jueves, 26 de noviembre de 2009

Una célula primitiva que imita a las más complejas

Un equipo de investigadores españoles explica hoy cómo uno de los seres más simples que existen, la bacteria Mycoplasma pneumoniae, es capaz de emular a formas de vida más complejas a pesar de tener menos genes. Estas bacterias, que son capaces de reproducirse por sí mismas, son muy útiles para determinar los ingredientes esenciales de la vida y aclarar su origen en la Tierra.

Expertos del Centro de Regulación Genómica de Barcelona y el Laboratorio Europeo de Biología Molecular de Heidelberg (Alemania) detallan hoy en Science la lista completa de ARN y proteínas (transcriptoma y proteoma) que producen los 689 genes de M. pneumoniae. También describen todos los procesos químicos de su metabolismo (metaboloma).

Los datos revelan una bacteria mucho más compleja de lo que podría esperarse por su reducido genoma y que es capaz de realizar procesos que, hasta ahora, estaban reservados a las eucariotas, células más complejas que tienen núcleo. El estudio señala que la M. pneumoniae consigue emular a las eucariotas sacándole el máximo partido a su genoma. Por ejemplo, sus genes no actúan siempre en grupo como en otras bacterias, y producen proteínas que realizan varias funciones a la vez.

La increíble elocuencia del paciente en coma

En 1955, el rey del suspense narró, en su conocida serie de televisión Alfred Hitchcock presenta, cómo un despiadado empresario queda completamente paralizado incluyendo los párpados tras sufrir un accidente de coche. Su incapacidad para comunicarse provoca que le den por muerto hasta que una furtiva lágrima revela al mundo que está vivo.

Más de medio siglo después, Rom Houben ha sido protagonista de una historia similar aunque, en este caso, el diagnóstico erróneo era coma y pasaron 23 años hasta que el neurólogo de la Universidad de Lieja Steven Laureys se dio cuenta de que en su cuerpo inmóvil residía una mente capaz de comunicarse con los métodos adecuados.

Sin embargo, los expertos dudan de que este sea el cuento con final feliz que muchos medios aseguran que es. Aunque nadie discute que la consciencia de Houben haya podido pasar desapercibida a sus médicos durante tanto tiempo, el método que ha utilizado para expresar sus sentimientos, llamado comunicación facilitada (CF), es objeto de intensa polémica. Este sistema, usado sobre todo con niños autistas, cuenta con partidarios y detractores, como explica el vicepresidente de la Asociación Interacción Persona Ordenador (AIPO), José Antonio Macías.

Para que la CF funcione, es imprescindible la figura del facilitador, la persona que coge de la mano al discapacitado para que un ligero movimiento de sus dedos se traduzca en pulsar una tecla. Pero, como señala Macías, los detractores de la CF creen que el facilitador influye en lo que comunica el paciente. "Es fácil sobrepasar la tarea, caer en ayudar de más", subraya.

Pero Macías no cree que el método deba descartarse por sistema. Para garantizar su funcionamiento, es importante que el facilitador sea "experto y adiestrado en psicopedagogía", y que un investigador independiente "haga de observador". En las informaciones sobre el caso Houben, no ha trascendido la formación de su facilitadora. "Es importante que la persona no sea cercana", comenta Macías.

Un discurso muy elaborado
Según el jefe de la Unidad de Cuidados Intensivos del Hospital Virgen del Rocío de Sevilla, José María Domínguez-Roldán, los sistemas con la CF son "de gran utilidad" y no hay que dudar de la intención del facilitador. No obstante, existen otras vías de comunicación, como las que se guían por los parpadeos del paciente.

La parte de la historia que no encaja, para este especialista, es el contenido del discurso del paciente belga. "Me convertí en el testigo de mi propio sufrimiento mientras los médicos y las enfermeras intentaban hablarme, hasta que, finalmente, tiraron la toalla", declaró Houben al diario alemán Der Spiegel a través de su facilitador.

"Me cuesta trabajo creer que alguien con una discapacidad motora tan grande como la que muestran las fotografías mantenga sus capacidades intelectivas al 100%", afirma Domínguez-Roldán.

Sin embargo, otras características del caso que pueden llamar la atención, como que el paciente vea y haya podido mover el dedo durante estos años sin que se haya descartado el coma, no sorprenden al especialista, que cree que es posible que el paciente se esfuerce ahora más en mover su dedo "porque sabe que tiene sentido".

En su opinión, Houben estaría en Estado de Mínima Consciencia (EMC), una alternativa al coma definida hace menos de 15 años. "No hay ninguna forma de garantizar al 100% que un paciente que se cree en coma no esté en EMC, a veces es cuestión de encontrar una forma en que se pueda comunicar", comenta este especialista, quien hace referencia a varios estudios que cifran el porcentaje de falsos diagnosticados como comatosos en "alrededor de un 30%".

domingo, 6 de septiembre de 2009

Madera para tus huesos

¿Se imagina poder reparar una fractura o sustituir un miembro perdido en un accidente con huesos de madera, como los de Pinocho? Científicos italianos han desarrollado recientemente un procedi-miento para convertir bloques de madera en huesos artificiales que podrían ser implantados en cualquier mamífero, incluído el ser humano. El método no sólo es sencillo y económico. Además, según Anna Tampieri y sus colaboradores del Instituto Di Scienza E Techologia Dei Materiali Ceramici, los huesos derivados de madera ayudan al hueso natural a recuperarse más rápido que los clásicos implantes metálicos o cerámicos.

Hasta ahora, Tampieri y su equipo han usado como materia prima maderas de roble rojo, junco de Indias y sipo. La madera se calienta hasta que queda sólo carbón puro, que se impregna de calcio en forma de espray. A continuación, una serie de procesos físicos y químicos convierten el material en hidroxiapatita carbonatada, lista para el implante. Con este método es posible construir artificialmente huesos de cualquier forma o tamaño.

http://www.rsc.org/Publishing/Journals/JM/article.asp?doi=b900333a

Monadas varias

Después de pasar 11 meses trabajando en el Triángulo Goualougo, en la República del Congo, un equipo de científicos ha reunido 1.060 herramientas y 25 vídeos que demuestran que los chimpancés de la zona se han especializado en fabricar herramientas para cazar hormigas, que devoran con gusto. La más habitual, según publica American Journal of Primatology, es una especie de “sonda” de madera que introducen en el hormiguero, esperando a que algún miembro de la colonia ascienda por él para comérselo. ¿Y por qué no escarban simplemente para sacar a las hormigas de su escondite? Sencillamente porque estarían destinados a un ataque masivo de estos insectos, cuya mordedura es muy dolorosa.

No es la única “monada” de la que se hacen eco las publicaciones científicas estos días. En New Scientist leemos que las gorilas hembras tienen una táctica para garantizar la monogamia con sus parejas: mientras están embarazadas siguen cortejando al padre y manteniendo relaciones sexuales para impedir que “retocen” con otras féminas. Y mientras tanto, un nuevo estudio de la Universidad estadounidense de Wisconsin-Madison revela que los titís de cabeza blanca o tamarinos cabeza de algodón responden emocionalmente a determinadas canciones creadas a partir de sonidos que ellos mismos emiten, pero también a la música heavy metal (que, sorprendentemente, les relaja).

lunes, 27 de abril de 2009

Cerebro de campeón

El actual campeón del mundo de memoria rápida, el español Ramón Campayo, ha sometido su cerebro al estudio de un equipo de científicos y psico-biólogos del Área de Neurociencia Cognitiva del Centro Mixto UCM-ISCIII de Evolución y Comportamiento. El objetivo es descubrir qué es innato y qué es aprendizaje en las habilidades de este hombre, autor de libros como Desarrolla una mente prodigiosa, y capaz, entre otras cosas, de memorizar en un segundo 19 dígitos decimales.

Se trata de un estudio comparativo entre Campayo y una veintena de personas, y consta de dos partes. En la primera, ya finalizada, se ha comprobado que el campeón del mundo de memoria rápida percibe los estímulos visuales unos 30 milisegundos antes que la mayoría de la gente, “lo que es mucho en términos del cerebro” según Manuel Martín-Loeches, profesor de la Universidad Complutense y coordinador de este proyecto. Además, usando técnicas derivadas de la electroencefalografía los científicos han comprobado que Campayo es capaz de responder unos 170 milisegundos más rápido que el resto de la gente ante un estímulo (la mayoría tarda un total de 250 milisegundos en contestar).

Para esclarecer qué es innato y qué no, los investigadores utilizarán la resonancia funcional, que permitirá estudiar más a fondo el cerebro de Campayo y de algunos alumnos suyos que han aprendido "sus técnicas".

  

Fauna salvaje en Google Earth

¿Se imagina poder seguir los pasos de un oso de anteojos de Sudamérica desde la pantalla de su ordenador? ¿Y ver a los grandes felinos como el puma o el jaguar en plena actividad? Un equipo de investigadores del Instituto Europeo Earthwatch le ha encontrado una nueva utilidad a Google Earth: estudiar y divulgar la flora y la fauna salvaje de Ecuador.

Mika Peck, investigador de la Universidad británica de Sussex y coordinador del proyecto, asegura que incorporando las últimas imágenes obtenidas por sus cámaras a esta aplicación de Google podrán unir a más personas del mundo a la causa de la conservación. “Es una forma de pesca o caza que no mata a ningún ser vivo”, afirma Peck, que ha anunciado en la revista New Scientist que su proyecto podría estar activo a partir del próximo mes de julio.

Nuevo método para obtener ADN antiguo

Si Michael Crichton, autor de Parque Jurásico, levantara la cabeza se llevaría una agradable sorpresa. Científicos de la Universidad de Copenhague han desarrollado un método que permite extraer ADN antiguo de cualquier animal, incluido un insecto, mientras el fósil se mantiene intacto. Con esta nueva técnica, los científicos se han propuesto extraer el material genético de los insectos conservados actualmente en Museos de Historia Natural de todo el mundo. Con la información que proporcionen sus muestras se podrá estudiar la genética de poblaciones de ecosistemas prehistóricos.

Además, el biólogo Philip Francis Thomsen y sus colegas han conseguido extraer ADN de escarabajos y mariposas de suelos con 3.000 años de antigüedad, en Nueva Zelanda, en los que no quedaban restos visibles del cuerpo de los insectos. Aplicando de forma masiva esta técnica a ciertos yacimientos se podría reconstruir la biodiversidad antigua sin necesidad de encontrar restos fósiles macroscópicos, según sugieren en la revista PLoS one.

Maratón astronómico

El mayor evento de divulgación astronómica jamás realizado acaba de ponerse en marcha. Desde las 11 de esta mañana y durante las próximas 24 horas, 130 países participarán en ‘La vuelta al mundo en 80 telescopios’, que consistirá en una retransmisión en directo de las imágenes del Universo captadas desde los telescopios más avanzados del planeta. Se trata del proyecto central de la iniciativa ‘100 horas de Astronomía’ concebido para celebrar el Año Internacional de la Astronomía. En España, tanto el Observatorio del Teide (OT) como el del Roque de los Muchachos (ORM) divulgarán la ciencia que se hace desde las Islas Canarias para todo el mundo.

Los participantes, desde cualquier punto del planeta, compartirán la experiencia y la observación de las maravillas del cielo a través de un webcast, una especie de programa de televisión diseñado para ser transmitido por Internet. Éste tendrá su sede en el Observatorio Europeo Austral, en Munich, Alemania. Cualquier persona interesada en seguir el acontecimiento lo podrá hacer a través de la página web www.100hoursofastronomy.org.

Además, hasta el 5 de abril habrá múltiples actividades dedicadas íntegramente a estimular el interés del público, sobre todo el más joven, por la Astronomía y la ciencia en general. “Creación propia de telescopios, sesiones de observación, exposiciones, espectáculos, además de los miles de eventos locales previstos por museos y centros científicos son sólo algunos ejemplos que llevarán al ciudadano al mirar al cielo con otros ojos”, apunta Alfred Rosenberg, coordinador de la actividad en el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).

El campo magnético terrestre condiciona nuestros sueños

¿Busca un motivo para las pesadillas recurrentes, como salir de casa sin sus pantalones? Olvídese de las explicaciones freudianas. Según una nueva investigación, la culpa la tiene el campo magnético terrestre. Darren Lipnicki, un psicólogo que antes trabajaba en el Centro de Medicina Espacial en Berlín, Alemania, ha encontrado una correlación entre los sueños mas extravagantes y los registros extremos en la actividad geomagnética, según publica la revista New Scientist.

Entre 1990 y 1997, Lipnicki mantuvo un minucioso registro de los sueños de cada noche, acumulando un total de 2387 anotaciones durante sus años de adolescencia. "Siempre quise hacer ciencia con ellas", afirmó. Y lo ha hecho. En concreto, Lipnicki analizó la actividad geomagnética diaria en Perth, Australia, donde él vivía en ese época. Usando una escala llamada índice k, que cuantifica la actividad geomagnética local, identificó 66 días de baja actividad geomagnética y 70 días de alta actividad. Al comparar las cifras con sus registros, Lipnicki descubrió una clara correlación estadística entre sus sueños más extravagantes e irreales y la actividad geomagnética: los sueños más raros ocurrían en días con una baja actividad geomagnética.

Aunque Lipnicki reconoce que este estudio no es suficiente para afirmar que la actividad magnética terrestre decide si soñaremos con un tranquilo día en el parque o será algo más parecido a un viaje de LSD, confía en que pueda servir de arranque para una investigación más profunda.

Investigaciones anteriores ya habían relacionado la baja actividad geomagnética con un aumento en la producción de melatonina, la hormona que regula nuestro ritmo circadiano.

La variada dieta de los osos prehistóricos

Un equipo de paleontólogos ha reconstruido el modo de alimentación de dos especies extintas de osos que vivieron durante el Pleistoceno, hace entre 2,5 millones de años y 12.000 años: el oso de cara corta (Arctodus simus), de Norteamérica, y el oso de las cavernas (Ursus spelaeus), de Europa. Comparando su morfología craneodental con las de ocho especies de osos modernos, han descubierto que los plantígrados desaparecidos no eran tan diferentes de los actuales y que se comportaban como omnívoros, incluyendo tanto vegetales como carne y pescado en su dieta, según la disponibilidad de alimento. Es decir, los osos prehistóricos eran “grandes oportunistas” gracias a su plasticidad morfológica y ecológica, según Borja Figueirido, investigador de la Universidad de Málaga y coautor del estudio que publica la revista Journal of Zoology.

En la actualidad, existen casos de especialización alimentaria en los osos. Desde una perspectiva morfológica y ecológica, el oso polar (Ursus maritimus), exclusivamente carnívoro, y el oso panda (Ailuropoda melanoleuca), estrictamente herbívoro, lo tienen más difícil para cambiar su alimentación ante un cambio climático. “Aunque no llegan a estar tan especializados como un león, si desaparecen los pocos recursos de los que dependen el panda gigante y el oso polar, su situación se complica”, manifiesta Figueirido.

Lo mejor de la ciencia ficción

Parece que la ciencia ficción es uno de los puntos fuertes de los lectores de Muy Interesante. Es los que nos hace pensar la espectacular participación registrada en nuestra reciente encuesta para escoger la mejor novela de este género. Y no sólo eso; el entusiasmo de los lectores se ha trasladado a la red social Facebook y en el grupo Gente Muy Interesante se ha abierto un debate en el que decenas de personas están recomendando sus libros, películas y videojuegos de ciencia ficción favoritos. Todo empezó con una sencilla propuesta: bajo el lema "no están todas las que son", nosotros planteamos una selección de 12 libros, a escoger uno de ellos. Estos han sido los tres más votados:

1. Yo, robot. Isaac Asimov. 1950.

En el primer puesto, la colección de historias cortas de Asimov sobre los problemas de los robots en el mundo de los humanos, que es un clásico fascinante para el intelecto. En Yo, robot Asimov plantea situaciones problemáticas que se derivan de las tres leyes de la robótica: 1ª) Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por su inacción, permitir que un ser humano sufra daño; 2ª) Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto si estas órdenes entrasen en conflicto con la Primera Ley; 3ª) Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley. A partir de estos tres postulados, aparentemente sencillos y claros, surgen contradicciones, problemas, juegos intelectuales deliciosos que llevan directamente a una reflexión acerca de la convivencia de las personas en un mundo altamente tecnológico. A pesar de haber tomado su nombre, la versión cinematográfica de Yo, Robot (Alex Proyas , 2004) no tiene mucho que ver con el libro.



2. La máquina del tiempo. H. G. Wells. 1895.

El británico Herbert George Wells se basó en la teoría filosófica del Eternalismo para escribir esta novela compuesta por 16 capítulos y un epílogo. La obra que se ha alzado con el segundo puesto en nuestra encuesta narra las aventuras de un viajero que se desplaza al año 802.701 a través de la cuarta dimensión física, el tiempo, gracias a un vehículo que él mismo ha construido. Allí encuentra varias civilizaciones enfrentadas y descubre todo un mundo de fantasía que Wells describe desde un punto de vista catastrofista y moralizador sobre el futuro de la humanidad. Con La máquina del tiempo Wells abrió la puerta a la temática de los viajes temporales, que hoy es un clásico del género de ciencia ficción.



3. 20.000 leguas de viaje submarino. Julio Verne. 1870.

El bronce de nuestro ranking se lo ha llevado el escritor francés Julio Verne con una de sus obras más conocidas, cuyo título original es Vingt mille lieues sous les mers. En primera persona, el biólogo y profesor francés Pierre Aronnax narra cómo cae prisionero del capitán Nemo, un hombre brillante y triste de oscuro pasado que le lleva de viaje por los océanos a bordo del submarino Nautilus, junto con el criado de Aronnax y Ned Land, un arponero canadiense, ambos también secuestrados por Nemo. A lo largo de sus aventuras recorren los mares del mundo, descubren los fondos submarinos y su increíble riqueza biológica. Además Verne describe varios posibles inventos para la vida bajo las aguas, como escafandras, armas y máquinas para respirar. Esta novela, que forma parte de la serie Viajes extraordinarios de Verne, ha sido adaptada al cine en muchas ocasiones. La versión más conocida es la producida por Disney en 1954, con dos grandes señores del celuloide en los papeles principales: Kirk Douglas como el arponero y James Mason interpretando al misterioso Nemo.



Un enorme basurero flotante

En las aguas del Océano Pacífico, entre Norteamérica y las islas Hawai, hay algo más que peces, algas y plancton. Los científicos han localizado un auténtico basurero de bolsas, botellas y tapones de plástico del tamaño de la Península Ibérica.

Los expertos sospechan que esta acumulación de basura en el Pacífico, provocada por los ciclos de corrientes, empezó a formarse allá por 1950, en los albores de la era del plástico, y que en la actualidad hay en ella unos cien millones de toneladas de desechos. El gran problema es que los plásticos no son biodegradables. Sólo se fotodegradan lentamente por efecto de la luz solar. Eso hace que puedan permanecer en el agua durante 500 años, causando graves problemas medioambientales.

Por eso en todo el mundo se ha iniciado una importante cruzada contra las bolsas de plástico. España, considerado el primer productor de bolsas de plástico de un único uso y el tercer consumidor en Europa, planea prohibir su uso a partir de 2010. En su lugar se utilizarán bolsas de plástico biodegradables, bolsas de papel y bolsas de tela.

Los chimpancés intercambian carne por sexo

El sexo vende, también en la selva. Según un estudio llevado a cabo en Costa de Marfil por investigadores del instituto alemán Max Planck de antropología, las chimpancés hembra copulan con mayor frecuencia con los machos que comparten con ellas la carne que cazan.

Hasta ahora no existían pruebas de este intercambio de sexo por carne, afirma Cristina Gomes, una de las autoras del estudio, que se publica en la revista científica PLoS ONE. Gomes y su colega Christopher Boesch han pasado tres años estudiando a un grupo de chimpancés compuesto por 5 machos, 14 hembras y una veintena de pequeños y adolescentes en el parque nacional Taï, en Costa de Marfil. Allí pudieron comprobar que las hembras de chimpancé tenían sexo con mayor frecuencia con los machos que les daban carne, aunque sólo les hubieran entregado comida una vez, lo que indica que compartir la caza mejora las posibilidades del macho de aparearse.

La prueba acuática de Orión

CAPE CANAVERAL AIR FORCE STATION – En una nostálgica escena que recordó los días de los amarizajes de las cápsulas Apollo, un equipo de buzos-paracaidistas de rescate realizó varias veces la prueba de colocar un collar flotador a una maqueta a escala real del vehículo Orión, que será el nuevo método de transporte de las tripulaciones del futuro, bajo el programa Constellation.

Flotando en aguas protegidas del puerto, la prueba fue la primera de una serie de exámenes en el agua a los que será sometida la maqueta de acero, para comprobar si la cápsula es buena “marinera” y cómo se comporta bajo la acción del viento y las olas. La flotabilidad de Orión, que tiene unos cuatro metros de diámetro y capacidad para seis astronautas, ya había sido comprobada en una piscina. Pero el pasado viernes había que arrastrarla con un zodiac para ver su estabilidad, goteos, etc.

“El próximo paso será colocarla en mar abierto”, dijo Michael Generale, el director de las pruebas. “Orión está diseñada para flotar en posición vertical, a diferencia de Apollo, que permanecía en el agua de costado mientras los astronautas esperaban a ser transportados al buque”.







El anillo de flotación consta de una serie de flotadores anudados como ristra de salchichas que se inflan en cuestión de segundos con tres tanques de aire comprimido. Servirá además como plataforma para que los rescatistas se puedan parar sobre ella mientras ayudan a los astronautas a abrir la escotilla lateral para trasladarse a los botes inflables. “Hay que tener en cuenta que los astronautas regresarán tras al menos seis meses de permanencia en microgravedad” dijo el Dr. Philip Scarpa, director de operaciones médicas y cirujano de vuelos del centro espacial Kennedy. “Para ellos salir de sus sillas y tratar de alcanzar la escotilla principal, que está a cierta altura, será un esfuerzo considerable. Por eso saldrán por un lateral, con ayuda de los buzos.

Orión tendrá cuatro ventanas, mientras que las primeras cápsulas del programa espacial de EE UU solo tenían una. Hasta el año pasado, la NASA estaba considerando realizar los aterrizajes en tierra firme, como sucede con las misiones rusas y chinas. Pero las diferencias de costos entre ambas metodologías no fue tanta como para no escoger el amarizaje, que es mucho más benigno para la anatomía humana. Además, está previsto que Orión caiga bastante cerca de las cotas de California, lo que facilita la logística de la recuperación de la cápsula. “De todas maneras, los astronautas estarán sujetos al mareo, no sólo por el oleaje y la cápsula cerrada, sino porque el reingreso a la Tierra tiende a causar náuseas”, explicó Scarpa.

“La maqueta se comporta hasta ahora como esperábamos”, dijo Generale. “Es muy estable, y los instrumentos que lleva dentro están arrojando lecturas satisfactorias. Desde luego que la prueba de fuego aún está por llegar, en mares abiertos con mucho viento. Nuestra filosofía es gatear, luego caminar y después correr”, añadió.

Después de analizar varios modelos y arquitecturas de vuelo para regresar a la luna, la NASA decidió que el modelo Apollo (una cápsula cónica instalada en la punta de un cohete) era la mejor alternativa. Un vehículo en forma de avión alado como el transbordador espacial no cumple con las necesidades de un vuelo tan riguroso. Básicamente, la filosofía es que “si algo no está roto no hay por qué arreglarlo”. El modelo de la cápsula en la nariz del cohete también evita que el vehículo de los astronautas esté libre de sufrir los daños del shuttle a causa de los bloques de espuma que se desprenden del tanque externo y causan daños en el fuselaje del aparato.

Vestido con piel de salmón

El diseñador neoyorquino Isaac Mizrahi ha utilizado la piel de salmones de Alaska para crear un original vestido que se exhibirá a partir del próximo 14 de mayo en Design for a Living World, una exposición itinerante organizada por The Nature Conservancy con objetos creados por diseñadores a partir de materiales naturales y sostenibles. Según ha confesado Mizrahi a la revista Smithsonian Magazine, eligió este material porque le permitía hacer algo “increíblemente glamuroso imitando al cuero” y obtener un acabado “brillante y provocador”. En efecto, el “cuero de salmón” se clasifica dentro de los denominados cueros exóticos, y su textura se asemeja a la piel de serpiente.

Mizrahi, que también está trabajando con Microsoft en el diseño exclusivo de sus teléfonos Windows, cree que es posible que los trajes con piel de pescado se pongan de moda en un futuro próximo.

En busca del planeta perdido

Las sondas gemelas STEREO, de la NASA, están atravesando en estos momentos una misteriosa región del espacio en busca de restos de un antiguo planeta que pudo haber girado alrededor del Sol, no muy lejos de la Tierra. Su nombre es Theia y, aunque nadie lo ha visto nunca, “algunos investigadores creen que existió hace 4.500 millones de años y que chocó contra la Tierra causando de este modo la formación de la Luna”, según explica Mike Kaiser, científico del proyecto STEREO.

La llamada "Hipótesis de Theia" fue formulada Edward Belbruno y Richard Gott y postula que, durante la época de formación del sistema solar, tras la colisión entre un protoplaneta del tamaño de Marte y la Tierra se explusó al espacio una mezcla de material de ambos planetas que se mantuvo girando en los alrededores de la Tierra, y más tarde se fusionó creando la Luna. Este escenario explicaría muchos aspectos de la geología lunar, incluyendo el tamaño del núcleo de la Luna.

Sin embargo, la teoría plantea un interrogante: ¿de dónde procedía aquel enorme protoplaneta? Belbruno y Gott creen que vino de uno de los llamados puntos de Lagrange del sistema Sol-Tierra, regiones del espacio donde el tirón gravitacional de la Tierra y el Sol se combinan para formar un "pozo gravitatorio". Cuando el sistema solar aún era muy joven, los puntos de Lagrange se encontraban poblados principalmente por planetesimales, o unidades del tamaño de asteroides que formaron los planetas. Belbruno y Gott sugieren que en uno de los puntos de Lagrange, posiblemente L4 ó L5, los planetesimales se unieron para formar a Theia, cuyo nombre en la mitología griega representaba a un titán que dió a luz a la diosa de la Luna, Selena.

Si las sondas STEREO encuentran en L4 y L5 restos de la formación de Theia, del tamaño de asteroides, con la misma composición que la Tierra y la Luna, se confirmaría la versión de Belbruno y Gott sobre la teoría del Gran Impacto.

Tres familias Neandertales

En Europa y Asia occidental hubo al menos tres grupos diferentes de neandertales hace entre 30.000 y 100.000 años, según confirma un estudio realizado por antropólogas francesas que publica hoy la revista PLoS ONE.

Antes de dejar el campo libre al Homo sapiens hace 30.000 años, la familia Neandertal se dividió en tres o posiblemente cuatro subgrupos, con una ligera variabilidad genética y cierta diversificación morfológica en función de su ubicación geográfica. Basándose en la estructura genética del ADN mitocondrial -transmitido por línea materna- y en la morfología ósea de una docena de fósiles neandertales de distinta procedencia, tres antropólogas francesas del Laboratorio de Antropología de la Universidad de Marsella han llegado a la conclusión de que estos subgrupos se situaron en Europa Occidental, en el Sur del viejo continente y, el tercero, en el Levante, en la orilla oriental del Mediterráneo. La variación demográfica de la población de neandertales, concluyen las investigadoras, fue posiblemente un resultado indirecto de las condiciones climáticas en su territorio durante el Pleistoceno, que dió lugar a movimientos migratorios entre los subgrupos.

Los restos analizados en el nuevo estudio proceden del yacimiento de asturiano de El Sidrón (43.000 años de antigüedad), de un yacimiento de Vindija (Croacia, 38.000 años de antigüedad), y de varios situados en Uzbekistán, Siberia, el Cáucaso, Alemania, Bélgica, Francia e Italia.

El nivel del mar subió tres metros hace 120.000 años

Hace más de 120.000 años tuvo lugar una brusca subida del nivel del mar que sólo puede explicarse por el colapso de las capas de hielo del planeta, una situación que según geocientíficos de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y el instituto IFM-Geomar de Alemania podría repetirse de aquí al año 2100.

Los investigadores llegaron a esta conclusión tras estudiar arrecifes de coral fosilizados que datan de la última era interglaciar en el parque de Xcaret, en la península mexicana de Yucatán. Las excavaciones en este parque dejaron al descubierto dos crestas de arrecife formadas en una rápida sucesión y separadas verticalmente una de otra por unos tres metros. El arrecife superior se encuentra tres metros por encima del nivel actual del mar, lo que indica que en esa época el mar estaba seis metros por encima de su nivel actual. La teoría de los científicos es que una brusca subida del nivel del mar arrastró sedimentos que ahogaron a los corales del primer arrecife, lo que llevó a la formación del segundo más cerca de la costa y tres metros más arriba.

El estudio, que se publica en la revista Nature, sugiere que esta “subida catastrófica” del nivel del mar de tres metros se produjo en sólo 50 años. Y aseguran que existe una clara posibilidad de que la historia se repita por el colapso del hielo en los polos. Paul Blanchon, responsable del estudio, recomienda “vigilar de cerca las capas de hielo de la Antártida y Groenlandia y hacer todo lo posible para reducir la contaminación por gases de efecto invernadero” antes de que el hielo inicie “una caída irreversible en el océano”.

El primer tránsito del mar a la tierra

Estudiando los huesos de las extremidades de los primeros animales terrestres, investigadores británicos y suecos han descubierto algunas diferencias que podrían modificar lo que sabemos de las primeras criaturas terrestres de cuatro patas que salieron arrastrándose del mar para vivir en tierra firme. Según revelan en la revista Science Vivianne Callie, del Museo de Zoología de Cambridge, y sus colegas, la posición de los huesos superiores del brazo del Ichthyostega cambió lentamente mientras envejecía. Este hallazgo sugiere que Ichthyostega pasó más tiempo en el agua cuando era joven y después se mudó a tierra, lo que lo convierte en el tetrápodo más acuático del que se tiene conocimiento.

Hasta ahora los investigadores creían que Acanthostega era el animal terrestre más pisciforme en el registro fósil, pero el descubrimiento de la migración de las extremidades anteriores de Ichthyostega indica que éste debería ocupar una posición más profunda en el árbol evolutivo. De hecho, Callie concluye que estamos ante la evidencia fósil más primitiva de una transición entre entornos acuáticos y terrestres.

lunes, 23 de marzo de 2009

ciclo del agua

Posiblemente usted ya sepa cómo el agua está siempre en constante movimiento, a través y sobre la Tierra, cambiando continuamente, de forma líquida a vapor o a hielo. Una buena manera de observar el ciclo del agua, es seguir una gota de agua mientras ésta se mueve. El océano es el mejor lugar para empezar, ya que es en donde se encuentra la mayor parte del agua del mundo.

Si la gota deseara quedarse en el océano, entonces no se quedaría "tomando el sol" sobre la superficie del mar. El calor del sol la encontraría, la calentaría y la evaporaría convirtiéndolaen vapor de agua. Este vapor sería levantado en el aire y continuaría elevándose hasta que vientos fuertes lo llevaran a cientos de kilómetros y lo posaran sobre la tierra. Ahí, ráfagas de viento tibio procedentes de la superficie de la tierra toman la gota (ahora convertida en vapor) y la llevan aún más alto, en donde el aire es muy frío.

Cuando el vapor se enfría, vuelve a cambiar a su forma líquida (condensación). Si la gota estuviese lo suficientemente fría, podría convertirse en pequeños cristales de hielo, como los que forman las nubes que llamamos "aborregadas". El vapor se condensa en pequeñas partículas de polvo, humo y cristales de sal que forman parte de una nube.

Después de un rato, la gota combinada con otras gotas, forman una gota más grande que cae sobre la tierra en forma de precipitación pluvial. La gravedad de la tierra ayudó a atraerla hacia la superficie. Una vez que la gota cae, hay muchos lugares en los cuales puede depositarse. Posiblemente se pose en la hoja de un árbol, en donde se puede evaporar y regresar a las nubes de nuevo. Si no cae sobre una hoja, existen muchos otros lugares en los cuales puede depositarse.

La gota también podría posarse sobre la tierra seca de un terreno plano. En este caso, podría hundirse en la tierra e iniciar su camino hacia la tierra subterránea acuífero como agua subterránea. La gota continuaría moviéndose (principalmente hacia abajo), pero el viaje pudiera tomar decenas de miles de años, como agua subterránea, hasta regresar a la superficie . Después de todo ésto, la gota podría ser bombeada de nuevo fuera de la tierra a través de un pozo de agua y ser regada sobre cosechas en granjas. (en donde podría ya sea evaporarse, o filtrarse de nuevo a la tierra y llegar a un arroyo, o regresar a la tierra subterránea). También podría ocurrir que el agua conteniendo esta gota, terminase en un biberón de un bebé, o destinarse a lavar un automóvil, o a bañar un perro. De todos estos lugares, se regresa nuevamente ya sea al aire, o adentro del drenaje hasta llegar a ríos y eventualmente al océano, o pudiese regresar otra vez a la tierra.

Pero nuestra gota podría "amar la tierra". Mucha de la precipitación pluvial termina sobre la superficie de la tierra como agua superficial . Si la gota cae en una área urbana, podría caer sobre el techo de su casa, o bajar por el desagüe y rodar por la entrada de su automóvil hacia la banqueta. Si un perro o una ardilla no la beben, podría seguir por la orilla de la banqueta hasta llegar a sumergirse dentro de un drenaje de tormenta y terminar en un pequeño riachuelo. El riachuelo fluiría hasta llegar a un río más grande y la gota empezaría de nuevo su viaje hacia el océano.

Si nada interfiriese en este proceso, el viaje de la gota hacia el océano sería rápido, o al menos llegaría a un lago en donde podría evaporarse de nuevo y ser enviada otra vez al aire. Pero, con millones de personas que necesitan agua para casi todo, es muy probable que nuestra gota termine siendo recogida y usada antes de que regrese al mar.

Mucha del agua superficial es usada para irrigación. También mucha más agua es usada por las plantas generadoras de energía para enfriar equipo eléctrico. Desde ahí, la gota podría viajar hasta la torre de enfriamiento para ser evaporada. Esto podría ofrecerle a la gota un viaje rápido otra vez hacia la atmósfera cambiando de nuevo su forma a vapor. Posiblemente un pueblo bombee la gota fuera del río y la lleve adentro de un tanque de agua. Desde ahí, la gota podría ir a ayudarle a usted a lavar sus trastes, ayudar a apagar un incendio, regar una planta de tomates, o ser usada en el sanitario de su baño. También la planta de acero local podría tomar la gota, o terminar ésta siendo usada en un trapeador y limpiar un restaurante elegante. Las posibilidades no tienen fin -- pero ésto no le importa a la gota, porque eventualmente irá a parar de nuevo dentro del ambiente. Desde ahí, continuará su ciclo hacia las nubes y posteriormente de nuevo bajará de ellas y en esa ocasión posiblemente termine en un vaso de agua que el Presidente de los Estados Unidos vaya a beber.

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¿Cuánta agua hay sobre (y dentro) de la Tierra?

La Tierra es un lugar con mucha agua. Cerca del 70 porciento de la superficie de planeta está cubierta de agua. El agua también existe en el aire en forma de vapor y en el suelo como hidratante de la tierra y en los acuíferos. Debido al ciclo del agua el suministro de agua de nuestro planeta está constantemente en movimiento, de un lugar a otro y de una forma a otra. ¡Todas las cosas de la tierra sufrirían deterioro si no existiera el ciclo del agua!

Cuando usted ve el agua a su alrededor, usted ve agua en los arroyos, ríos, y en los lagos. A esta agua se le conoce como "agua superficial." Cuando la lluvia cae, llena estos ríos y lagos. Pero, ¿cómo explicaría usted que sigue fluyendo agua en los ríos después de semanas sin lluvia? ¿Cómo explicaría usted el agua corriendo sobre esta entrada de automóviles en un día que no llovió? La respuesta es que el agua de nuestros suministros es mucha más que el agua superficial, ya que se encuentra gran cantidad de agua subterránea bajo nuestros piés.

Aunque usted observe agua únicamente en la superficie de la Tierra, hay mucha más agua que permanece adentro en la tierra que en la superficie. Es más, una parte del agua que usted vé fluyendo en los ríos, viene de filtraciones del agua subterránea, la cual se deposita en los ríos. El agua de la precipitación pluvial se filtra dentro de la tierra y recarga los mantos acuíferos, y al mismo tiempo el agua de los acuíferos subterráneos recarga a los ríos a través de filtraciones.

A los humanos les gusta que ésto ocurra, porque las personas hacen uso ambos dos tipos de agua. En los Estados Unidos en 1995, la gente usó cerca de 321 miles de millones de galones por día de agua superficial y cerca de 77 miles de millones de galones por día de agua subterránea. Este hecho subestima la importancia del agua subterránea, ya que no sólo el agua subterránea ayuda a mantener nuestros ríos y lagos llenos, sino que también provee agua a personas en lugares donde el agua visible es escasa, como en los pueblos asentados en desiertos en la parte oeste de los Estados Unidos.


Cuánta agua hay sobre (y dentro) de la Tierra? He aquí algunas cifras:

El volumen total de agua del planeta equivale a 326 millones de millas cúbicas (una milla cúbica es un cubo inmaginario (una caja cuadrada) que mide una milla por cada lado). Una milla cúbica de agua equivale a más de un trillón de galones.

Cerca de 3,100 millas cúbicas de agua, la mayor parte en forma de vapor, se encuentra en cualquier momento en la atmósfera. Si todo este vapor se precipitase en forma de agua en toda la Tierra, ésta sería cubierta en su totalidad por solo una pulgada de agua.

Los Estados Unidos reciben un volumen total promedio de 4 millas cúbicas de precipitación pluvial cada día.

Cada día, 280 millas cúbicas de agua se evaporan o transpiran dentro de la atmósfera.

Si toda el agua de la tierra cayese sobre los Estados Unidos, los cubriría con un espesor de 90 millas.

La mayor parte del agua fresca de la Tierra se guarda dentro de ésta, más que la que se encuentra disponible en los lagos y ríos. Más de 2,000,000 millas cúbicas de agua fresca permanecen en la Tierra, la mayor parte se encuentra a milla y media de la superficie. En contraste con las 60,000 millas cúbicas de agua que permanecen como agua fresca en lagos, mares tierra adentro,\ y ríos. Pero si usted realmente quiere encontrar agua fresca, la mayor parte se encuentra depositada en las 7,000,000 millas cúbicas de agua que se encuentran en los glaciares y capas de hielo, principalmente en la región polar y en Groenlandia.

Información sobre esta página se encuentra en "El Ciclo Hidrológico (Panfleto), U.S. Geological Survey, 1984"

¿En dónde se encuentra el agua en la tierra?

Sí, ¡La Tierra está haciendo un acto de balanceo con el Agua!

El agua siempre se está moviendo alrededor, a través y sobre la Tierra en forma de vapor, agua líquida y hielo. Aún más, el agua está continuamente cambiando de forma. La Tierra es un "sistema cerrado," como un invernadero. Esto significa que la Tierra ni gana ni pierde mucha materia, incluyendo agua. Algo de esta materia, como los meteoros del espacio, son capturados por la Tierra, sin embargo, substancias de la tierra no pueden escapar al espacio exterior. Esto es muy cierto con respecto al agua. Esto significa que la misma agua que existía hace millones de años en la Tierra, aún es la misma. Gracias al ciclo del agua, la misma agua está siendo reciclada continuamente alrededor del mundo. Es muy posible que el agua que usted está bebiendo con su comida, fue usada una vez por un dinosaurio al darle un baño a su bebé.

Acción Capilar

Aún cuando usted nunca haya escuchado sobre acción capilar, de todas maneras es importante en su vida. La acción capilar es importante para mover el agua (y todas las cosas que están disueltas en ella). Se define como el movimiento del agua dentro de los espacios de un material poroso, debido a las fuerzas de adhesión y a la tensión de la superficie.

La acción capilar ocurre porque el agua es pegajosa -- las moléculas del agua se pegan unas a otras y a otras substancias como el vidrio, la ropa, tejidos orgánico y la tierra. Ponga una toalla de papel dentro de un vaso de agua y el agua se le "pegará" a la toalla de papel. Aún más, empezará el agua a moverse hacia arriba de la toalla hasta que el jalón de la gravedad sea mucho para ella y no pueda continuar.

Esto es más importante de lo que usted piensa:

Cuando usted vierte un vaso de agua en la mesa de la cocina, se forma una tensión superficial que mantiene al líquido en un charquito sobre la mesa, en lugar de una mancha delgada y grande que se extienda hasta el piso. Cuando usted coloca la toalla de papel sobre el agua, el líquido se adhiere a las fibras de la toalla.
Las plantas y los árboles no podrían crecer sin acción capilar. Las plantas ponen las raíces dentro de la tierra y éstas son capaces de llevar agua de la tierra hacia la planta. El agua, que contiene nutrientes disueltos, químicos y minerales se introduce dentro de las raíces y empieza a elevarse por dentro de los tejidos de la planta. Al momento que la molécula de agua #1 empieza a subir, ésta jala a la molécula de agua #2, quien a su vez, por supuesto, jala a la molécula de agua #3, y así sucesivamente.
Piense en los más pequeños vasos sanguíneos de su cuerpo -- sus capilares. La mayor parte de su sangre es agua y la acción capilar ayuda a la acción de bombeo que ejecuta su corazón al mantener su sangre moviéndose dentro de sus vasos sanguíneos.

Sedimento en suspensión

Sedimento en suspensión es la cantidad de tierra que se encuentra moviéndose en un arroyo y depende en gran parte de la velocidad del flujo del agua, ya que la rapidez de la corriente levanta y mantiene suspendida la tierra más que el flujo con velocidad menor. Durante las tormentas, la tierra se escurre de los bancos del río hacia el arroyo. La cantidad que se escurre dentro del río depende del tipo de tierra que se encuentre en la cuenca hidrológica y la vegetación alrededor del río.

Si se remueve tierra a lo largo de un arroyo y no se toman medidas de protección, entonces exceso de sedimiento puede dañar la calidad del agua de un arroyo. Posiblemente usted haya visto esas cercas chicas de plástico que los constructores ponen en los límites de los terrenos en los que se encuentran trabajando. Estas cercas de fango son colocadas para que atrapen el sedimento durante las tormentas y no permitan que se derrame y deposite en un arroyo, ya que el sedimento en exceso puede dañar los riachuelos, arroyos, lagos y depósitos de agua.

Agua dura

La cantidad de calcio y magnesio disueltos en el agua determina su "dureza." La dureza del agua varía de acuerdo a cada región geográfica. Si usted vive en una área en donde el agua es "suave," (que contiene únicamente sólidos pequeños disueltos) entonces la dureza del agua en realidad no es muy importante para usted. Sin embargo, si usted vive en la Florida, New Mexico, Arizona, Utah, Wyoming, Nebraska, South Dakota, Iowa, Wisconsin, o Indiana, en donde el agua es relativamente dura, entonces usted notará que le es difícil obtener espuma cuando se lava sus manos o su ropa. Así mismo, industrias ubicadas en estas áreas, posiblemente tengan que invertir dinero en tratamientos que suavicen el agua que usan, ya que el agua dura puede dañar el equipo que usan. El agua dura ¡también puede acortar la vida de telas y ropa! ¿significa ésto que estudiantes que viven en áreas que tienen el agua dura se visten "a la moda" más frecuentemente ya que tienen que reemplazar su ropa debido a que el agua se las deteriora?

Oxígeno disuelto

Aunque las moléculas del agua contienen un átomo de oxígeno, este oxígeno no está disponible para los organismos acuáticos que viven en nuestras aguas. Una pequeña parte de oxígeno, cerca de diez moléculas por un millón de partes de agua, se encuentra disuelta en el agua. Este oxígeno disuelto es primordial para la vida de los peces y la fauna del plankton.

Un flujo rápido de agua, tal como se encuentra en un arroyo de montaña, o un río grande, tiende a contener mucho oxígeno disuelto, mientras que el agua estancada contiene poco oxígeno. La bacteria existente en el agua puede consumir oxígeno al pudrirse la materia orgánica. Por lo tanto, materia orgánica en exceso en los lagos y ríos puede hacer que se escasee el oxígeno existente en el agua. La vida acuática tiene grandes problemas para poder sobrevivir en agua estancada que tiene materia orgánica pudriéndose, especialmente durante el verano cuando los niveles de oxígeno disuelto se encuentran en sus niveles estacionales más bajos.

Midiendo la turbulencia

Medidores de turbulencia modernos (fotografía de la izquierda) están empezando a ser instalados en los ríos para proporcionar información al instante sobre la turbulencia del agua. La fotografía del lado derecho muestra un acercamiento del medidor. El tubo largo es el sensor de turbulencia; mide la turbulencia del agua encendiendo una luz adentro de la corriente y midiendo cuánta luz se refleja en el sensor. El tubo pequeño contiene un sensor para medir la conductividad de la electricidad en el agua, la cual es influenciada por la materia sólida disuelta (los dos agujeros) y un aparato para medir la temperatura (la varilla de metal).

Turbulencia

La turbulencia indica la cantidad de materia sólida suspendida en el agua y se mide por la luz que se refleja a través de esta materia. A mayor intensidad de luz dispersa, mayor nivel de turbulencia. La materia que causa turbulencia en el agua incluye:

arcilla
fango
materia orgánica e inorgánica pequeña
componentes de color orgánicos solubles
plankton
organismos microscópicos
La turbulencia hace que el agua pierda su trasparencia y sea opaca. La fotografía de la izquierda muestra agua muy turbia de un tributario (en donde probablemente se están llevando a cabo trabajos de construcción) fluyendo hacia agua menos turbia del Río Chattahoochee en Atlanta, GA en los Estados Unidos. La turbulencia se reporta en unidades nefelométricas (NTU por sus siglas en Inglés). Durante períodos de flujo bajo (flujo normal), muchos ríos llevan agua de un color verde claro y las turbulencias son bajas, usualmente menos de 10 NTU. Durante una tormenta, partículas de la tierra de los alrededores se introducen al río, originando que el agua se ponga de color café (por el lodo), lo cual indica que el agua tiene valores de turbulencia altos. Así mismo, durante flujos altos, las velocidades del agua se incrementan igual que los volúmenes del agua, lo cual propicia que la misma velocidad del agua revuelva las materias suspendidas en el fondo del arroyo, causando turbulencias mayores.

Conducción específica

Conducción específica, también conocida como conductividad, es la medición de la habilidad del agua para transportar corriente eléctrica. Depende en gran medida en la cantidad de materia sólida disuelta en el agua (como la sal). Agua pura, como el agua destilada, puede tener muy poca conductividad y en contraste, agua de mar tendrá una conductividad mayor. El agua de lluvia frecuentemente disuelve los gases y el polvo que se encuentran en el aire y por lo tanto, tiene una conductividad mayor que el agua destilada. La conductividad específica es una medida importante de la calidad del agua, ya que indica la cantidad de materia disuelta en la misma.

Frecuentemente en las escuelas los estudiantes llevan a cabo un experimento: Conectan una batería a un foco y dos alambres se conectan desde la batería hasta un recipiente de vidrio que contiene agua. Cuando los alambres se ponen dentro del recipiente conteniendo agua destilada, la luz del foco no se enciende. Pero cuando los alambres se ponen dentro del recipiente conteniendo agua salada (salina), el foco se enciende. En el agua salina, la sal disuelta libera electrones que permiten que el agua sea conductora de corriente eléctrica.

pH

El pH es una medida que indica la acidez del agua. El rango varía de 0 a 14, siendo 7 el rango promedio (rango neutral). Un pH menor a 7 indica acidez, mientras que un pH mayor a 7, indica un rango básico. Por definición, el pH es en realidad una medición de la cantidad relativa de iones de hidrógeno e hidróxido en el agua. Agua que contenga más iones de hidrógeno tiene una acidez mayor, mientras que agua que contiene más iones de hidróxido indica un rango básico.

Ya que el pH puede afectarse por componentes químicos en el agua, el pH es un indicador importante de que el agua está cambiando químicamente. El pH se reporta en "unidades logarítmicas," como la escala de Richter, usada para medir la intensidad de los terremotos. Cada número representa un cambio de 10 veces su valor en la acidez/rango normal del agua. El agua con un pH de 5, es diez veces más ácida que el agua que tiene un pH de seis.

La contaminación puede cambiar el ph del agua, lo que a su vez puede dañar la vida animal y vegetal que existe en el agua. Por ejemplo, el agua que sale de una mina de carbón abandonada puede tener un pH de 2, que representa un nivel alto de acidez, y obviamente ¡dañará a los peces que irresponsablemente se atrevan a vivir en ella! Usando la escala logarítmica, el agua que sale de esta mina puede tener hasta 100,000 veces más acidez que el agua neutral -- por lo tanto, ¡mantángase fuera de minas abandonadas!.

Temperatura del agua

La temperatura del agua no es sólo importante para los que se dedican a la natación o a la pesca, pero también para las industrias y aún los peces y las algas. Mucha agua se utiliza para enfriar las plantas generadoras de energía que producen electricidad Estas plantas necesitan enfriar el agua y generalmente la liberan posteriormente al ambiente más caliente que en su estado normal. La temperatura de esta agua que se regresa, puede dañar la vida acuática. También puede afectar la habilidad del agua para retener oxígeno y la habilidad de los organismos para resistir ciertos tipos de contaminantes.

Significado de la calidad del agua

Los resultados que se obtienen de la medición de una muestra de agua son menos importantes que las variaciones que se pueden observar durante un determinado periodo de tiempo. Por ejemplo, si usted mide el pH de un riachuelo cercano a su casa o su escuela y encuentra que el nivel es de 5.5, usted puede pensar que, "¡esta agua sí está ácida!" Sin embargo, un pH de 5.5 puede ser "normal" para ese riachuelo. Esto es similar a la temperatura corporal, que en mi caso personal lo normal es cerca de 97.5 grados Fahrenheit, sin embargo la temperatura corporal de 98.6 grados Fahrenheit en un niño que cursa el tercer año de primaria es "normal". Igual que en la temperatura corporal, si el pH del riachuelo empieza a cambiar, entonces usted puede sospechar que algo está ocurriendo que afecta la acidez del agua y posiblemente también la calidad. Debido a todo lo anterior, muy frecuentemente los cambios en la medición del agua son en realidad más importantes que los niveles de pH encontrados en determinado momento.

El pH no es la única medición de la calidad del agua que se puede llevar a cabo, también existen otras:

Temperatura pH Conducción específica Turbulencia
Oxígeno disuelto Hardness Sedimento en suspensión

Propiedades Físicas del Agua

El agua es la única substancia natural que se encuentra en sus tres estados -- líquida, sólida (hielo) y gaseosa (vapor) -- a las temperaturas encontradas normalmente en la Tierra. El agua de la Tierra está cambiando constantemente y siempre está en movimiento.
El agua se congela a 0o grados Celsius (C) y hierve a 100o C (al nivel del mar). Los puntos de congelamiento y ebullición son la base para medir la temperatura: 0o En la escala Celsius está el punto de congelamiento del agua, y 100o es el punto de ebullición del agua. El agua en su forma sólida, hielo, es menos densa que en su forma líquida, por eso el hielo flota.
El agua tiene un alto índice específico de calor. Esto significa que el agua puede absorber mucho calor antes de empezar a calentarse. Es por esta razón que el agua es muy valiosa como enfriador para las industrias y para el carburador de su automóvil. El alto índice específico de calor del agua también ayuda a regular el rango de cambio de la temperatura del aire, y ésta es la razón por la cual la temperatura cambia gradualmente (no repentinamente) durante las estaciones del año, especialmente cerca de los océanos.
El agua tiene una tensión superficial muy alta. Esto significa que el agua es pegajosa y elástica y tiende a unirse en gotas en lugar de separarse en una capa delgada y fina. La tensión de la superficie es la responsable acción capilar, de que el agua pueda moverse (y disolver substancias) a través de las raíces de plantas y a través de los pequeños vasos sanguíneos en nuestros cuerpos.
Estas son algunas de las propiedades del agua:
Peso: 62.416 libras por pié cúbico a 0°C
Peso: 61.998 libras por pié cúbico a 38°C
Peso: 8.33 libras/galón, 0.036 libras/pulgada cúbica
Densidad: 1 gramo por centímetro cúbico (cc) a 39.2°F, 0.95865 gramo por cc a 100°C

Las propiedades químicas del agua

Usted probablemente sabe que la descripción química del agua es H2O. Como se muestra en el diagrama de la izquierda, un átomo de oxígeno liga a dos átomos de hidrógeno. Los átomos de hidrógeno se "unen" a un lado del átomo de oxígeno, resultando en una molécula de agua, teniendo una carga eléctrica positiva en un lado y una carga negativa en el otro lado. Ya que las cargas eléctricas opuestas se atraen, las moléculas de agua tienden a atraerse unas a otras, haciendo el agua "pegajosa," como lo muestra el diagrama del lado derecho.

Cuando las moléculas de agua se atraen unas a otras, se unen. Esta es la razón del porqué se forman las gotas. Si no fuese por la gravedad de la Tierra, una gota de agua tendría forma redonda.

Al agua se le llama el "solvente universal" porque disuelve más substancias que cualquier otro líquido. Esto significa que a donde vaya el agua, ya sea a través de la tierra o a través de nuestros cuerpos, lleva consigo valiosos químicos, minerales y nutrientes.

El agua pura es neutral pH. de 7, lo que significa que no es ácida ni básica.

LOS POLÍMEROS

LOS POLÍMEROS

Proteínas, celulosa y almidón son materiales que han estado con el hombre desde siempre, así como en árboles, arbustos y plantas de todo tipo han estado las resinas y la lignina. A pesar de ello el hombre no cobró conciencia de su importancia y tal vez ni siquiera de su existencia, sino hasta hace menos de un siglo. Por esta razón, estos compuestos no fueron protagonistas centrales de esa época de empirismo de los materiales.

Todo parece indicar que estos materiales fueron descubiertos por el hombre cuando éste ya habitaba América. A nuestro continente le correspondió ser el escenario de la aparición de los polímeros.

Se tiene información de que durante su segundo viaje a América, Cristóbal Colón quedó maravillado al ver que los nativos jugaban con una bola negra cuya elasticidad era realmente notoria. Los nativos se referían a este material con un vocablo parecido a "koo-choo", que se transformó en "caucho", nombre que hasta la fecha se usa en varios países de habla hispana a excepción de México, donde lo denominamos hule, de la voz nahua ulli, de donde proviene también el nombre que se ha dado a la cultura olmeca, voz que significa "habitante del país del hule".

En México, además de la planta Castilla elastica Cerv. —la usada por los antiguos mexicanos—, existe un arbusto que produce hule de muy buena calidad: el guayule.

Este material, cuyas características más notables son la impermeabilidad y la elasticidad, es producido por más de 1 000 plantas distintas. Las principales de ellas son la Hevea brasiliensis, que abunda en el valle del Amazonas (Brasil); el guayule que ya mencionamos; el llamado árbol de la goma en la India, que es una especie de higuera, y otros árboles y enredaderas del África. A partir de 1875 existieron plantíos de Hevea en Ceilán, Málaga, Sumatra, Java e Indochina.

El hule se obtiene del látex que segregan estas plantas al hervir su corteza. Este látex contiene diminutas partículas que van creciendo bajo la acción del calor. Éste es propiamente el hule.

Este capítulo distaría aún más de ser completo si se omitiera uno de los materiales más antiguos y más bellos que vino a satisfacer una de las demandas más perentorias de la humanidad y que aún en nuestros días goza de especial aprecio. El material que ha requerido tanto preámbulo para su presentación es la seda. Cuenta la leyenda, ignoro si se conoce la historia, que en el siglo XXVI a.C. la princesa Liu-Tsu, que al casarse con el emperador Huang-Ti tomó el nombre de Si-Ling-Chi, ideó tejer las hebras que hilaban en sus capullos los gusanos de seda.

Por mucho tiempo esta "tecnología" permaneció en poder exclusivo de China, de donde pasó a India, Persia y Japón. Posteriormente se conoció en Roma y llegó a Grecia con anterioridad a Alejandro Magno. El cultivo del gusano de seda llegó a España en el siglo VIII, a Sicilia y a Nápoles en el siglo XII y a Francia en el siglo XVII. Se han hecho muchas tentativas para criar gusanos de seda en otras zonas de Europa y América, pero sin mayor éxito.

En esta revisión somera que hemos hecho del concepto de material y su evolución a través del tiempo queda, entre otras cosas, plenamente justificado el no haber dado una definición precisa de lo que es un material, ya que, como hemos visto, todos tenemos una idea intuitiva de lo que esto es.

LA EDAD DEL BRONCE

LA EDAD DEL BRONCE

Abarcó todo el segundo milenio y parte del primero a.C. La importancia del cobre y del bronce (aleación de cobre y estaño), radica sobre todo en la reorganización básica de la estructura social y económica que su adopción trajo consigo. Dada la escasez de los yacimientos de cobre y más aún de los de estaño y oro, se inició un gran comercio de estos metales con anterioridad a la existencia de la industria del bronce, de modo que las rutas comerciales se hicieron no sólo para transportar minerales y productos acabados sino también para un muy intenso intercambio de ideas de otro tipo. En el Neolítico, las comunidades campesinas aisladas continuaron su género de vida; en la Edad del Bronce se establecieron contactos con comunidades vecinas o alejadas. Los grupos aislados dependieron cada vez más del exterior para equiparse, y de organizaciones sociales poderosas para su seguridad. Nuevas zonas adquirieron importancia, ya fuera porque poseían los minerales básicos, o bien por su excelente situación en las rutas de comercio. Consecuentemente, sus pobladores se enriquecieron, y debido al monopolio del suministro y distribución de los metales se hicieron políticamente fuertes. La conservación de su poder fue debido en gran parte a las armas metálicas que poseían. Al mismo tiempo, la sociedad se fue dividiendo en clases, destacándose la casta guerrera, en cuyas manos estaba la autoridad política.

Simultáneamente, las civilizaciones del Cercano Oriente habían desarrollado el arte de trabajar los metales, de modo que éste fue introducido en Europa donde las culturas minoica y micénica de Creta y Grecia dieron gran impulso al desarrollo de la industria. Ésta se basó en el cobre, el oro y el estaño procedentes de Irlanda, norte y suroeste de Britania, Bretaña, noroeste de España, Bohemia, Hungría, este de los Alpes y norte de Italia. Por otra parte, se comerciaba con el preciado ámbar, por rutas que, desde Jutlandia, ascendían por los ríos Elba y Saale hasta la Europa central, el paso Brennero y bajaban por el río Po hasta el Adriático. Así se constituyó el eje de una complicada red comercial que iba de Irlanda al Mediterráneo y de España a Escandinavia.

De esta manera surgió la primera comunidad de artesanos del bronce, altamente desarrollada y, podría decirse, de carácter internacional. En esta comunidad, el secreto de manejar el bronce pasaba de generación en generación. Al mismo tiempo, se desarrollaron métodos de minería, aleación y fundido, conocimientos que se extendieron muy rápidamente.

En el inicio de la Edad del Bronce los materiales se emplearon, más que en los utensilios de valor económico directo, en la fabricación de puntas de lanza, dagas y espadas cortas, hachas que probablemente eran a la vez armas y objetos de culto y herramientas, así como en la confección de ornamentos personales.

Por lo que toca a la construcción, el monumento más impresionante de esta época es el extraordinario santuario de Stonehenge, consagrado al Sol. La habilidad mostrada en su construcción confirma que hubo contactos entre los ricos jefes guerreros de Wessex (Inglaterra) y la Grecia micénica. La idea de templos abiertos procede, sin embargo, de las tradiciones autóctonas de finales del Neolítico, mientras que los relieves de hachas en las piedras Stonehenge son un eslabón con Escandinavia, donde se encuentran representaciones similares y el ritual de las hachas asociado con otras formas de simbolismo solar. La creencia de que el Sol recorría el cielo en una lancha o en un carro tirado por caballos se haya reflejada en los grabados de las rocas y en los modelos rituales, aunque no hay indicación de que los objetos de estos cultos fueran considerados dioses con cualidades o formas humanas. El oro y el ámbar, que desempeñaron un papel tan importante en el comercio de la Edad del Bronce, quizá debieron su popularidad a las propiedades religiosas o mágicas que los hombres les atribuían. Aquí cabe recordar que el ámbar frotado con piel de gato fue el origen de lo que ahora conocemos como electricidad.

La caída de la Grecia micénica y la adopción del hierro en substitución del bronce en el Mediterráneo oriental, hacia el año 1000 a.C., originó la decadencia de las viejas rutas comerciales y el colapso de los mercados. Su producción se limitó ahora a atender el consumo local, y por primera vez hubo metal en abundancia para la fabricación de utensilios domésticos, herramientas para artesanías y utensilios para la agricultura

Al mismo tiempo, se adoptó un sistema más avanzado de agricultura sedentaria, basado en el arado y en el cultivo intensivo de tierras acotadas. Con esto se sentaron las bases de la agricultura para los siglos posteriores. Con los nuevos materiales, los vehículos de rueda fueron mejorados y se utilizó el caballo para los viajes y los transportes. Asimismo, apareció la espada larga cortante, que vino a revolucionar el arte de la guerra. Las marcadas divisiones sociales de la Edad del Bronce casi desaparecieron y la mayor riqueza estuvo mejor distribuida entre todos. También se introdujo un nuevo rito funerario en forma de cremación con cementerios y urnas, en los cuales solía haber hasta 300 o 400 sepulturas, sin duda pertenecientes a aldeas enteras. De ahí que a estas culturas se les llamó culturas de las urnas. Fueron ellas las que dominaron el último periodo de la Edad del Bronce en Europa, que va desde el año 1000 hasta el 600 a.C.

Esta fue una época de emigraciones masivas causadas fundamentalmente por dos factores: la expansión territorial de los pueblos de las urnas y un ansia creciente de nuevas tierras.

La gran mayoría de estos desplazamientos fueron debidos, sin duda, al grupo de las urnas, que se situaba al norte de los Alpes y alcanzó gran preminencia durante el siglo VII a.C., gracias a que introdujeron la manufactura del hierro así como a la llegada de una poderosa aristocracia de príncipes guerreros procedentes del este. El hierro, a diferencia de los metales anteriores, repercutió inmediatamente en la economía rural. En comparación con las minas de cobre y de estaño, los yacimientos de hierro eran sumamente abundantes y fáciles de explotar. Por otra parte, el proceso de forja del hierro no requería la técnica especializada de la fundición del bronce, así que cada comunidad pudo tener sus herrerías locales, cuyos productos eran tan baratos que estaban prácticamente al alcance de todas las clases sociales tanto para uso industrial como doméstico. La agricultura se benefició grandemente con el nuevo metal, ya que era de gran utilidad para rejas de arados, hoces, guadañas y podadoras que se utilizaban para la siega de cereales y forrajes para el ganado. Igualmente se hizo posible la fabricación de gran variedad de herramientas nuevas para carpintería y carretería.

La cultura de Hallstatt de la Edad del Hierro surgió de la fusión de los pueblos de las urnas transalpinos con la casta guerrera inmigrante. A esta cultura debemos la aparición de la historia escrita, pues se trata de los celtas citados por Herodoto y los escritores griegos y romanos posteriores. Gracias a estos autores estamos al tanto de los aspectos materiales y económicos de la vida de aquel pueblo, conocemos su lenguaje, sus instituciones sociales y sus ideas religiosas. Los celtas constituyeron la primera verdadera nación de la prehistoria europea; se componían de gran variedad de tribus unidas por un lenguaje, una estructura social y una tradición comunes.

Los grupos de Hallstatt empezaron a ejercer un dominio en una zona muy extensa de Europa durante los siglos VII y VI a.C., y finalmente ocuparon buena parte de Alemania, los Países Bajos y la Britania Meridional, dirigiéndose por el sur de Francia hasta España. Su economía se basó principalmente en la agricultura sedentaria. En las tumbas de los jefes guerreros Hallstatt, se dejaba junto al muerto un carro de cuatro ruedas muy engalanado y toda clase de armas, vasijas de cerámica, alimentos e incluso artículos exóticos que demuestran el alcance de sus tratos comerciales.

DE LA EDAD DE LA PIEDRA AL ACERO

DE LA EDAD DE LA PIEDRA AL ACERO

CUANDO uno se propone escribir sobre algún tema, lo más frecuente es recurrir a los conocimientos previos que sobre los temas relacionados tenga el lector. Pero no es usual que el tema mismo a tratar se considere como bagaje cultural del lector. Otra cosa que se acostumbra es definir de manera inicial los términos que habrán de utilizarse. En este libro romperé con esas tradiciones. Quiero decir con esto que no daré una definición de lo que se entiende por materiales, y recurriré a la noción intuitiva que todos tenemos de lo que es un material.

Puedo tomarme esta licencia con el convencimiento de que, de una u otra manera, cuando se habla de materiales todo mundo tiene una idea de a qué nos referimos. Probablemente esto se ha derivado del importantísimo papel que los materiales han desempeñado en el desarrollo de la civilización. Hagamos pues una somera revisión.

LOS MATERIALES CERÁMICOS

a) El pedernal

Si nos remontamos hasta la aparición del homo sapiens, encontramos justamente la era llamada del Paleolítico Superior, donde podemos observar una destreza considerable en el manejo del pedernal, la madera y algunas fibras vegetales, indudablemente los primeros MATERIALES utilizados por el hombre.

Precisamente en esta época se empiezan a utilizar astas y marfiles, aprovechando que sus propiedades hacían posible el desarrollo de nuevos utensilios para la caza, tales como puntas de lanza, cabezas de arpones, lanzas y quizás arcos de varias piezas.

Gracias a la existencia de estos artefactos y por supuesto de los materiales que los hicieron posibles, se mejoraron los niveles económicos y culturales, pero por otra parte, surgió la necesidad de elaborar herramientas especiales para trabajar estos nuevos materiales. La figura 1 muestra una herramienta primitiva de piedra (¡de hace 1 750 000 años!).

Así, como satisfactor a una demanda de la humanidad, surgió un material que vendría a revolucionar la vida del hombre primitivo: el pedernal.

Este mineral de color amarillento con vetas grisáceas y blancas tiene la propiedad de ser duro y a la vez quebradizo, es decir, difícil de rayar y fácil de fracturar con un impacto. Para aprovechar estas propiedades se desarrolló un alto grado de pericia, por medio de la cual los bordes de largas y estrechas hojas de pedernal eran golpeados, y las herramientas, cuidadosamente conformadas de esta manera, se empleaban para cortar, tallar, taladrar, pulir y raspar.

Al realizar esta tarea, el hombre primitivo observó que cuando se golpeaba el pedernal con ciertas piedras y de cierta manera surgían chispas, hecho que habría de marcar otro gran paso en la historia de la humanidad.

Por este tiempo también hicieron su aparición las herramientas y artefactos compuestos de varias piezas de materiales diferentes, en los que se aprovechaban las propiedades de cada uno de ellos para la función más adecuada a realizar. Las primeras lanzas en las que el mango, la punta y la sujeción eran de materiales distintos son un ejemplo.

Las necesidades humanas no son sólo las de supervivencia. También lo son las expresiones artísticas y de ornato, y los materiales no han permanecido ajenos a ello.

Una muestra de la combinación de materiales diferentes y de gran contenido estético es la que se presenta en la figura 2, que es un cuchillo cuya hoja es de pedernal y su mango de marfil. Los relieves representan a los egipcios del delta del Nilo remontando el curso del río con sus naves; se estima que es anterior al periodo dinástico, es decir, antes del siglo XXX a.C. ¿Cómo se habrán hecho los relieves en el marfil?

Simultáneamente, se empezaron a utilizar principios mecánicos elementales como la rotación y el apalancamiento. Estos adelantos, que ahora nos parecen tan triviales, tuvieron un papel decisivo para el desarrollo futuro de la humanidad, ya que le permitieron adaptar de manera útil su modo de vida a los grandes cambios que representaban el clima, el medio ambiente y la vida silvestre.

Los materiales fueron particularmente favorables al hombre en la búsqueda del alimento que le permitiría sobrevivir. Vivía de la pesca, de la recolección de plantas y frutos y sobre todo de la caza, de la cual obtenía no sólo carne y grasa sino también huesos y astas para herramientas y combustible, es decir, también conseguía materiales. Además, adquiría pieles y tendones para fabricar sus vestidos y tiendas. Con objeto de llevar a cabo la caza de las diferentes especies existentes tenía que desarrollar nuevos equipos, ya que no era lo mismo cazar un mamut que un bisonte, un caballo salvaje, un reno o un ciervo, de manera que tuvo que desarrollar nuevos métodos y equipos especiales para la caza según la especie.

Los hábitos de las distintas presas animales determinaban el modo de vida del hombre y aun su situación. Con frecuencia los poblados eran campamentos provisionales situados cerca de los lugares frecuentados por las distintas presas según la estación, lo que obligaba a que los cazadores fueran de aquí para allá dentro de un territorio determinado. En la actualidad subsiste muy poco de sus frágiles tiendas y abrigos, aunque se han localizado algunos grupos de chozas subterráneas. Particularmente en algunas regiones calizas de Europa, donde existen cuevas naturales, se observa que éstas fueron empleadas como bases permanentes o refugios en el invierno.

De esta misma época se tienen muestras de manifestaciones artísticas en las que se puede observar que la práctica del enterramiento ceremonial de los familiares da cuenta de una creencia en otra vida después de la muerte. La indicación más significativa del desarrollo de ideas mágicas y religiosas, se presenta en el arte del Paleolítico Superior europeo, que se desarrolla tomando formas diversas: alto y bajorrelieves en tallas y grabados sobre herramientas, armas, cantos rodados, esculturas en hueso, astas, marfil y piedras, así como moldeados en arcilla, y lo más notable de todo, tallas y pinturas en los muros y techos de profundas cuevas del centro y sur de Francia y del norte de España. También existen evidencias de que el arco y la flecha fueron las principales armas de caza, y es característico del Mesolítico el uso de puntas de pedernal pequeñas y finas incrustaciones en mangos de madera o hueso. Las comunidades nórdicas europeas se distinguen por el amplio uso que hicieron de la madera como materia prima y por haber introducido el hacha de carpintero.

b)La alfarería (cerámica)

Pasemos ahora a ver cuáles fueron los avances en el Neolítico. Las herramientas de los campesinos de la Europa neolítica se limitaban a hoces, hachas y azadones que eran de pedernal u otra piedra afilada y pulimentada, arte en el cual, como ya lo mencionamos, se alcanzó gran destreza, muy especialmente en el norte de Europa. En el Neolítico surgió en Europa la cerámica. Cada grupo local llegó a tener su propio estilo de vasijas. Casi no había armamento porque las productivas comunidades agrícolas de aquel periodo vivían aisladas y eran prácticamente autárquicas; el comercio se limitaba principalmente al pedernal u otras piedras de alta calidad y ocasionalmente a artículos de lujo. Los proveedores de pedernal y de otras piedras muy probablemente eran especialistas de la comunidad u hombres organizados por su cuenta, que obtenían alimento mediante el trueque de sus productos.

Después del tallado de la piedra, la siguiente destreza (tecnología, diríamos ahora) para manejar materiales inorgánicos fue probablemente la selección y molienda de colores minerales para pigmentos, que fueron utilizados con carácter decorativo o ceremonial, como se muestra en la pintura rupestre reproducida en la figura 3. Es muy notorio en esta época que la gran mayoría de las pinturas sean representaciones de los animales que el hombre cazaba y de los cuales dependía para su alimento y vestido. Antes del Neolítico, en muy pocas ocasiones el hombre primitivo retrató a sus semejantes.

Por lo que toca a lo que podríamos llamar la artesanía doméstica, hay que destacar los tejidos de lino, a veces de muy buena calidad; los trabajos en madera, entre los que destaca la manufactura de tazas y cuencos para uso doméstico, así como la construcción de cabañas y embarcaciones y la cestería y los trabajos con cortezas vegetales y cuero.

LOS METALES

En la búsqueda de piedras útiles para la fabricación de sus primeras herramientas, seguramente el hombre topó con algunos terrones de cobre y de oro maleables, ya que la naturaleza suele proveerlos de esta manera.

Los objetos metálicos más antiguos conformados artificialmente de los que se tiene noticia son unas cuentas de cobre encontradas en el norte de Irak; se calcula como fecha probable de su manufactura entre el octavo y noveno milenio a.C. Al parecer, estas piezas son de cobre natural y fueron conformadas mediante martillo y yunque.

También se tiene información de que en la región de los Grandes Lagos en Estados Unidos los nativos utilizaron cobre natural alrededor del segundo milenio a.C. Por otra parte, existen evidencias de que el hombre manipuló compuestos metálicos con mucha anterioridad a las fechas mencionadas. La figura 4 muestra un antiquísimo jarrón de cerámica decorado con óxidos metálicos. Esta pieza actualmente se encuentra en el Museo de Louvre, París, y data del cuarto milenio a.C.

En la actualidad podemos explicar con bastante claridad cómo ocurrió esto. En la naturaleza, la mayoría de los metales aparecen abundantemente sólo en forma de compuestos minerales, tales como óxidos, carbonatos, sulfatos, etc., es decir, es muy escaso el metal puro, el que aquí llamaremos natural.

En general, estos compuestos no poseen la maleabilidad del metal natural: son de distinta densidad y de colores más llamativos, por lo que indudablemente despertaron la curiosidad del hombre primitivo. En el caso particular del jarrón de Susa que se muestra en la fig. 4 es altamente probable que haya sido elaborado con dos tipos distintos de "cerámica", un barro normal para el cuerpo del jarrón y algunos trozos de piedras diferentes para decorarlo, que resultaron ser óxidos metálicos que al ser sometidos al recocido de todo el jarrón probablemente fueron fundidos o estuvieron muy cerca de serlo. Este procedimiento estaría de acuerdo con la hipótesis de algunos arqueólogos que afirman que el proceso de fundición fue descubierto hacia el año 5 000 a.C. en alguna alfarería. Esta hipótesis es muy plausible y tiene como fundamento lo siguiente:

Para separar el metal del mineral se requiere de temperaturas muy elevadas que no son fáciles de obtener directamente al fuego, mientras que el cocido del barro en las alfarerías se efectúa en hornos que tienen el fuego confinado, donde se alcanzan temperaturas un poco mayores que resultan ser lo suficientemente elevadas para trabajar los óxidos, aunque no lo son para fundir el cobre.

De hecho, aún en la actualidad no es clara la manera en que el hombre empezó a servirse de los metales. Una apreciable cantidad de datos colectados por los arqueólogos y que se muestran resumidos en el cuadro 1 parecen sugerir que el hombre empezó por "golpear y martillar" el oro y el cobre nativos o el hierro de los meteoritos, pero no comprendió la utilidad y carácter de estos nuevos materiales hasta que aprendió a fundir y moldear algunos de ellos. Indudablemente que el paso crucial fue el descubrimiento de la fundición, lo cual hizo del cobre el primer metal industrial y propició el veloz descubrimiento del plomo, la plata, el estaño y probablemente el hierro

miércoles, 18 de febrero de 2009

Oxígeno!

Hablar de vida es hablar de oxígeno. Salvo en lugares tan extraños y, a la vez, tan comunes como nuestro intestino, las barricas de fermentación del vino o los géisers de Yellowstone, allí donde habita apaciblemente el oso Yogui, los organismos terrestres necesitan oxígeno para vivir. En principio, buscar las huellas de la vida es seguirle la pista al oxígeno. Una búsqueda que comienza mirando más en detalle nuestros puentes y acerías.

El hierro de nuestros edificios y barcos proviene de una época muy remota, entre hace 3.500 y 2.500 millones de años. Entonces el oxígeno producido por ciertas bacterias no acababa en la atmósfera, sino en los océanos. Allí reaccionaba con las grandes cantidades de hierro existentes formando enormes acúmulos de óxido de hierro en el fondo marino. Es de estos lugares donde obtenemos el hierro que necesitamos para edificar y mantener nuestra civilización.

Para descubrir las formaciones de hierro más antiguas debemos viajar hasta Isua, en Groenlandia. En esa helada región encontramos la evidencia más antigua de la existencia de oxígeno libre sobre la Tierra. Y no sólo eso. Tras analizar químicamente las rocas de Isua se ha descubierto una cantidad de carbono anormal. El carbono es el elemento químico que sirve de armazón para construir los seres vivos y para muchos el nivel de carbono en las rocas de Isua son prueba de que existía vida, a la vez que oxígeno, hace 3.800 millones de años .

Pero, ¿y antes? La única roca conocida más antigua que las de Isua es el Gneiss de Acasta, en el Ártico canadiense. Su edad es de 4.000 millones de años y en ella no se ha encontrado vida. Y no porque no la hubiera, sino porque la roca ha sido calentada y comprimida hasta tal punto que cualquier traza de vida que pudiera contener ha sido eliminada.

A lo largo de su vida, la Tierra se ha ocupado de borrar cuidadosamente las huellas que pudiera haber dejado la vida primitiva. La búsqueda de las huellas de la vida más antiguas debe hacerse, no sólo en las rocas más antiguas, sino en aquellas que, además, han permanecido prácticamente inalterables durante miles de millones de años.

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La edad de la Tierra

¿Qué edad tiene nuestro planeta? El primero que se enfrentó a esta pregunta, el físico inglés lord Kelvin, aseguró que la Tierra no había estado siempre aquí. Usando las leyes de la física, en particular las que describen el comportamiento del calor y su paso de un cuerpo a otro, Kelvin razonó: nuestro planeta se está enfriando continuamente, lo que significa que antes estaba más caliente que ahora. Si nos vamos atrás en el tiempo llegaremos a un momento en que la temperatura de la Tierra era tal que debía tener el aspecto de una roca fundida.

La pregunta es, ¿hace cuánto tiempo ocurrió esto? Kelvin estimó la edad de la Tierra en unos cien millones de años. Semejante número ponía en un gran aprieto a las teorías de los dos grandes de la geología inglesa, Lyell y Hutton, que hacían hincapié en que nuestro planeta era casi eterno. Sin embargo, los cálculos de Kelvin no llamaron la atención de los geólogos.

Únicamente en 1868, cuando presentó sus estimaciones en una conferencia impartida en la Sociedad Geológica de Glasgow titulada Sobre el tiempo geológico, empezaron a escucharle.
Los geólogos aceptaron sus cálculos. Habían sido realizados por uno de los físicos más respetados del mundo y estaban basados en una ley fundamental de la naturaleza. Pero la amistad entre física y geología no iba a durar mucho. Kelvin revisaba sistemáticamente sus cálculos y en cada revisión la edad de la Tierra descendía unos cuantos millones de años. En 1876 lo recortó a cincuenta millones y en 1897 Kelvin afirmó que cuarenta millones era demasiado alto y que veinte millones era una cifra más probable.

Por su parte, los geólogos habían refinado los suyos y pensaban que cualquier cifra por debajo de los cien millones estaba mal. La historia de la Tierra no podía violar la Segunda Ley, pero tampoco podía violar la evidencia geológica.

El tiempo demostraría que Kelvin estaba equivocado. Pero no era culpa suya, sino de un fenómeno que aún no había sido descubierto: la radiactividad. Cuando a principios del siglo XX le señalaron que sus cálculos estaban mal y que debía incluir el calor liberado por la desintegración de los átomos radiactivos que contiene nuestro planeta Kelvin, con más de ochenta años, no creyó que eso invalidara sus cuentas.

Y aunque en privado reconoció que sus cálculos deberían ser rehechos teniendo en cuenta el nuevo descubrimiento, jamás lo afirmó públicamente pues consideraba su trabajo sobre la edad de la Tierra la pieza más importante de su producción científica. Fue un triste final a una brillante carrera. Pero debemos comprenderlo: los científicos también se enamoran, y no sólo de otra persona, sino de sus teorías.

Bancos de esperma

Hace bastantes años atrás un empresario tuvo una idea: pedir a las personas más inteligentes de la Tierra que le vendieran varios millones de sus espermatozoides. De este modo, aquellas mujeres o parejas que quisieran podían comprar unos cuantos de esos espermatozoides para concebir a un hijo supuestamente inteligente. El negocio se basaba en el supuesto de que padres inteligentes dan, por sistema, hijos inteligentes.

El asunto, al parecer, no fue un gran negocio, a pesar de que muchas mujeres y parejas apostaron por ello. Al parecer no conocían estas palabras de François Jacob, premio Nobel de Medicina:

Algunos han alabado el uso de esperma congelado de donantes cuidadosamente seleccionados. Algunos incluso elogiaron el esperma de los ganadores de los premios Nobel. Sólo quien no conoce a los premios Nobel querría reproducirlos de esa manera.

Y mejor incluso la respuesta de un premiado anónimo: si realmente querían tener un premio Nobel como hijo a quien tenían que perdir el esperma era a su padre…

Un par de décadas después se ha intentado vender óvulos de modelos por Internet. Aquí el negocio está más justificado: el aspecto sí está definido totalmente por los genes. Lo que no es seguro, como cualquiera puede comprobar con sólo echar un vistazo a su alrededor, es que padres guapos tengan hijos guapos. ¿Quién no conoce a una pareja que, siendo de lo más normal, tienen un hijo o una hija de los de quitarse el sombrero?

El problema con ambos casos es que nos gusta tener las cosas controladas, y eso de no poder ni elegir el sexo de nuestros hijos nos inquieta. También creemos que si nuestros hijos son muy inteligentes o muy guapos tendrán una vida más fácil. Lo que no parece preocuparnos demasiado es que, ya sea guapo o listo, nuestro querido hijo acabe siendo un cretino integral. Vender óvulos o espermatozoides de buenas personas no es negocio.

No pensemos que este interés por tener hijos más guapos es producto de nuestra época de inseminación in vitro. También nuestros bisabuelos lo tenían. Cuentan que el cínico escritor inglés George Bernard Shaw se enfrentó con este dilema. Nunca había sido lo que podría llamarse un hombre atractivo. Cuando ya era un hombre de edad, una hermosa joven, de la que tampoco podría decirse que fuera una prometedora candidata para el premio Nobel, se le acercó. Con voz dulce le dijo que le gustaría tener un hijo suyo.

¿La razón? Bien sencilla. Así tendrían un hijo con la belleza sin par de la madre y la tremenda inteligencia del padre. No hace falta decir que a la anónima belleza le pareció una idea brillante. Pero el cínico escritor echó abajo sus pretensiones: dijo que no. El impecable razonamiento de Bernard Shaw es para grabarlo en piedra:

⎯ Mi querida señora, ¿qué pasaría si sacase mi belleza y su inteligencia?

Muerte térmica

Una de las leyes más importantes de la ciencia es la Segunda Ley de la Termodinámica. Su importancia para la comprensión del universo es tal que el escritor Charles Percy Snow dijo que aquellos que no la conocieran eran tan incultos como quienes no hubiesen leído en su vida ninguna obra de Shakespeare.

La Segunda Ley no es más que una observación cotidiana elevada al rango de ley fundamental: el calor pasa de los cuerpos calientes a los fríos. Esta, en apariencia, inofensiva ley tiene como consecuencia la llamada muerte térmica, un estado final del universo predicho por primera vez por el alemán Hermann von Helmholtz en 1854 y avanzado por William Thomson dos años antes.

Dicho de manera sencilla: el destino final del universo es una situación donde la temperatura será la misma en todos los lugares. En estas condiciones toda la energía del universo estará en forma degradada, inútil, y el destino de toda forma de vida es la muerte sin posibilidad alguna de redención.

La idea de la muerte térmica, un final nada atractivo para toda existencia, tuvo una repercusión tremenda sobre la filosofía de finales del siglo XIX y principios del XX y sumió en el pesimismo a muchas grandes mentes. El filósofo Bertrand Russell expresó con elocuencia su punto de vista en un párrafo destinado a ser famoso:

…pero carece aún más de sentido y está todavía más desprovisto de finalidad el mundo que nos presenta la ciencia. Que el hombre es producto de causas que no previeron la finalidad que perseguían; que sus orígenes, su desarrollo, sus esperanzas y sus miedos, sus afectos y sus creencias, no son más que el resultado de la ordenación accidental de los átomos; que no habrá ninguna pasión, ningún heroísmo, ningún pensamiento brillante ni emoción intensa que logre que la vida individual perviva más allá de la tumba; que todas las tareas de todas las épocas, toda devoción, toda inspiración, todo el resplandor de la plena madurez del genio humano están condenados a la aniquilación al acontecer la enorme muerte del Sistema Solar; y que todo el edificio erigido por los logros del hombre deberá inevitablemente terminar enterrado bajo los restos de un universo en ruinas.
Sólo si no maquillamos estas verdades, sólo si poseemos la firme convicción de la desesperanza sin tregua, podrá construirse entonces con seguridad un lugar donde se asiente el alma. Dicen que es deprimente, y a veces la gente me comenta que si creyeran en ello, no serían capaces de seguir viviendo. No lo crean; es pura tontería. Nadie se preocupa realmente por lo que sucederá dentro de millones de años. Simplemente hace que uno transfiera su atención hacia otros asuntos.

Sinceramente, no podemos negar que Bertrand Russell tiene razón. ¿Quién se preocupa por del destino del universo si no tiene qué comer mañana?

La lámpara de seguridad

En 1813 se reconoció a Humphry Davy, el científico más extravagante de aquellos días, como el verdadero inventor de la lámpara de seguridad para las minas.

Poseedor de la Legión de Honor concedida por Napoleón por sus trabajos sobre galvanismo y electroquímica, Davy diseñó la famosa lámpara que lleva su nombre para prevenir las explosiones de metano en las minas de carbón. En realidad, su destino último no fue la prevención de explosiones de grisú. Los propietarios de las minas, deseosos de ganar dinero, la utilizaron para explotar minas hasta entonces inaccesibles a causa de los gases, por lo que la tasa de accidentes continuó siendo la misma.

Tras numerosos experimentos, Davy había encontrado que si rodeaba la llama de la lámpara por una fina gasa metálica el calor desprendido no inflamaba el gas circundante pues se invertía en calentar el metal. Por este descubrimiento recibió un premio de 2.000 libras esterlinas y las alabanzas de la Royal Society. Sin embargo, el premio debió ser compartido, o entregado por entero, a un guardafrenos de vagonetas e hijo de fogonero llamado George Stephenson.

Stephenson, cuya única instrucción formal fue la recibida en la escuela nocturna, había inventado antes que Davy una lámpara basada en el mismo principio —la llama era rodeada por una placa de metal agujereada— que ya se estaba usando en muchas minas inglesas. Al enterarse del galardón Stephenson se enfureció muchísimo. De poco sirvió: le negaron el derecho a la patente y al premio. Sus defensores hicieron una colecta pública y recaudaron 1.000 libras que le entregaron a modo de gratificación. Davy y sus seguidores de la clase media y alta inglesa no aceptaron el dictamen: era inconcebible que un hombre sin educación pudiera haber inventado lo mismo que una de las mejores mentes británicas.

El dinero no sólo apaciguó a Stephenson sino que le permitió iniciar el trabajo con el que le recordaremos como uno de los más grandes inventores de la Humanidad: la locomotora de vapor.

Un genio en una familia de genios

Uno de los personajes más curiosos de la historia de las matemáticas ha sido el suizo Jean Bernoulli, hijo, hermano, abuelo, bisabuelo y tatarabuelo de eminentes matemáticos. Su brillantez intelectual le llevó a ocupar la cátedra de matemáticas que su hermano dejó en Basilea al morir.

Jean Bernoulli era un hombre con una alarmante falta de tacto. Por culpa de ello en más de una ocasión tuvo agrias disputas con su hermano. Además tenía un carácter irascible. Cuando el inglés Newton y el alemán Leibniz discutían sobre quién era el padre del cálculo diferencial -una discusión que se convirtió en una pelea nacionalista: los de las islas contra los del continente-, Bernoulli tomó partido por Leibniz y atacó a Newton con fiereza. De hecho, algunos historiadores de las matemáticas lo llaman el bulldog de Leibniz, pues hizo por la causa del matemático alemán lo que años después haría Huxley por la teoría de la evolución de Darwin y por lo que se ganó ese sobrenombre.

Por si todo esto no fuera poco, Jean Bernoulli era también tremendamente celoso. Su hijo Daniel, otra mente admirable, se presentó a un premio de matemáticas que concedía la Academia de Ciencias de París. A ese mismo premio optaba su padre. La Academia premió a Daniel y su padre lo echó de casa. Peso a todo, Jean era un excelente maestro y un investigador infatigable.

Jean tuvo, además de Daniel, dos hijos más: Nicolaus III y Jean II. Quizá resulte tan curioso que los Bernoulli, además de ser una familia con seis generaciones de matemáticos y demostraran una imaginación desbordante a la hora de demostrar teoremas, no hicieran lo propio cuando había que bautizar a sus hijos: en la familia hay cuatro Nicolaus, tres Jean, dos Jacques y dos Daniel. Pues bien, como decía, los hermanos Daniel, Nicolaus y Jean fueron profesores de matemáticas en diferentes universidades: en San Petersburgo estuvieron Nicolaus y Daniel, y en Basilea, Daniel y Jean. Y tenían un primo, también llamado Nicolaus, que ocupó la cátedra de matemáticas de Padua en Italia, la misma que tiempo atrás ocupara Galileo.

Y aunque aún hubo otros Bernoulli que alcanzaron cierta fama en matemáticas, ninguno brilló con luz tan brillante como sus antecesores.

¡Basta ya de física teórica!

He de reconocer que cada año me interesan menos los premios Nobel de Física. Me estaré haciendo mayor, porque en mis tiempos de universidad me lanzaba como un poseso en busca de toda la información disponible en cuanto eran concedidos. Hoy únicamente me asomo para ver a qué físico teórico se lo han concedido. Es normal mi comportamiento de antaño, teniendo en cuenta que hice el doctorado en ese campo…

Mirando los más de 100 años de vida del premio se descubre que los sucesivos miembros del comité Nobel, procedentes de la Academia de Ciencias sueca, tienen predilección por ciertos temas… y por “olvidarse” de premiar a quien también se lo merece, como ha sucedido en el último. En física teórica hay un mecanismo para entender las simetrías subyacentes de la naturaleza que recibe el nombre de mecanismo CKM en honor a sus autores: Cabbibo, Kobayashi (un nombre harto conocido entre los fans de Star Trek) y Maskawa. El primero, italiano, es considerado el verdadero padre de la criatura y por ese motivo ha sido desterrado del premio. De este modo los suecos mantienen su honorable tradición de dejar fuera a los progenitores de las ideas merecedoras del Nobel. El británico Fred Hoyle seguro que sonríe en su tumba. Padre, ideólogo y el que hizo casi todos los cálculos pertinentes para describir la nucleosíntesis estelar (el verdadero origen de los elementos químicos), el premio se lo dieron a quien menos trabajo hizo, Fowler.

Los premios Nobel de los últimos 20 años han sido concedidos, casi exclusivamente, a investigaciones relacionadas con la física atómica y nuclear y la de partículas (tanto experimentales como teóricas). Incluso los dados a temas de astrofísica son engañosos, pues tratan de procesos nucleares. La biofísica, la geofísica, la acústica y tantas otras ramas de la física han estado y estarán desterradas de la gloria del Nobel por siempre jamás.

El caso más sangrante de este ostracismo ideológico lo encontramos en el campo de la geofísica. En 1967 Dan McKenzie y R. L. Parker publicaban en la prestigiosa Nature un artículo clásico. En un valeroso esfuerzo de síntesis mostraron que los accidentes geofísicos se podían explicar gracias a la existencia de unas placas rígidas y sísmicamente tranquilas que interactúan entre ellas sólo en sus bordes. Entre 1967 y 1969 los geofísicos norteamericanos Jason Morgan, Dan P. McKenzie y el francés Xavier Le Pichon, formularon la que pronto sería conocida como la Teoría de la Tectónica de Placas: había nacido la geología moderna. En esencia, dice que la corteza de la Tierra es como un balón de fútbol. No es una única superficie sino que se encuentra dividida en placas. Pero a diferencia de lo que sucede en la pelota, estas placas son de diferentes dimensiones y se encuentran flotando en un mar de magma líquido, el manto, sobre el que se desplazan. De igual forma que sucede con los barcos, las placas están más o menos hundidas en función de su peso.

La importancia de la tectónica de placas es total: es la teoría central de la geología moderna. En 2002 se concedió el premio Crafoord –creado por el industrial Holger Crafoord–, que también se entrega en la Academia de Ciencias sueca, a Makenzie. Por contraste, el Nobel de Física de ese año fue a parar al campo de la astrofísica de partículas y de altas energías: la detección de neutrinos y fuentes de rayos X cósmicas. La diferencia entre ambas contribuciones es abismal. Pero al Comité Nobel solo le importan las diminutas particulitas que corretean por el universo y aceleradores como el del CERN.

No sé si hablar de estrechez de miras, pero sí diré que esta devoción por la física teórica y de partículas roza la obsesión. Ya no es que se premie a quien resuelve un misterio, es que se premia incluso a quienes indican un camino por dónde pueden ir las cosas, como ha ocurrido este año. Entiéndaseme. No quiero decir que no sea un trabajo merecedor de todos los elogios y parabienes. Lo que ejemplifico con el caso antes citado es que hay trabajos en otras ramas más importantes y decisivos. Así que lo diré alto y claro: ¡basta ya de teóricos!