miércoles, 22 de enero de 2020

Nuestro escudo magnético temprano era más fuerte de lo asumido

El campo geomagnético, generado en el núcleo de nuestro planeta, proporciona un escudo contra la radiación cósmica, la cual puede dañar los satélites artificiales, las redes de energía eléctrica y la capa de ozono. En ausencia de este escudo, el viento solar podría erosionar gradualmente la atmósfera, y eventualmente dejar al planeta sin agua.
Nuestro campo magnético dipolar ha disminuido en fuerza durante los últimos 160 años a un ritmo alarmante, lo que ha motivado un enérgico debate sobre si estamos en las primeras etapas de una inversión del polo geomagnético.

Analizando cristales

Algunos incluso creen que estamos atrasados. Pero en términos geológicos, 160 años es solo un abrir y cerrar de ojos. El registro es demasiado corto para tener una gran confianza sobre lo que estas tendencias podrían significar en los procesos causales y el futuro.
En contraste al pensamiento predominante de que el campo magnético temprano del planeta era débil, el análisis de los cristales de circón sugiere la existencia de un campo más mucho más intenso.
En este sentido, un equipo de investigadores de la Universidad de Rochester está tratando de desentrañar los cambios del campo magnético a lo largo de su historia, un entendimiento que puede aportar pistas sobre la evolución futura de la Tierra, así como la de otros planetas.
Para ello, el equipo de investigación analizó cristales de circón, los materiales terrestres más antiguos conocidos, recolectados en Australia. Estos cristales contienen partículas magnéticas que muestran la magnetización de la Tierra en el momento en que se formaron.
Investigaciones previas encontraron que el campo magnético de la Tierra tiene al menos 4.200 millones de años, y que el núcleo interno del planeta se formó hace “solo” 565 millones de años.
Si bien inicialmente se pensó que el campo magnético temprano del planeta era débil, el análisis de los datos de cristales de circón sugiere un campo más fuerte.

Observación controversial

Para los investigadores se trata de una observación controversial, ya que debido a que el núcleo interno aún no se había formado, la fuerte intensidad del campo magnético revelada en los cristales de circón, debió ser impulsada por un mecanismo diferente.
Los investigadores analizaron profundamente cristales de circón, los materiales terrestres más antiguos conocidos.
Al respecto, el investigador  John A. Tarduno, catedrático en el Departamento de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente de la Universidad de Rochester y autor principal del estudio, indicó:
“Creemos que ese mecanismo es la precipitación química del óxido de magnesio dentro de la Tierra”.
Los investigadores proponen que este óxido de magnesio pudo haberse esparcido en la atmósfera por el intenso calor que produjo el impacto que eventualmente formaría la Luna, y que mientras el interior de la Tierra se enfriaba, el compuesto químico se precipitó sobre la superficie terrestre impulsando la intensidad del campo magnético.
Si bien la fuente de óxido de magnesio se agotó, al punto de que el campo magnético colapsó casi por completo, la formación del núcleo interno proporcionó una nueva fuente de impulso al geodinamo y al escudo magnético planetario que la Tierra tiene en la actualidad.
Referencia: Paleomagnetism indicates that primary magnetite in zircon records a strong Hadean geodynamo. PNAS, 2020. https://doi.org/10.1073/pnas.1916553117

¿Estamos saboteando la ciencia?

En su Trilogía del bosque oscuro, que ha sido el más espectacular de los éxitos recientes de la ciencia ficción, el escritor chino Cixin Liu plantea las relaciones del planeta Tierra y el sistema solar con otras civilizaciones a lo largo de muchos milenios. 
Es ciencia ficción futurista, es verdad, y por tanto tiene licencia para inventar todo lo que quiera, vaya a ocurrir de verdad o no. Pero el éxito de las novelas de Cixin Liu se debe (además del hecho de haber sido recomendadas por Obama o Zuckerberg) a sus ideas originales y plausibles. 
Tiene esa virtud de la buena ciencia ficción (la de Matheson, la de Asimov o la de Black Mirror, por ejemplo), que consiste en hablar de lo que somos ahora a partir de distorsiones futuristas, más o menos optimistas, más o menos apocalípticas.
Hay un momento en la Trilogía del bosque oscuro, al inicio de las relaciones entre los terrícolas y la civilización trisolariana, que habita un sistema regido por la física de un sistema caótico, en que los trisolarianos deciden impedir que los habitantes del sistema solar puedan defenderse de un eventual ataque suyo. 
Las diferencias tecnológicas entre ambas civilizaciones son inmensas, pero también lo es la distancia que las separa, de modo que en el intervalo que los trisolarianos emplearán en llegar al sistema solar, los terrícolas tienen la oportunidad de desarrollar la tecnología necesaria para escaparse o huir. Es una lucha contra el tiempo tanto como una lucha táctica; es una carrera por desarrollar el potencial de toda la humanidad para un objetivo común y muy concreto. 
Las alternativas (defenderse o huir) tienen unas implicaciones éticas que nunca están separadas del desarrollo tecnológico y que Liu no obvia en su novela. ¿A quién salvamos?, ¿qué criterios seguimos para una evacuación que no podrá ser exhaustiva? 
Pero al fin ambas alternativas implican un esfuerzo coordinado para un desarrollo tecnológico imprevisible, como lo es todo desarrollo auténtico. Y entonces los trisolarianos deciden ejecutar una acción al alcance de sus avanzados medios tecnológicos, que les da una ventaja que tendrán que leer las novelas para saber si es decisiva o no: deciden sabotear la ciencia básica terrestre.
Para vencernos, los extraterrestres deciden sabotear la ciencia, impedirnos el desarrollo de la ciencia básica, esa que no es directamente aplicada en el sentido de resolver alguno de los problemas concretos que ya tenemos. La ciencia básica resolverá los problemas que aún no sabemos que vamos a tener. Por eso la ciencia del futuro es, sobre todo, la ciencia básica. 
Cuando leí esa jugada de los trisolarianos cerré por un rato el libro, golpeado por una sensación amarga. Me gustó que el novelista viera la importancia de la ciencia cuando se trata del futuro de la humanidad. Pero inmediatamente me hizo daño pensar si no nos estamos saboteando a nosotros mismos. Si esa eterna cantinela del «¿esto para qué sirve?» con la que se escruta permanentemente cualquier investigación científica no será un preludio de canto fúnebre. 
Escuece pensar si no estamos clavando clavos en nuestra tumba cada vez que se cierra un centro de investigación, cada vez que algún científico o alguna científica tiene que dejarlo porque la ciencia básica no está entre las prioridades, no hay dinero para esto y «tendrías que dedicarte a algo más aplicado».
Mejor vivir en un mundo en el que el sabotaje a la ciencia tenga que venir de algún lugar a varios años luz de nosotros y no de nuestra propia obstinación, porque los «retos del futuro» son por definición desconocidos y solo explorando a ciegas estamos preparándonos para enfrentarlos.

miércoles, 15 de enero de 2020

Los loros también se ayudan

Las personas y otros grandes simios son conocidos por su disposición a ayudar a quienes lo necesitan, incluso a extraños. Ahora dos investigadoras han demostrado por primera vez que algunas aves, y específicamente los loros grises africanos, son igualmente generosas. Así lo han publicado hoy en la revista Current Biology 
“Descubrimos que los loros grises africanos ayudan voluntaria y espontáneamente a loros conocidos a lograr un objetivo, sin un beneficio inmediato obvio para ellos mismos”, dijo en un comunicado la coautora del estudio Désirée Brucks, del Instituto Max Planck de Ornitología, en Alemania.
Los loros y los cuervos son conocidos por tener grandes cerebros en relación con el tamaño de sus cuerpos y por sus habilidades para resolver problemas. Por esa razón, a veces se los considera “simios emplumados”, explican Brucks y la también autora del estudio Auguste von Bayern. Pero los cuervos a pesar de su impresionante inteligencia social no ayudan a otros cuervos. Así que Brucks y von Bayern se preguntaron, ¿y qué pasa con los loros?.

Influencia de la relación

Los animales ayudaron más cuando el otro loro era su “amigo”


Para averiguarlo, reclutaron ocho loros grises africanos y seis guacamayos de cabeza azul. Ambas especies debían intercambiar fichas con un experimentador a cambio de que este les diera una nuez. Según muestran sus hallazgos, solo los loros estaban dispuestos a pasar una ficha al loro vecino, permitiendo que el otro individuo ganara la recompensa.
“Nos sorprendió que siete de los ocho loros grises africanos proporcionaran a su pareja fichas de forma espontánea en el primer ensayo, es decir, sin haber experimentado el entorno social de esta tarea antes y sin saber que cambiarían de roles más tarde. Por lo tanto, los loros proporcionaron ayuda sin obtener ningún beneficio inmediato y aparentemente sin esperar una reciprocidad a cambio”, explicó von Bayern en el comunicado. 
Estos animales ayudaban independientemente de si el otro individuo era su “amigo”. Pero, su relación con el otro individuo tuvo cierta influencia. Cuando el loro que necesitaba ayuda era conocido, el ayudante transfería aún más fichas.
Ejemplar de loro gris
Ejemplar de loro gris (Anette Mertens)
Es importante señalar, según la investigadora, que los loros grises parecían entender cuándo se necesitaba su ayuda. Cuando veían que el otro pájaro tenía la oportunidad de obtener comida, le pasaban una ficha. De lo contrario, no lo hacían.

Las investigadoras sugieren que la diferencia entre los loros y los guacamayos puede deberse a diferencias de su organización social en la naturaleza. Pero a pesar de las diferencias, los hallazgos muestran que el comportamiento de ayuda no se limita a los humanos y los grandes simios, sino que también evolucionó de manera independiente en las aves.
Queda por ver cómo de extendido está este comportamiento entre las demás especies diferentes de loros y qué factores pueden haber llevado a su evolución. Según dicen las investigadoras, se requieren más estudios para conocer los mecanismos subyacentes del comportamiento de ayuda de los loros. Por ejemplo, cómo saben los loros cuando uno de sus compañeros necesita ayuda o qué los motiva a responder.

Venus no solo hay volcanes sino que también están activos

Las imágenes de radar de la nave espacial Magallanes de la NASA a principios de la década de 1990 revelaron que Venus era un mundo de volcanes. Sin embargo, hasta hace poco, las edades de las erupciones de lava y los volcanes en Venus no se conocían bien.
Ahora, investigadores del USRA (Universities Space Research Association) en el Instituto Lunar y Planetario (LPI) constatan que estos volcanes están activos en la actualidad o, al menos, lo han estado hace muy poco.

Vulcanismo

Para saber que lo que estaban viendo eran restos de flujo de lava que había estado activa hacía poco, en el estudio se recreó la atmósfera cáustica de Venus en el laboratorio para investigar cómo reaccionan y cambian los minerales venusianos observados con el tiempo.
Estos datos se compararon con los recogidos, en la década de 2000, por el orbitador Venus Express de la Agencia Espacial Europea (ESA), que arrojó nueva luz sobre el vulcanismo en Venus al medir la cantidad de luz infrarroja emitida desde una parte de la superficie de Venus, durante su noche.
Según explica Justin Filiberto, responsable principal del hallazgo:
Si Venus está realmente activo hoy, sería un gran lugar para visitar para comprender mejor los interiores de los planetas. Por ejemplo, podríamos estudiar cómo se enfrían los planetas y por qué la Tierra y Venus tienen volcanismo activo, pero Marte no. Las misiones futuras deberían poder ver estos flujos y cambios en la superficie y proporcionar evidencia concreta de su actividad.
Venus es el segundo planeta del sistema solar en orden de distancia desde el Sol, el sexto en cuanto a tamaño, ordenados de mayor a menor. Al igual que Mercurio, carece de satélites naturales.

Cuando a Richard Feynman se le apareció el «misterioso número 42» en la física de lo muy pequeño y lo enormemente grande

Foto (CC) Richard Feynman, California Institute of Technology (1959) @ Wikimedia
Estoy repasando en YouTube las míticas siete conferencias que impartió el no menos legendario, divertido y siempre didáctico Richard Feynman en 1964 en la Universidad de Cornell, tituladas The Character of Physical Law.
Entre las muchas perlas, anécdotas y risas del que apodaban El gran explicador, me quedo de momento con esta que es un poco como lo más WTFque se puede encontrar un físico que estudia el Universo en toda su grandeza y la física cuántica en toda su infinitesimal detalle. Un 42. O más bien dos. No era la primera curiosidad numérica con la que se encontraba.
En la conferencia el buen hombre está hablando sobre la similitud y las diferencias de magnitud entre la gravedad y la repulsión/atracción eléctrica. En un momento dado [hacia 47:32 en el primer vídeo] divaga acerca al estilo ¿y por qué? del origen de ciertas constantes de las fórmulas de las leyes físicas que conocemos. Lo gracioso es cómo le aparece, casi de la nada, el número 42 no una, sino dos veces; en concreto un número enormemente grande de 42 dígitos (o con 42 ceros, depende de cómo se mire):
La naturaleza produce sus propios «números puros» que no tienen nada que ver con las pulgadas o los años o nuestras propias dimensiones. Se puede ver con un ejemplo. Si tomamos las dos partículas fundamentales, por ejemplo dos electrones, sabemos que se repelen según el inverso del cuadrado la distancia debido a la fuerza de repulsión eléctrica, y que se atraen según el inverso del cuadrado de la distancia debido a la gravitación; el valor exacto dependerá de en qué unidades se mida. Pero una cuestión más interesante sería: ¿cuál es la proporción entre la fuerza de la gravedad y la fuerza eléctrica?

Resulta que es un número seguido de unos 42 ceros (~4,17 × 1042). Esto para mí es una especie de misterio profundo: ¿de dónde proviene un número tan tremendamente grande? Si acaso alguna vez se encuentra una teoría que explique ambas cosas a la vez (la física de lo subatómico y de lo enormemente grande), ¿cómo podría eso dar soluciones para los dos tipos de fuerzas, una de atracción y otra repulsión, con esa fantástica desproporción?

La gente ha buscado una proporción similar en otros sitios, intentando encontrar un número tan enorme, por ejemplo, comparando el diámetro del universo y el diámetro de un protón. Sorprendentemente, eso también es un número con 42 dígitos.

Así que se podría hacer una propuesta interesante: que la proporción entre las fuerzas de la gravedad y de la repulsión eléctrica es la misma que la proporción del tamaño del universo al diámetro de un protón… Pero sabemos que el universo se está expandiendo con el paso del tiempo y eso significaría que la constante gravitatoria también está cambiando con el tiempo. Aunque es una posibilidad, no hay evidencias que indiquen que esto es un hecho cierto, y por otro lado parece que la constante gravitatoria no ha cambiado de esa manera, así que ese tremendo número con 42 ceros sigue siendo un misterio.
Esa proporción entre la fuerza eléctrica y la fuerza de la gravedad parece relativamente fácil de calcular si se va con cuidado, aunque según los sitios la he visto como 4,1×1042 o bien 1,24×1036 o incluso 2,27×1039. Supongo que el valor correcto será el primero que es el que apuntón Feynman en su curso; Wolfram Alpha lo medio-confirma con diámetro del universo / diámetro del electrón = 3,1×1041 (que son 42 dígitos).
Ahora bien, conspiraciones cósmicas y cachondeo aparte: el número no sé cómo es de preciso. En algunos de estos ejemplos no queda del todo claro qué partículas son las que se usan, y además sabemos que los quarks son unas 2.000 veces más pequeños que los protones (lo cual añadiría otros ~3 ceros si comparamos «lo más pequeño» con «lo más grande»). Incluso no estoy seguro de cuál era el valor estimado del diámetro del Universo observable allá por 1964 (a día de hoy: 93 millones de años luz).
Es más: obviamente el 42, o los 42 «órdenes de magnitud», no tiene por qué indicar nada en especial: es 42 porque los seres humanos usamos la base 10 debido a que tenemos diez dedos en las manos. Si los marcianos usaran base 8 porque tuvieran 4 dedos en cada mano e hicieran el cálculo obtendrían el mismo número («conceptual») porque la proporción seguiría siendo 42, pero lo llamarían 52 en octal (o quizá §¥ con sus símbolos marcianos).
Bonus: ¿Podría haber usado Douglas Adams el profundo misterio del 42 para inspirarse en el 42 como la La respuesta a la Vida, el Universo, y Todo lo Demás? La charla de Feynman fue en 1964; la comedia y el libro surgieron a partir de 1978 así que podría encajar. Además, sabemos que el propio Adams ya lo desmintió:
Era una broma. Tenía que ser un número, un número normal, tirando a pequeño, y escogí ese. Las representaciones binarias, la base 13, y los monjes tibetanos son completas tonterías. Me senté a mi mesa, miré al jardín y pensé «el 42 servirá».

Hasta los nobeles se equivocan: por qué es importante retractar artículos científicos

A principios de este año, la ganadora del premio Nobel de Química 2018 Frances Arnold ha decidido retractar uno de sus últimos artículos publicado en la prestigiosa revista Science. El motivo es que los autores se dieron cuenta de que los resultados no podían reproducirse y que faltaban datos en los cuadernos de laboratorio.

Encontrado el eslabón perdido de la evolución del tomate

Es un básico de la cocina. Imprescindible para un sofrito, una salsa o un plato único. Su versatilidad es enorme por no hablar de su interés socieconómico: con una producción mundial anual superior a los 100 millones de toneladas, es el segundo cultivo más frecuente por detrás de la patata y el de mayor valor económico.
Pero el rendimiento se ha impuesto al sabor y las variedades más comercializadas carecen de las cualidades organolépticas que son tan apreciadas. Los científicos saben bien del interés que tiene el asunto y desde hace años investigan todo lo que rodea a esta hortaliza para conocer más y mejor las diferentes especies.
El último hallazgo se ha difundido esta semana a través de la revista 'Molecular Biology and Evolution', y detalla el complejo proceso de domesticación del tomate. Un equipo de biólogos evolutivos y genetistas de la Universidad de Massachusetts, liderados por Ana Caicedo, ha identificado algunas de las piezas que faltaban en la evolución de un fruto del tamaño de un arándanohasta el tomate moderno más grande.
Una variante intermedia muestra que el tomate actual está más próximo a variedades silvestres
Los científicos justifican el interés de ese eslabón perdido y explican que se trata de una variante intermedia entre las especies salvajes y las domesticadas. Los estudios genéticos han revelado que el tomate cultivado moderno está más relacionado con un grupo de tomates silvestres que se encuentran en México que con unos semidomesticados de América del Sur. "Pensamos que hace unos 7.000 años esos tomates asilvestrados pudieron ser redomesticados", apunta Hamid Razifard, primer autor del trabajo.

Lo que cuentan los genes

Los científicos han examinado los datos de variantes genómicas publicadas y han utilizado los genomas de variedades silvestres, intermedias y domesticadas. Además, han utilizado análisis genómicos de población para reconstruir la domesticación del tomate y han creado nuevas secuencias genéticas de 166 muestras de la hortaliza, especialmente de las variantes cultivadas en México.
De esa variante intermedia (Solanum lycoperiscum cerasiforme, SLC) surgieron otros subgrupos que se extendieron desde Perú y Ecuador hacia Centroamérica y México, un viaje que "es todo un misterio. Todo lo que tenemos es evidencia genética y ninguna evidencia arqueológica porque las semillas de tomate no se conservan bien en los registros arqueológicos", admite Razifard.
Foto: unsplash/@vklee.
Foto: unsplash/@vklee.
Hasta aquí, todo bien. Pero ¿qué interés tiene conocer las etapas de la domesticación del tomate? "Esa información tiene implicaciones directas para mejorar los cultivos", sostienen los autores. Por ejemplo, del hallazgo de fragmentos genéticos de resistencia a la sequía "se pueden crear variedades resistentes a enfermedades o sequías", dice el autor. Pero también se han identificado otras variedades intermedias con más contenido en betacaroteno o azúcar, dos cualidades atractivas para los consumidores.
Hace dos años, la revista 'Science' publicó una investigación internacional que buscaba cómo recuperar el sabor de los tomates. En ese estudio participaron científicos del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)- Universidad Politécnica de Valencia. El trabajo, que analizó 398 variedades de tomates, detectó que las variedades modernas contienen menos cantidad de 13 compuestos volátiles implicados en el sabor. También identificó marcadores genéticos que afectan a los compuestos relacionados con el sabor.
El gran avance se produjo en 2012, con la secuenciación del genoma del tomate, un hito que mereció la portada de la prestigiosa revista 'Nature' y en el que participaron más de 300 científicos. En el estudio, que también contó con la participación española, se descubrió que los genomas de las especies silvestres de tomate y los de cultivo solo difieren en un 0,6%, una distancia que es del 8% respecto al genoma de la patata (el primer cultivo).
Seguramente, la investigación de la Universidad de Massachusetts no es la última que tenga al tomate como protagonista, ya que es una especie fundamental a la hora de desentrañar la evolución vegetal. Este interés no oculta otro tan relevante como orientar a los productores sobre qué especies se pueden cruzar para obtener variedades sabrosas (como los tomates de toda la vida) con la ventaja de las nuevas variantes (atractivas estéticamente, resistentes a las enfermedades y duraderas).
Mientras, los consumidores esperamos la vuelta del ansiado (y apreciado) auténtico sabor a tomate.