre, lo que los convierte en extraordinarios candidatos a albergar vida.

A modo de conclusión, mi respuesta es que hay grandes probabilidad de que en el universo puedan existir “otras vidas”. Lo que deberíamos comenzar a plantearnos como seres humanos es si estamos preparados para aceptar que esas vidas podrían ser muy diferentes de la nuestra y, sobre todo, en qué modo estableceríamos nuestra relación con ellas.

Ester Lázaro es investigadora científica en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), donde dirige el grupo de “Estudios de evolución experimental con virus y microorganismos”.

Los polos están conectados: cuando el hemisferio norte pierde hielo, el de la Antártida se encoge

 

El hielo del Ártico marca mínimos históricos casi cada otoño. El frío de los meses siguientes es cada vez menos duradero e intenso, lo que impide recuperar la extensión de los años anteriores. Para muchos científicos, la situación no tiene vuelta atrás. Ahora, un estudio que mira al pasado encuentra que lo que pasa con la capa helada del hemisferio norte afecta a la Antártida, a 20.000 kilómetros de allí.

Durante la historia geológica de la Tierra se han sucedido eras de hielo y deshielo. Aún estamos en los estertores del último periodo de glaciación, el de Würm, que se inició hace unos 100.000 años y marcó su mínimo hace unos 12.000-10.000 años, lo que ayudó a la expansión de los humanos actuales. En el paso de un estado a otro influyen factores internos, como cambios en la atmósfera terrestre o la dinámica de las placas tectónicas, y externos, como los ciclos astronómicos o la variación de la actividad solar. Ahora, un grupo de climatólogos y glaciólogos ha repasado la evolución del hielo durante los últimos 40.000 años, comprobando la conexión que hay entre el norte y el sur.

“Las capas de hielo pueden influirse entre sí a grandes distancias debido al agua que fluye entre ellas”, explica la autora principal del estudio, la investigadora de ciencias planetarias de la Universidad McGill (Canadá) Natalya Gomez. “Es como si estuvieran comunicándose a través de los cambios en el nivel del mar”, añade.

El trabajo, publicado en la revista científica Nature, muestra que en los milenios previos al máximo glacial, cuando la capa de hielo eterno llegó tan al sur como Alemania, la capa helada de la Antártida se expandió. Eso sucedió hace unos 20.000 años. Pero, desde entonces, las masas heladas del hemisferio norte se fueron retirando hasta su situación actual, básicamente Groenlandia y el Ártico, llegando a su mínimo hace unos 6.000 años. Todo el hielo de América del Norte y Eurasia acabó en los océanos en estado líquido. La elevación del nivel del mar fue de decenas a centenares de metros. En concreto, el océano Antártico llegó a elevarse 300 metros.

El vector que conecta ambos polos es el aumento del nivel del mar provocado por el deshielo en el norte

“En la Antártida, gran parte del hielo es marino, lo que significa que se asienta sobre un lecho rocoso que se encuentra debajo del nivel del mar y termina en el océano circundante”, recuerda Gomez. La dinámica del hielo antártico que hay más allá de la superficie terrestre depende mucho del agua, como barrera y como agente erosivo. “Si hay un aumento del nivel del mar, la pérdida de hielo en el océano se acelera y el hielo se retira. Y, si hay una caída del nivel del mar en el borde de la capa de hielo, ocurre lo contrario”, detalla la investigadora.

El hielo antártico no avanza o se retira solamente según le vaya al hielo del norte. Hay otros factores, como el clima que tienen un papel clave. El calentamiento paralelo a la deglaciación también facilita la retirada de la capa de hielo. Pero si se excluye de la ecuación el papel del hemisferio norte no se explica la dinámica antártica que muestran los registros geológicos.

“Encontramos una señal muy variable de pérdida de masa de hielo en los últimos 20.000 años, dejada por los icebergs que se desprenden de la Antártida y se derriten en los océanos circundantes”, dice en una nota el investigador de la Universidad de Bonn (Alemania) y coautor del estudio Michael Weber. “Esta evidencia difícilmente podría reconciliarse con los modelos existentes hasta que tomamos en cuenta cómo las capas de hielo en ambos hemisferios interactúan entre sí”, mantiene.

Weber ha aportado al estudio sus análisis de rocas recuperadas del fondo marino de la Antártida. Muchas de ellas son lo que queda de viejos iceberg en los que quedaron atrapadas y que se desgajaron de la capa helada. Cuánto más profundas se encuentren en el sedimento, más antiguas son. Al extraer anillos de roca y analizarlos, los investigadores pueden saber cuántas, cuándo y dónde se desgajaron. Con esa información pudieron determinar el ritmo y el grado del deshielo en el pasado.

Estos resultados muestran el grado de interconexión entre los dos extremos del mundo. También pueden dar pistas de lo que viene en el contexto del actual cambio climático. “No está claro si esta conexión entre los polos será tan significativa en el futuro”, aclara Gomez y lo explica: “La capa de hielo de Groenlandia en el hemisferio norte tiene hoy mucho menos hielo del que había en las cubiertas heladas de América del Norte y Eurasia en el último máximo glacial. Pero un evento de pérdida de hielo lo suficientemente rápido o grande en Groenlandia aún podría provocar o amplificar la retirada de la capa de hielo en determinadas zonas de la Antártida”. Y eso ya podría estar sucediendo.

Glauconita, un indicador paleoambiental

 La glauconita es un mineral de coloración verdosa, una arcilla rica en potasio y hierro que se forma principalmente en entornos marinos de poca profundidad (de menos de 500 metros), en condiciones de escasa oxigenación y temperaturas inferiores a los 15°C. Su creación está promovida por la actividad microbiana en la interfase que existe entre el agua y el sedimento del fondo. Debido a las circunstancias particulares en las que se forma, los geólogos la utilizan como indicador de un ambiente pretérito de baja sedimentación y de ciertos cambios en el nivel del mar.

En las últimas décadas se había identificado este mineral en secuencias sedimentarias del océano Antártico. Su origen es anterior a una de las principales transiciones climáticas de la historia de la Tierra, la del Eoceno-Oligoceno, hace entre 34 y 33,6 millones de años. En dicha transición se produjo la apertura de los pasos oceánicos australes más importantes: el paso de Drake y el estrecho de Tasmania. Dicha apertura posibilitó la libre transferencia de masas de agua entre los océanos Atlántico y Pacífico y dio lugar al desarrollo de la corriente Circumpolar Antártica, la cual contribuyó al aislamiento térmico y a la formación del casquete de hielo continental.

A pesar de tener constancia de la presencia de glauconita en la región, no se habían evaluado las implicaciones paleoambientales derivadas del estudio de su génesis y evolución. Nuestro trabajo, publicado en la revista Scientific Reports, describe ahora un importante evento de glauconitización en el océano Antártico hace 35,5 millones de años, lo que ofrece pistas importantes sobre la historia del clima en el continente durante la Era Cenozoica. La formación de glauconita marca así el inicio de proceso de subida del nivel del mar en el norte del mar de Weddell en el Eoceno tardío. Los resultados derivados de este trabajo proporcionan nuevas ideas sobre los cambios en las condiciones paleoceanográficas de la Antártida.

En el grano menos evolucionado se observa un entramado de estructuras globulares y de formas cocoides típicas de la actividad microbiana (arriba), muy distintas a las estructuras laminares del grano evolucionado (abajo). (Imágenes de microscopía electrónica de barrido de alta resolución.) [CORTESÍA DE ADRIÁN LÓPEZ QUIRÓS]

¿Cuál es el número anterior a infinito?

 

Supongo que la pregunta viene de que te han explicado los números naturales: 1, 2, 3, 4, 5… y te han dicho que hay infinitos números naturales. Y claro, has pensado que el infinito es un número y que delante de él debe haber otro. Pero el infinito no es un número, es un concepto y además hay muchas clases de infinito.

El infinito es un concepto matemático. Y tienes que saber que en la vida real no hay nada infinito. Cuando a veces decimos que algo es infinito es porque usamos la metáfora del infinito para hablar de cosas muy grandes. Pero es un concepto que en la realidad no es material, es ideal, no se concreta en nada real. Nosotros solo convivimos con cosas finitas.

Los números naturales, que son los de contar: 1, 2, 3, 4, 5, 6…, no se terminan nunca, hay infinitos números naturales. Eso sí puedes entenderlo. Si fueran finitos habría un número que sería el último. Pero al último número natural siempre le puedes sumar 1 y ya hay otro más. Y así siempre, infinitas veces.

La aparición del concepto de infinito hizo que las matemáticas tuvieran una evolución enorme

Lo que quiero que entiendas es que el infinito no solo es un concepto sino que además es un concepto muy complejo. Para que te hagas una idea, la aparición del concepto de infinito hizo que las matemáticas tuvieran una evolución enorme. Por ejemplo, uno de los conceptos que necesita la noción de infinito en matemáticas es la idea de límite, de acercarme a algo aunque no lo alcance nunca, pero me puedo acercar indefinidamente y tan cerca como quiera. El concepto de límite de una función en matemáticas existe porque existe el concepto de infinito. Si no fuera por eso, no existiría. Lo finito no tiende a nada, no se acerca a nada.

También es importante que sepas que hay muchas clases de infinito. El infinito de los números naturales, los que te explicaba que son los de contar, no es el mismo que el infinito de los números reales, por ejemplo. Los números reales son los de la recta real: los naturales que como te he dicho antes son los de contar (1, 2, 3, 4…); los enteros que son los naturales, el 0 y los negativos, es decir, los naturales están contenidos en los enteros; después están los racionales que son un cociente entre un número entero y un número natural, son los que se escriben como p/q, por ejemplo ½ o ¾ son números racionales y los enteros están contenidos en los racionales porque si coges -5 partido por 1, cumple la regla por lo que es un número racional. En matemáticas parecía que esos podían ser todos los números. Pero hay sucesiones de números racionales que se acercan, con el concepto de límite del que hablábamos antes, a números que no son necesariamente racionales. Los números reales son, por tanto, los racionales y esos límites que no son racionales, por ejemplo √2 o el número π. Es fácil probar que esos números no son racionales porque no se pueden escribir como un cociente de un número entero y un número natural. Esos son los números reales, los racionales y los límites de los números reales a los que llamamos irracionales.

Pues bien, la cantidad de números reales es también infinita pero es un infinito más grande que el de los números naturales. Los naturales se pueden numerar de una cierta manera pero los reales, no, son muchos más. Podríamos decir que hay diversos niveles de infinitos. El de los naturales es el infinito más pequeño que hay y el siguiente estadio de infinito es el de los números reales que es mucho mayor.

Marta Macho Stadler es matemática, profesora de Geometría y Topología en la Universidad del País Vasco y especialista en teoría geométrica de foliaciones y geometría no conmutativa.

¿Son los virus un desafío científico insuperable?

 ¿Qué es un virus? La mera definición de estas entidades biológicas, situadas en la frontera de la vida, ya entraña un problema peliagudo. En las lecciones introductorias de Virología, se establece que los virus son agentes infecciosos de naturaleza particulada y organización acelular, sólo visibles por microscopía electrónica. Carecen de metabolismo propio, siendo todos ellos parásitos intracelulares obligados y, en consecuencia, dependientes de un hospedador vivo para poder replicarse.

La simple y enigmática estructura de un virus

La estructura básica de la partícula viral es muy simple. Consiste en una cápsida proteica externa que encierra en su interior el ácido nucleico viral, ADN o ARN, pero no ambos simultáneamente. La desazón que provocan los virus entre la comunidad científica es tan grande, que el reputado premio Nóbel André Lwoff acuñó la expresión “un virus es… un virus”. Una muestra de lo insondable de estos peculiares agentes, cuyo carácter vital se discute.

La angustia actual por la catástrofe apocalíptica debida al coronavirus SARS-CoV-2 es, por el momento, la última de una larga serie ininterrumpida de plagas virales que han asolado la tierra. Sólo en el siglo XX están bien documentadas varias pandemias de gripe. Comenzando por la tristemente famosa “gripe española” que durante la Primera Guerra mundial causó una mortalidad superior a la derivada de la lucha bélica industrial. 

Desde entonces, se han registrado al menos cinco grandes brotes mundiales de gripe, el último en 2009. Mención especial merece la terrible pandemia de sida, causada por el retrovirus VIH, que desde 1980 ha tenido efectos devastadores sobre la vida humana, hasta convertirse actualmente en una enfermedad crónica. En décadas recientes hemos asistido a sucesivos focos virales de Ébola, Zika, Dengue o virus Chikungunya, que difieren en su modo de transmisión, sintomatología, áreas geográficas de distribución o tasas de morbilidad y mortalidad.

No consuma noticias, entiéndalas.

¿Por qué no podemos prevenir las pandemias causadas por virus?

Resulta paradójico que nuestro profundo conocimiento de la organización viral no haya permitido prevenir y controlar tan terribles pandemias. Analizando los sofisticados sistemas científico-técnicos de que disponemos, debería ser relativamente sencillo detectar, investigar y, por tanto, impedir infecciones causadas por partículas tan elementales como los virus. Sin embargo, en esa singular estructura viral reside gran parte de la dificultad. 

De hecho, los virus no pueden ser tratados con procedimientos eficaces contra otros patógenos infecciosos, incluyendo la terapia con antibióticos. Al infectar a sus células diana, los virus bloquean el metabolismo y utilizan la maquinaria celular en beneficio propio, sintetizando las subunidades estructurales de la cápsida y replicando su ácido nucleico. Todo ello sin que las células hayan encontrado un antídoto biológico eficaz para neutralizar esta infección.

Se da la circunstancia singular de que muchos virus patogénicos, con independencia de su simetría (icosaédrica o helicoidal), poseen una envoltura externa que procede de la membrana plasmática celular. Sobre ella se insertan glicoproteínas virales (las famosas espículas o “alfileres”) que tienen un papel crucial en el reconocimiento y unión específica a receptores de células susceptibles, facilitando su diseminación. 

Por otra parte –y quizá no por casualidad–, numerosos virus infecciosos contienen sólo una cadena de ARN y no ADN bicatenario como material genético (polio, gripe, rabia, sida, Ébola, coronavirus…), lo que implica una tasa de mutación muy superior. 

Esa estrategia les permite sortear más fácilmente la vigilancia celular. De hecho, los denominados virus ARN(+) o con polaridad de mensajero (coronavirus), pueden leer directamente su código genético en los ribosomas celulares sin necesidad de recurrir a la maquinaria transcripcional de la célula. Recordemos que la transcripción es proceso esencial para copiar el mensaje genético desde el ADN al ARN mensajero.

La portentosa capacidad de escape y recombinación viral

Otro obstáculo difícil de resolver reside en la capacidad de numerosos virus para saltar la barrera de especie y pasar desde su hospedador natural al hombre y los mamíferos. Este “don” sumado a su prodigiosa potencialidad recombinativa, permite a dos virus de distinto origen juntarse en un hospedador intermediario. Y, mediante su intercambio de material genético, ensamblar una partícula viral nueva, inmunológicamente inédita y dotada de un enorme poder infectivo. 

En ese sentido, la gripe es un ejemplo palmario. En algunas pandemias de gripe A (los famosos subtipos H1N1), un virus de procedencia aviar y otro humano intercambian sus fragmentos de ARN en un hospedador intermedio (cerdo), generando un tercer virus con alta virulencia. 

Es previsible que los denodados esfuerzos desplegados en la obtención de vacunas y nuevos antivirales eficaces sirvan para controlar la covid-19 en un plazo razonable. No obstante, un análisis riguroso de la terrible catástrofe planetaria que sufrimos debería enseñarnos que es imprescindible una preparación a conciencia para la siguiente pandemia viral que, sin duda, ha de venir. Aunque es poco probable que hayamos aprendido la lección. 

Volviendo al principio, entre las numerosas acepciones de virus, me quedo con ésta: “un virus es básicamente una cubierta de proteínas que envuelve un sinfín de problemas… tal vez de imposible solución”.

Pigmentos y fotones: la ciencia detrás de los colores otoñales del bosque

 A medida que los días se vuelven más fríos y aparecen las primeras escarchas, árboles y arbustos de hoja caduca comienzan el despliegue otoñal de tonos rojos, amarillos, púrpuras y marrones que caracterizan a los bosques templados de ambos hemisferios. Para comprender el proceso de diseño del fantástico espectáculo otoñal de los caducifolios es importante entender qué son y para qué sirven los pigmentos.

La magia química y lumínica de los pigmentos

Las plantas son expertas en capturar la energía de la luz y utilizarla para crear azúcares mediante la fotosíntesis. Este proceso comienza con la absorción de luz mediante moléculas orgánicas especializadas, los pigmentos, que se encuentran en los cloroplastos y en las vacuolas celulares (Figura 1). 

Figura 1. Los pigmentos, unas moléculas orgánicas especializadas, se encuentran en los cloroplastos celulares y en las vacuolas. Luis Monje

La luz es una forma de radiación electromagnética, un tipo de energía que viaja en ondas. En conjunto, todos los tipos de radiación conforman el espectro electromagnético, cuyas longitudes entre 400 y 700 nm constituyen la luz visible para el ojo humano (Figuras 2A y 2B). Cada partícula, llamada fotón, tiene una cantidad fija de energía que puede excitar un pigmento (Figura 2C). 

Un pigmento excitado es inestable y tiene varias opciones disponibles para llegar a ser más estable. En las plantas, la energía de los fotones se usa para dividir moléculas de agua dentro de los cloroplastos. Además de oxígeno, en el proceso se liberan electrones e iones de hidrógeno. Estos electrones e iones se utilizan para generar energía en forma de adenosin trifosfato (ATP), que se usa en el ciclo de Calvin, cuyo objetivo es tomar CO₂ y utilizar la energía generada para transformar las moléculas de carbono en cadenas de moléculas orgánicas. 

Únase y apueste por información basada en la evidencia.

Figura 2. (A) La luz es una forma de radiación electromagnética, un tipo de energía que viaja en ondas. En conjunto, todos los tipos de radiación conforman el espectro electromagnético. (B) El espectro visible para el ojo humano es la radiación cuya longitud de onda está aproximadamente entre 400 y 700 nm. Se pueden ver los diferentes colores cuando la luz blanca atraviesa un prisma y la apreciamos como un arcoiris. (C) Solo un fotón con la cantidad justa de energía para subir un electrón entre orbitales puede excitar un pigmento. Luis Monje

El color de un pigmento es el resultado de la longitud de onda reflejada. El color verde de las hojas se debe a la presencia de las clorofilas, unos pigmentos que se encuentran dentro de los cloroplastos, que absorben la mayoría de las radiaciones del espectro visible, y reflejan los verdes (Figura 3). Cuando abunda en las células, como sucede durante la temporada de crecimiento de primavera e inicios de verano, el color de la clorofila domina y enmascara los colores de cualquier otro pigmento que pudiera existir en la hoja. 

La clorofila tiene una función vital: captura los rayos solares y utiliza la energía resultante en la fabricación de los alimentos de la planta: azúcares simples. Durante la temporada de crecimiento, la clorofila, que se deteriora con la exposición a la luz solar, se elabora, se degrada y se reemplaza constantemente en las hojas, fabricantes incansables de nueva clorofila durante la pujante estación de crecimiento.

El ciclo vital de los caducifolios

Como la mayoría de las plantas, los ritmos circadianos de los caducifolios son sensibles al fotoperiodo, es decir, a la duración del período diario de oscuridad. A finales del verano, los días comienzan a acortarse y las noches son más largas. Como la hora de inicio de todo el proceso depende de la duración de la noche, los colores otoñales aparecen aproximadamente a la misma hora cada año en un lugar determinado, sin que importe demasiado que las temperaturas sean más frías o más cálidas de lo normal.

Cuando las noches alcanzan un valor umbral y son lo suficientemente largas, las células que se encuentran en el punto de unión del peciolo de la hoja y el tallo que la sustenta se dividen rápidamente, pero no se expanden. Se forma así una capa de abscisión de callosa, es decir, una capa impermeable de células que poco a poco va obturando el floema y, con ello, bloqueando el transporte de savia de la hoja a la rama. También bloquea el xilema y, por tanto, el flujo de minerales desde las raíces hacia las hojas. 

Figura 3. Superposición de espectros de las clorofilas a y b, el beta-caroteno y la enina, una antocianina típica. Mientras que las clorofilas y el beta caroteno absorben en las partes azul y amarillo/rojo del espectro visible, la enina absorbe principalmente en la parte verde del espectro, donde las clorofilas no absorben nada. Luis Monje

Conforme se desarrolla esta capa, la cantidad de clorofila en la hoja comienza a disminuir. A medida que las clorofilas se degradan, se revelan los pigmentos ocultos de unos derivados oxigenados de los carotenoides, las xantofilas amarillas, y los betacarotenos naranjas (Figura 3). Estos pigmentos están presentes durante todo el año en el interior celular, pero los pigmentos rojos, las antocianinas, se sintetizan de novo una vez que se ha degradado aproximadamente la mitad de la clorofila. 

Aunque existan en las hojas durante todo el año, los colores amarillo-anaranjados de los carotenoides permanecen enmascarados por la clorofila verde. A medida que se acerca el otoño y el suministro total de clorofilas va disminuyendo gradualmente, el efecto de enmascaramiento se desvanece lentamente. Cuando eso sucede, comienzan a verse las coloraciones amarillas, pardas, naranjas y muchas tonalidades intermedias que proporcionan los carotenoides.

Los carotenoides son el pigmento dominante en la coloración de aproximadamente el 15-30 % de las especies de árboles. Sus amarillos y naranjas brillantes tiñen las hojas de nogales, fresnos, arces, álamos, abedules, cerezos, plátanos de paseo y alisos, entre otros muchos. 

Los rojos, los púrpuras y sus combinaciones provienen de otro grupo de pigmentos celulares, las antocianinas. Hay dos diferencias importantes entre estos pigmentos y las clorofilas y los carotenoides. La primera es que no se encuentran en los cloroplastos. Son pigmentos solubles en agua que se almacenan en las vacuolas. La segunda es que, a diferencia de los carotenoides, no existen en la hoja durante la temporada de crecimiento, sino que se producen activamente hacia el final del verano. 

Otoño en el hayedo de Urbasa, Navarra. Luis Monje

Cuando se acerca el otoño, las antocianinas se elaboran a partir de la savia acumulada en las células. Su síntesis de novo depende de la descomposición de los azúcares en presencia de luz intensa a medida que se reduce el nivel de fosfato en la hoja. Durante la temporada de crecimiento de verano, el nivel de fosfato es alto, porque juega un papel vital en la descomposición de los azúcares fabricados por la clorofila. En otoño, el fosfato, junto con otros nutrientes, se moviliza desde la hoja al tallo de la planta. Cuando eso sucede, el proceso de descomposición del azúcar cambia, lo que lleva a la producción de pigmentos de antocianina. Cuanto más brillante sea la luz durante este período, mayor será la producción de antocianinas y más luminoso será el color resultante. 

En las regiones de clima templado, las antocianinas están presentes en aproximadamente una de cada diez especies de árboles aunque en algunos lugares hasta el 70 % de las especies de árboles pueden producir el pigmento. En los bosques otoñales tiñen a arces, robles, cornejos, cerezos y ciruelos. Estos mismos pigmentos a menudo se combinan con los colores de los carotenoides para crear los naranjas más intensos, los rojos vivos y los bronceados típicos de muchas especies de madera dura.

A medida que avanza el otoño, las células de la capa de abscisión se encallecen más y más. Como la clorofila, los otros pigmentos se degradan con la luz o cuando se congelan. Los únicos pigmentos que quedan son los taninos acumulados en las paredes celulares, que son marrones. Las conexiones entre las células se debilitan y las hojas acaban por caer. 

Ha llegado el invierno y con él cae el maravilloso telón multicolor de la temporada otoñal que, en esencia, como toda la vida que nos rodea, está literalmente construida desde cero por la partícula que encumbró a Einstein: el fotón. Bastante increíble, ¿no está de acuerdo?

Un nuevo tipo de superconductividad

 Agua, vapor y cubitos de hielo. De todos los estados de la materia, estos tres (líquido, gaseoso y sólido) son los más fáciles de entender. Sobre todo, porque los tenemos al alcance de la mano. El plasma (cuando un gas se calienta tanto que los constituyentes mismos de los átomos se separan y se convierte en un caos ultracaliente de partículas subatómicas) es algo también bastante conocido, pero su némesis física, el condensado de Bose-Einstein es, en cambio, casi desconocido en la cultura popular. 

En este estado de la materia es donde un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio han encontrado un nuevo tipo de superconductividad que, hasta ahora, era solo teórica. 

Hacia una nueva teoría de la superconductividad

¿Condensado de Bose-Einstein? En términos generales, un BEC es un estado de la materia que "se forma cuando un gas de bosones se enfría cerca del cero absoluto". A esa temperatura tan bajísima los átomos "se convierten en una entidad única con propiedades cuánticas". Como señala Kozo Okazaki de la Universidad de Tokio, "la materia resultante se comporta como una sola entidad con nuevas propiedades de las que carecían los estados sólido, líquido o gaseoso anteriores, como la superconducción".

EN XATAKA

El secreto mejor guardado de la superconductividad estaba justo delante de nuestras narices: tras 33 años, empezamos a entenderla

Lo que ocurre es que, como también nos dice Okazaki, "Hasta hace poco, los BEC superconductores eran puramente teóricos, pero ahora lo hemos demostrado en el laboratorio con un material novedoso basado en hierro y selenio". Es la primera vez que se ha verificado experimentalmente que un BEC funciona como superconductor. Es decir, que es la primera vez que se ha comprobado que un circuito eléctrico pierde su resistencia y se vuelve extremadamente eficiente bajo estas condiciones.

¿Esto no es la superconductividad de toda la vida? No exactamente. Es cierto que los superconductores a menudo trabajan a muy baja temperatura, pero en casos como los que dibuja la teoría BCS (Bardeen-Cooper-Shrieffer) lo que ocurre es que los los átomos se ralentizan e alinean facilitando que los electrones circulen rápidamente. Es decir, más allá de unas temperaturas demencialmente altas, no tienen mucho que ver.

Punto intermedio Por eso, muchos investigadores han reflexionado sobre la necesidad de encontrar puntos intermedios entre las dos aproximaciones para poder encontrar una comprensión global de la superconductividad. En este sentido, Okazaki explica que "demostrar la superconductividad de las BEC era un medio para lograr un fin; realmente esperábamos explorar la superposición entre las BEC y las BCS".

Y lo han conseguido. El trabajo sugiere que existe "una transición suave entre estos dos grandes modos de superconductividad". En el fondo, lo que buscaban eran un asidero experimental que permitiera pensar "una teoría subyacente más general detrás de la superconducción". Dicho y hecho. Ahora queda lo más importante, construir esa nueva visión y ver dónde nos lleva.

LOS AGRICULTORES DEL ESPACIO

 La novela The martian, de Andy Weir, tiene mucho de ficción y algo de ciencia. El texto, adaptado al cine por Ridley Scott (Marte), narra la odisea de un astronauta obligado a sobrevivir en el planeta rojo mientras espera su rescate. Su principal prioridad fue garantizar el alimento mediante cultivos en un planeta hostil. La apuesta firme de las agencias espaciales internacionales por la colonización de la Luna y Marte conlleva una estrategia similar. Llevar un kilo de tomates (o de cualquier otro producto) al satélite de la Tierra cuesta un millón de euros, por lo que comer una ensalada en el espacio puede ser el lujo más caro. Ya hay seleccionadas 3.400 propuestas para cultivar en tierras lunares o marcianas. Una de ellas es española y cuenta con el aval del grupo chino que consiguió hacer crecer por primera vez una planta de algodón en el satélite.

La reciente confirmación “inequívoca” de la existencia de agua en la Luna ha dado alas a los proyectos de asentamientos humanos tanto en el satélite como en Marte. Este recurso es esencial y el cuerpo celeste más cercano lo acumula en unos 40.000 kilómetros cuadrados.

Solo un día después de que se ratificara la existencia de agua en la Luna, el director general de la Agencia Espacial Europea (ESA), Jan Wörner, firmaba el acuerdo con la NASA (Memorándum de entendimiento, MoU) para la colaboración en la conquista del espacio. Europa participará con el proyecto Gateway, un módulo orbital “que permitirá la exploración sostenible alrededor y sobre la Luna, al tiempo que facilitará la investigación y experimentación de las tecnologías y los procesos necesarios para llevar a cabo una futura misión a Marte”.

Una recreación de un invernadero en la superficie de Marte. Las plantas crecen con la ayuda de barras de luz LED rojas, azules y verdes y en un sistema de cultivo hidropónico, un método que utiliza disoluciones minerales en vez de suelo agrícola. Las raíces reciben un compuesto nutritivo disuelto que incluye los elementos químicos esenciales para su desarrollo en un medio inerte.

Diseño propuesto de un invernadero en Marte que, además de utilizar plantas para la producción de alimentos, también sirve para apoyar el control ambiental y los sistemas de soporte vital.

Representación de la NASA de una futura base en Marte con un invernadero. Las cúpulas a modo de "casas de hielo" están hechas de células llenas de agua congelada. Forma parte de un plan integral para construir un invernadero de este tipo que permita la una misión con presencia de astronautas durante dos años. (Instituto Nacional de Aeroespacial).

“Este Memorándum de Entendimiento marca un punto crítico en la trayectoria europea: confirma que vamos hacia la Luna, no solo en términos de equipamiento y tecnología, sino también con nuestra gente”, afirma Wörner.

VAMOS HACIA LA LUNA, NO SOLO EN TÉRMINOS DE EQUIPAMIENTO Y TECNOLOGÍA, SINO TAMBIÉN CON NUESTRA GENTE

JAN WÖRNER, DIRECTOR GENERAL DE LA AGENCIA ESPACIAL EUROPEA

Estos dos elementos -la existencia de agua y el compromiso internacional para la conquista del espacio- obligan a pensar en cómo consolidar los asentamientos y asegurar la mayor autonomía. La clave es que los recursos propios tanto de la Luna como Marte eviten la dependencia de los costosos traslados de material desde la Tierra. Y el más prioritario es la alimentación.

El Mapa Geológico Unificado de la Luna permite identificar dónde. Según Jesús Martínez Frías, jefe del Grupo de Investigación de Meteoritos y Geociencias Planetarias del CSIC y responsable del Laboratorio de Geociencias de Lanzarote, por la información que aporta la cartografía, el polo sur lunar es la zona más susceptible para futuros asentamientos, no solo por la presencia de agua sino también por su composición mineral -rica en hierro y titanio-, y por la luminosidad.

Para la obtención de oxígeno se podría también contar con materiales ígneos (como ilmenita, anortita y olivino) que contienen entre el 40% y el 50% de este elemento en forma de óxidos.

GRAVEDAD Y RADIACIÓN CÓSMICA

Pero los desafíos para la agricultura espacial van más allá de la composición de la tierra más adecuada y la posibilidad de obtener oxígeno y agua. El cultivo se tiene que desarrollar en unas condiciones de gravedad una sexta parte inferiores a las existentes en la Tierra y a la radiación cósmica. Una investigación publicada en Science Advances , concluyó que una dosis de radiación diaria en la superficie lunar es entre 200 y 1.000 veces superior a la que se recibe en nuestro planeta en el mismo periodo de tiempo.

En superar todas las barreras trabajan más de 3.000 equipos del mundo y uno de los más avanzados es el español Green Moon Project, nacido en la Universidad de Málaga y liderado por el joven ingeniero andaluz de 27 años José María Ortega Hernández, por ahora afincado en el Reino Unido, donde trabaja para Bentley.

El equipo, ya presentado a la NASA y su programa Artemisa, que prevé la vuelta de astronautas a la Luna, ha firmado un acuerdo con el Centro de Exploración Espacial de la Universidad de Chongqing para experimentar con cultivos en el espacio después de que la sonda china Chang’e 4 se posara en enero del pasado año en la cara oculta de la Luna y consiguiera que brotara una semilla de algodón, la primera planta que ha crecido en el satélite. Ortega se puso en contacto con los investigadores chinos, a los que convenció de que España cuenta con los recursos suficientes para abrir el camino a la agricultura espacial.

EL REGOLITO [CAPA DE MATERIALES NO CONSOLIDADOS] BASÁLTICO DE LANZAROTE ES MUY SIMILAR AL DE LA LUNA

JOSÉ MARÍA ORTEGA HERNÁNDEZ, LÍDER DE GREEN MOON PROJECT

El proyecto Green Moon Project, en el que participan Cabildo y Geoparque de Lanzarote, Instituto de Geociencias y Red Española de Planetología y Astrobiología, ya ensaya en la isla canaria. “El regolito [capa de materiales no consolidados] basáltico de Lanzarote es muy similar al de la Luna”, explica Ortega. Con esta tierra y otras alteradas con mayor y menor concentración de metales investigan “cómo obtiene la planta los nutrientes para crecer”. Además, Lanzarote aporta tubos de lava similares a los de la Luna y que supondrían uno de los mejores espacios para los huertos espaciales, ya que así se protegerían de la radiación cósmica.

Prototipo de invernadero de Green Moon Project para ensayar los cultivos que irán a la Luna con una misión china.GRENN MOON PROJECT

En 2022 prevén enviar con una misión china las primeras unidades para experimentar dentro de la cápsula, unos metros por encima del suelo lunar, como crecen las primeras plantas, privilegio al que aspiran ejemplares de tomate, lechuga, lenteja, pepino y pimiento.

“La menor gravedad, como hipótesis, permitiría a la planta un desarrollo más rápido al ser más fácil el transporte de nutrientes, pero esto no se sabrá hasta que se experimente. Puede que no sea así”, explica Ortega.

El material lunar puede servir para fabricar escudos frente a la radiación generada por protones de emisiones solares e iones pesados de la radiación cósmica galáctica

Para evitar al máximo la radiación cósmica cuando la experimentación permita ya el desarrollo de invernaderos, además de recurrir a su implantación en tubos de lava, se recurrirá a la utilización de regolitos para su construcción. Martínez Frías ya ensaya en Lanzarote el uso de este material para la fabricación de escudos frente a la radiación generada por protones de emisiones solares y iones pesados de la radiación cósmica galáctica.

Los invernaderos deben contar con sistemas que garanticen la luz necesaria para la fotosíntesis, temperatura, humedad, dióxido de carbono, presión media equivalente a la existente al nivel del mar y oxígeno. La investigación incluye el estudio de la reutilización del oxígeno que emiten las propias plantas.

Laboratorio instalado en el tubo de lava de La Corona para el proyecto PANGAEA-X en Lanzarote.ROBBIE SHONE

En los trabajos también participa Innoplant, una empresa andaluza galardonada y especializada en la investigación de la adaptación de suelos a los cultivos. Ortega cree que a mediados de siglo se podrán ver los primeros invernaderos en la Luna, un paso fundamental para la explotación del satélite y para el siguiente reto: Marte.

RÉPLICAS DE SUELO MARCIANO

Investigadores estadounidenses de la Universidad de Georgia (UGA) han comenzado a investigar con mezclas artificiales de suelo que imitan los materiales existentes en Marte para determinar su fertilidad, según ha informado la institución académica tras un nuevo estudio publicado en la revista Icarus.

“Los nutrientes, la salinidad o el pH [acidez o alcalinidad] son parte de lo que hacen un suelo fértil y entender dónde están los suelos de Marte en ese espectro es clave para saber si son viables o si hay soluciones factibles que se pueden”, explica a la UGA Laura Fackrell, geóloga y autora principal del estudio.

La superficie de Marte, según los investigadores, puede contener la mayoría de los nutrientes esenciales para una planta, incluyendo nitrógeno, fósforo y potasio, pero se desconoce si se encuentran en concentraciones que permitan su desarrollo

La atmósfera de Marte es muy tenue, con una presión media de la superficie de solo 6,1 milibares (la presión media de la superficie de la Tierra es de 1013 milibares) y el planeta está sometido a frío extremo y bajas concentraciones de oxígeno. Sin embargo, la superficie de Marte, según los investigadores, puede contener la mayoría de los nutrientes esenciales para una planta, incluyendo nitrógeno, fósforo y potasio, pero se desconoce si se encuentran en concentraciones que permitan su desarrollo.

Para conseguirlo, los científicos de Georgia están experimentando con réplicas de suelo marciano y sometiéndolas a procesos de lavado e inoculación de microorganismos adaptados a entornos extremos, hongos y bacterias beneficiosas. “La cuestión de si podemos usar el suelo de Marte para proporcionar alimentos contribuirá en gran medida a determinar la viabilidad de las misiones tripuladas”, concluye Fackrell.