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La misión InSight, con un instrumento español a bordo, llega a Marte este lunes

Por Juan Ángel Vaquerizo (CSIC-INTA)*

Después de un vertiginoso viaje de apenas seis meses y medio, el próximo lunes 26 de noviembre se producirá la llegada a Marte de la misión InSight de la NASA. En España estamos de enhorabuena porque a bordo de esta nave viaja el instrumento TWINS, un conjunto de sensores medioambientales desarrollado por el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).

InSight en Marte

Interpretación artística de la misión InSight con todos sus instrumentos desplegados en la superficie de Marte. Bajo el módulo principal a la izquierda, el insturmento SEIS; a la derecha, HP3. TWINS son las dos pequeñas estructuras que sobresalen en forma de L invertida a cada lado de la plataforma superior. /NASA-JPL Caltech

InSight (Interior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport; Exploración interior mediante investigaciones sísmicas, geodesia y transporte de calor) será la novena misión de la NASA que aterrice en la superficie del planeta rojo. Está basada en el diseño de la nave y el módulo de aterrizaje de la misión Phoenix, que llegó con éxito a Marte en 2008.

En esta ocasión, se trata de un explorador que estudiará a lo largo de un año marciano (dos años terrestres) la estructura y los procesos geofísicos interiores de Marte, lo que ayudará a entender cómo se formaron los planetas rocosos del Sistema Solar (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) hace más de 4.000 millones de años. El lugar elegido para el aterrizaje es una extensión lisa y plana del hemisferio norte marciano y cercana al ecuador denominada Elysium Planitia; un lugar relativamente seguro para aterrizar y suficientemente brillante para alimentar los paneles solares que proveen de energía a la misión.

Marte es el candidato ideal para este estudio. Es lo bastante grande como para haber sufrido la mayor parte de los procesos iniciales que dieron forma a los planetas rocosos, pero es también lo suficientemente pequeño como para haber conservado las huellas de esos procesos geofísicos hasta la actualidad; al contrario que la Tierra, que las ha perdido debido a la tectónica de placas y los movimientos de fluidos en el manto. Esas huellas están presentes en el grosor de la corteza y la estratificación global, el tamaño y la densidad del núcleo, así como en la estratificación y densidad del manto. El ritmo al que el calor escapa de su interior proporciona, además, una valiosa información sobre la energía que controla los procesos geológicos.

Formación de un planeta rocoso

A medida que se forma un planeta rocoso, el material que lo compone se une en un proceso conocido como ‘acreción’. Su tamaño y temperatura aumentan y se incrementa la presión en su núcleo. La energía de este proceso inicial hace que los elementos del planeta se calienten y se fundan. Al fundirse, se forman capas y se separan. Los elementos más pesados se hunden en la parte inferior, los más ligeros flotan en la parte superior. Este material luego se separa en capas a medida que se enfría, lo que se conoce como ‘diferenciación’. Un planeta completamente formado emerge lentamente, con una corteza como capa superior, el manto en el medio y un núcleo de hierro sólido. /NASA-JPL Caltech

Un instrumento español a bordo

La instrumentación científica de la misión está compuesta por cuatro instrumentos. El primero es el SEIS (Experimento sísmico para la estructura interior), un sismógrafo de la Agencia Espacial Francesa que registrará las ondas sísmicas que viajan a través de la estructura interior del planeta. Su estudio permitirá averiguar la causa que las ha originado, probablemente un terremoto marciano o el impacto de un meteorito.

El segundo es el HP3 (Conjunto de sensores para el estudio del flujo de calor y propiedades físicas), una sonda-taladro de la Agencia Espacial Alemana que perforará hasta los cinco metros de profundidad e irá midiendo, a diferentes niveles, la cantidad de calor que fluye desde el interior del planeta. Sus observaciones arrojarán luz sobre si la Tierra y Marte están hechos de la misma materia.

Además, está el instrumento RISE (Experimento para el estudio de la rotación y la estructura interior) del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que proporcionará información sobre el núcleo tomando medidas del bamboleo del eje rotación del planeta.

Y, por último, lleva a bordo el instrumento TWINS (Sensores de viento y temperatura para la misión InSight) proporcionado por el Centro de Astrobiología, adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA). TWINS cuenta con dos sensores para caracterizar la dirección y velocidad del viento y dos sensores de temperatura del aire capaces de obtener una medida por segundo de ambas variables.

Montaje InSight

Montaje y prueba de los equipos en Denver. /NASA-JPL Caltech-Lockheed Martin

Las tareas que debe desempeñar TWINS son muy importantes para los objetivos de InSight. Durante la fase inicial de la misión, los primeros 40-60 soles (días marcianos), TWINS caracterizará el entorno térmico y los patrones de viento de la zona de aterrizaje para que el equipo científico a cargo de SEIS y HP3 pueda establecer las mejores condiciones para realizar el despliegue de los instrumentos en la superficie marciana.

Una vez desplegados los instrumentos principales en la superficie, TWINS se encargará de monitorizar los vientos, con el objetivo de descartar falsos positivos en los eventos sísmicos detectados por el instrumento SEIS.

Por último, los datos medioambientales obtenidos por TWINS se compararán y correlacionarán con los datos ambientales registrados por REMS, la otra estación medioambiental española en Marte, a bordo del rover Curiosity de la NASA en el cráter Gale. Esto contribuirá a caracterizar en mayor detalle los procesos atmosféricos en Marte y mejorar los modelos ambientales existentes a diferentes escalas: procesos eólicos, mareas atmosféricas diurnas, variaciones estacionales, circulación en la meso-escala, vientos catabáticos/anabáticos y remolinos (dust devils).

En este enlace de NASA TV se podrá seguir en directo el aterrizaje, a partir de las 20:00 horas del lunes 26 de noviembre de 2018.

 

* Juan Ángel Vaquerizo es el responsable de la Unidad de Cultura Científica del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA). 

¿Pueden existir estrellas y galaxias de antimateria?

Por Beatriz Gato Rivera y Mar Gulis (CSIC)*

Quizás lo más distintivo de la antimateria es que al entrar en contacto con la materia se aniquilan la una a la otra produciendo una gran cantidad de radiación. Si se pudiera almacenar un gramo de antimateria –algo imposible con la tecnología actual–, al entrar en contacto con la materia generaría una deflagración equivalente a más de dos veces la bomba atómica que asoló Hiroshima en 1945.

La física de partículas y la cosmología han llegado a la conclusión de que en el Big Bang se crearon idénticas cantidades de materia y antimateria que, solo unos breves instantes después, se aniquilaron casi totalmente entre sí. Algo sucedió, sin embargo, justo antes de la Gran Aniquilación para que se generara un ligerísimo excedente de partículas sobre antipartículas, el cual bastó para que el universo material pudiese tomar forma y llegar a existir tal como lo conocemos. En efecto, de las observaciones se deduce que por cada protón primordial –originado en el Big Bang– que sobrevivió, miles de millones sucumbieron a la extinción, junto a la misma cantidad de antiprotones primordiales.

aniquilación de un antiátomo

Aniquilación de un átomo de antihidrógeno observada por el detector ATHENA en 2002. / CERN

Sin embargo, no es posible descartar que haya sobrevivido una pequeñísima cantidad de antimateria primordial en nuestro universo observable, quizás un antiprotón por cada decena de millones de protones. En este caso no es impensable que pudieran existir estrellas e incluso galaxias pequeñas de antimateria, como predicen algunos modelos teóricos propuestos por varios grupos de investigación, siempre que estas estuviesen suficientemente aisladas de la materia –y lo cierto es que en el universo hay regiones extremadamente vacías–. De confirmarse esta circunstancia tampoco sería inimaginable que orbitando dichas antiestrellas existieran antiplanetas habitados por seres vivos e incluso civilizaciones tecnológicas, compuestos todos ellos por antimateria.


¿Qué es la antimateria?

Para comprender mejor las consecuencias de esta posibilidad, hay que entender qué es la antimateria. En un sentido amplio, la antimateria puede considerarse como el reverso de la materia o como una imagen especular de la misma respecto a varios ‘espejos’. Como sabemos por experiencia propia, cuando nos miramos en un espejo el rostro que vemos no es nuestro rostro sino que tiene intercambiados los lados derecho e izquierdo. Del mismo modo, las partículas de antimateria tienen sus propiedades opuestas respecto a las de las partículas de materia. Esto se refiere solo a aquellas propiedades que admiten valores opuestos, ya que las propiedades que no admiten valores opuestos son idénticas para las partículas y sus antipartículas. Por ejemplo, el electrón y su antipartícula, el positrón, con la misma masa y el mismo espín, tienen valores opuestos de la carga eléctrica, la carga débil y la carga leptónica.

Todas las partículas elementales tienen su antipartícula, aunque hay partículas que son sus propias antipartículas. Es el caso del fotón –la partícula de luz– o del bosón de Higgs. Se da la curiosa circunstancia de que la única antipartícula con nombre propio es el positrón –“electrón positivo”–, así denominado por Carl Anderson tras descubrirlo en 1932. Las demás antipartículas se denominan como las partículas ordinarias pero anteponiendo el prefijo anti.

Al igual que las partículas, las antipartículas pueden dar lugar a estructuras más complejas, como átomos de antimateria, que están constituidos por las antipartículas de los átomos de materia. En su núcleo, en lugar de protones (de carga eléctrica +1) y neutrones, compuestos todos ellos por quarks, hay antiprotones (de carga eléctrica -1) y antineutrones, compuestos por antiquarks –los quarks y sus antiquarks tienen valores opuestos de la carga fuerte, la carga débil, la carga eléctrica y la carga bariónica–. Orbitando alrededor del núcleo, en lugar de electrones (de carga eléctrica -1), encontramos positrones (de carga eléctrica +1).

átomo y antiátomo

A la izquierda, un átomo de helio. A la derecha, uno de antihelio.


Antimateria primordial y antimateria secundaria

Estamos conviviendo constantemente con la antimateria y con los productos de su aniquilación con la materia. Por una parte, una lluvia incesante de partículas de materia y de antimateria, producidas por las colisiones de los rayos cósmicos con los átomos de nuestra atmósfera, cae sobre la superficie terrestre y nos alcanza. Es más, neutrinos y muones muy energéticos (y sus antipartículas) atraviesan casas y edificios.

Por otra parte, las mismas estrellas producen antimateria en grandes cantidades en sus hornos nucleares en forma de positrones. Y sucede que la aniquilación de estos con los electrones del plasma del interior produce parte de la luz y del calor que emiten. En el caso del Sol, aproximadamente un 10% de la luz visible que irradia proviene de tales aniquilaciones.

Además, algunas sustancias radiactivas naturales que abundan en compuestos orgánicos, como el Potasio-40, emiten positrones, los cuales se aniquilan de inmediato con los electrones de su entorno. Esto hace, por ejemplo, que un plátano mediano emita cada 24 horas 15 positrones, aproximadamente, provenientes de los núcleos radioactivos de los átomos de Potasio-40.

La inmensa mayoría de las partículas de antimateria con las que convivimos y que observamos es antimateria secundaria, pues se ha creado en colisiones entre partículas de materia ordinaria o en procesos astrofísicos conocidos muy energéticos, como las reacciones nucleares en el interior de las estrellas. Pero, como decíamos, cabe la posibilidad de que todavía haya en el universo partículas de antimateria primordiales.

El experimento AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), instalado en la Estación Espacial Internacional, se afana por encontrar indicios de tal posibilidad, escudriñando el espacio en busca de núcleos de antiátomos. Si encontrase un solo antinúcleo mayor que el de antihelio, como un núcleo de antilitio o antiberilio (con tres y cuatro antiprotones respectivamente), esto constituiría un gran acontecimiento, pues indicaría que la antimateria primordial no desapareció totalmente, ya que estos núcleos no se pueden producir en nuestro universo material, a diferencia del núcleo de antihelio. Pero si el experimento AMS encontrase un solo antinúcleo aún mayor, como un núcleo de antiboro o anticarbono (con cinco y seis antiprotones respectivamente), este hallazgo sería la prueba definitiva de la existencia de antiestrellas, pues estos antinúcleos solo podrían haberse generado en los hornos de las capas más profundas de estas.

AMS2

Simulación del detector AMS2 montado en la Estación Espacial Internacional. / NASA-JSC

Civilizaciones extraterrestres de antimateria

Ahora dejemos volar nuestra imaginación y vayamos hacia el futuro, a una época en la que pudiéramos realizar viajes intergalácticos de forma eficiente; por ejemplo, a través de atajos espacio-temporales o por otras dimensiones. Supongamos que descubrimos una estrella de antimateria, porque emite antineutrinos en lugar de neutrinos, y que al acercarnos avistamos todo un sistema planetario con algunos planetas localizados en la zona de habitabilidad. Así que decidimos enviar señales que denoten su procedencia inteligente, y con este propósito elegimos unas secuencias de flashes de luz láser con los números impares: 1, 3, 5, 7, 9…

Si nos encontramos lo suficientemente cerca de estos antiplanetas, por ejemplo a tan solo dos horas luz de distancia, nuestras señales tardarán dos horas en llegar a su destino. Imaginemos entonces que, para nuestro asombro, unas seis horas después recibimos una respuesta inteligente, consistente en otras secuencias de flashes de luz láser, pero esta vez con los números pares: 2, 4, 6, 8…

¡Nuestras señales han sido interceptadas por seres inteligentes de una civilización tecnológica!, y nos envían acuse de recibo utilizando señales similares aunque no idénticas, para que no las confundamos con un eco de nuestras propias señales. Con gran entusiasmo, esta vez les enviamos un vídeo amistoso enseñándoles la Tierra y sus gentes, al que nos responden con otro vídeo amistoso enseñándonos su planeta e invitándonos a visitarlo, como se deduce de su lenguaje no verbal y sus gesticulaciones.

Obviamente, estos seres ignoran que nosotros somos de antimateria en relación a la materia de la que ellos y su mundo están constituidos. Pero nosotros sí sabemos que ellos lo son, en relación a la nuestra. Así que no podemos aceptar la invitación y hemos de restringir nuestro contacto al intercambio de ondas electromagnéticas exclusivamente. Nada de recepciones oficiales, ni de intercambios de obsequios: la aniquilación mutua estaría asegurada.

 

* Beatriz Gato Rivera es investigadora del CSIC en el Instituto de Física Fundamental y autora del libro Antimateria (Editorial CSIC-Los libros de la Catarata).

El fondo cósmico de microondas, la fotografía más antigua del universo

Galaxia Andrómeda. / Robert Gendler.

Por Pablo Fernández de Salas (CSIC)*

Cuando miramos al cielo nocturno, la mayoría de lo que vemos es un manto negro con algunas estrellas dispersas. Por eso, siempre nos han dicho que el universo está prácticamente vacío.

Sin embargo, en el interior de una galaxia como la nuestra esto no es realmente cierto, ya que en el espacio que media entre las estrellas hay mucho polvo y nubes de gas molecular. Otra cosa distinta es lo que ocurre en el enorme espacio que por lo general separa las galaxias. Sin ir más lejos, Andrómeda, la galaxia más cercana a la Vía Láctea, se encuentra a nada menos que dos millones y medio de años luz. Si alguien nos enviara un mensaje desde allí, ¡tendríamos que esperar un mínimo de dos millones y medio de años para recibirlo! La cantidad de polvo y gas que hay en estas grandes distancias es ridículamente pequeña, y es por ello que decimos que el espacio intergaláctico se encuentra vacío. No obstante, estrictamente hablando, dicho espacio queda muy lejos de no contener nada.

Lo que llena el espacio intergaláctico está presente a lo largo y ancho de todo el universo. Se trata, principalmente, de fotones, las partículas que componen la luz. Comparten el espacio con otras partículas, como por ejemplo los neutrinos, pero los fotones son las más abundantes del universo. Concretamente, hay más de medio millón de fotones en el volumen que ocupa una botella de litro y medio en el ‘vacío’ cósmico. ¿Cómo es posible que, siendo fotones, no los veamos a simple vista?

Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson bajo la antena que descubrió el fondo cósmico de microondas, en Holmdel, Nueva Jersey. / NASA.

La explicación la encontramos en su origen. Los fotones que pueblan el universo se conocen, en su conjunto, como el fondo cósmico de microondas, y son, además de los más abundantes del cosmos, también los más viejos. Proceden de una época en la que el universo tenía menos de medio millón de años. Trescientos ochenta mil años, siendo más precisos, frente a los casi catorce mil millones de años que tiene en la actualidad. ¡Apenas un día en la vida de un ser humano!

Estos fotones, creados cuando el universo era tan joven, sufrieron un proceso que se conoce con el nombre de desacoplamiento. Antes de que esto ocurriera, el cosmos era una especie de ‘sopa traslúcida’, conocida como plasma, en la que los fotones no duraban mucho, ya que se aniquilaban y creaban de nuevo sin descanso debido a sus frecuentes interacciones con electrones y núcleos de elementos ligeros. Sin embargo, cuando la temperatura descendió por debajo de los 3.000 grados, los electrones se hicieron suficientemente lentos como para que los núcleos los capturaran para formar átomos. Eso, a su vez, permitió que los fotones dejaran de chocar constantemente con esas partículas y pudieran emprender un viaje en solitario y en todas las direcciones hasta nuestros días.

satélite Planck

Representación artística del satélite Planck. /
ESA-AOES Medialab.

A lo largo de todos estos años que nos separan, estos fotones se han ido enfriando por culpa de la expansión del universo hasta alcanzar hoy una temperatura de 270 grados bajo cero. Paradójicamente, esto hace que calienten el universo, ya que si no estuvieran en todas partes la temperatura del cosmos se encontraría en el cero absoluto, a menos 273 grados.

Además de enfriarlos, la expansión del universo ha expandido la longitud de onda de estos fotones, por lo que ya no nos llegan en forma de luz –nuestros ojos no pueden verlos–, sino en forma de microondas –que no pueden ser ‘vistas’ pero sí detectadas–. La primera detección de este fondo cósmico de microondas fue realizada de forma más o menos fortuita por Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson en 1964 con una descomunal antena. Ambos fueron galardonados con el Premio Nobel de Física.

Desde entonces la comunidad investigadora ha observado estos antiquísimos fotones con satélites como COBE, WMAP o Planck, y con experimentos situados en la superficie de la Tierra. Actualmente, la observación más precisa de las anisotropías del fondo cósmico se la debemos al satélite Planck, que tras cuatro años de operación nos ha permitido tomar la fotografía más antigua del universo.

Antisotropías

Anisotropías del fondo cósmico de microondas medidas por el satélite Planck. La fotografía más antigua del universo. / ESA-Planck Collaboration.

La imagen refleja las minúsculas variaciones –del orden de las cienmilésimas de grado– que existen entre estos fotones según la dirección de la que procedan. Estas pequeñas desviaciones, conocidas como anisotropías, constituyen una fuente de información maravillosa sobre nuestro universo, en especial en sus primeros años de vida. Por ejemplo, permiten estudiar las diferencias en la densidad del plasma cósmico cuando el universo tenía trescientos ochenta mil años, o características de los neutrinos y de la materia oscura ligadas con las propiedades estadísticas de dichas anisotropías, tareas que llevamos a cabo en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, centro mixto del CSIC y la Universidad de Valencia) con datos preliminares obtenidos por el satélite Planck.

 

* Pablo Fernández de Salas es investigador en el Instituto de Física Corpuscular (centro mixto del CSIC y la Universidad de Valencia).

¿Qué peligros entraña para el cuerpo humano un viaje a Marte?

Por Juan Ángel Vaquerizo (CSIC)*

Cada vez resulta más evidente que en un futuro no muy lejano el ser humano acometerá definitivamente la conquista del espacio y la exploración de otros planetas y lunas. Las agencias espaciales de todo el mundo llevan décadas desarrollando programas de exploración robótica del Sistema Solar y, desde hace ya unos años, están planificando el siguiente paso en la conquista del espacio: los viajes humanos de exploración planetaria.

De todos los posibles objetivos, el planeta Marte es el favorito. Su cercanía y la posibilidad de vida presente o pasada en el planeta rojo lo convierten en un destino irresistible para la ciencia, e incluso ya se empieza a pensar en Marte como en un segundo hogar para la raza humana, llegado el momento. 

Pero llevar seres humanos a Marte o a cualquier otro destino del Sistema Solar entraña sus riesgos, derivados de los efectos que el espacio tiene sobre el cuerpo humano. Nuestra fisiología está adaptada a las condiciones de la Tierra, de modo que cualquier cambio tiene sus consecuencias a nivel anatómico. La diferencia fundamental es la situación de microgravedad que se sufre durante los viajes espaciales.

¿Qué entendemos por microgravedad? El término es un poco extraño. ¿Nos referimos a que la gravedad es muy pequeña, de ahí lo de ‘micro’? ¿Tiene algo que ver con lo que se denomina ingravidez, que sería, literalmente, ausencia de gravedad? Pues bien, el término microgravedad se usa para describir la situación en la que están los astronautas en una nave espacial que orbita alrededor de la Tierra. No se trata de una situación de ausencia de gravedad, pues los astronautas están orbitando y, por lo tanto, siguen siendo atraídos por el planeta, así que debemos desterrar el término ingravidez. Es una situación de caída libre “controlada”: los astronautas se desplazan a gran velocidad en su órbita alrededor de la Tierra (en concreto a unos 28.000 km/h), lo que hace que caigan continuamente, sin llegar a tocar tierra. El efecto es el de una caída libre continua de la nave espacial y de todo lo que contiene en su interior, astronautas incluidos. Por este motivo todo parece flotar dentro de la nave, y por eso deben tomarse medidas para que los objetos estén “sujetos” en todo momento.

Un viaje interplanetario es muy similar en sus efectos sobre el cuerpo humano a una estancia prolongada en microgravedad en una estación espacial orbital como la ISS (Estación Espacial Internacional, de sus siglas en inglés). La experiencia obtenida desde los años 70 del siglo pasado a partir de las numerosas estancias de astronautas en las sucesivas estaciones espaciales orbitales, ha permitido estudiar que le sucede al cuerpo humano.

Así pues, si alguien está pensando en embarcarse hacia Marte ¿cuáles son los riesgos físicos a los que se expone?

NASA/NSBRI

Mareos y vómitos

El oído interno y los órganos del equilibrio funcionan como un acelerómetro que indican al cuerpo si la persona está en movimiento o en reposo, si está de pie o tumbada. Pero en el espacio, sin una fuerza que “tire hacia abajo”, ese mecanismo no funciona. Esto provoca que cuatro de cada cinco astronautas sufran mareos en las primeras 24-48 horas en microgravedad, normalmente acompañados de pérdida de apetito y vómitos.

El líquido se sube a la cabeza

A través del cuerpo se mueve una gran cantidad de fluidos. En la Tierra, esos líquidos tienden a acumularse en las piernas y los pies, pero en microgravedad los fluidos comienzan a distribuirse de manera uniforme por todo el cuerpo, desplazándose desde la parte inferior hacia la parte superior. El resultado de esta redistribución de los fluidos es que la cara tiende a hincharse y las piernas adelgazan. Pero no se trata simplemente de un cambio en el aspecto. La acumulación de fluidos en la cabeza puede ocasionar un aumento en la presión intracraneal y en la del nervio óptico, y por tanto afectar a la agudeza visual. También nos hace menos sedientos, embota el sentido del gusto y causa una sensación de “nariz tapada” similar a las que producen las alergias. Generalmente cuando los astronautas regresan a la Tierra, los fluidos se redistribuyen de nuevo y estos problemas tienden a mejorar.

Atrofia muscular y pérdida de masa ósea

En microgravedad, los huesos y los músculos ya no tienen que soportar el peso del cuerpo, por lo que se debilitan. Sin peso, el cuerpo empieza a sufrir atrofia muscular y pérdida de densidad ósea. En microgravedad, los músculos que trabajan para mantenernos erguidos pueden llegar a perder hasta un 20% de su masa, y la masa muscular total puede reducirse hasta un 5% semanal. Según los datos, un astronauta puede perder, en un mes en el espacio, la misma cantidad de masa ósea (alrededor de un 1%) que una persona que sufre osteoporosis a lo largo de un año. Esta pérdida provoca un aumento del nivel de calcio en la sangre, lo que, a su vez y junto con la propensión a la deshidratación, conduce a un mayor riesgo de desarrollar cálculos renales. Para evitar todo esto, los astronautas consumen vitamina D y realizan dos horas al día de actividad física intensa, lo que, además de contrarrestar la pérdida ósea y la atrofia muscular, les ayuda “a tener los pies en la tierra”.

El corazón se hace pequeño

Los astronautas también experimentan pérdida de volumen de sangre, debilitamiento en el sistema inmunitario y falta de condición física cardiovascular, ya que flotan sin esfuerzo alguno y el corazón bombea la sangre con mucha mayor facilidad, lo que hace que se debilite y disminuya su tamaño.

Radiación diez veces mayor

Además, no se puede olvidar el efecto de la radiación en el cuerpo humano. En la Tierra el campo magnético funciona como una protección natural contra la radiación de alta energía. La ISS cuenta con una protección artificial diseñada para proteger a los astronautas de la radiación. Aun así, los astronautas siguen estando expuestos a un nivel de radiación diez veces mayor del que estarían en tierra. Los sistemas de protección limitan los riesgos, pero un hipotético viaje a Marte expondría a los astronautas tanto a la radiación de alta energía como a los rayos cósmicos dañinos. Sin una protección adecuada, aumentaría el riesgo de cáncer, podrían sufrir enfermedades por efecto de la radiación, se alterarían las funciones cognitivas y motoras, e incluso la exposición reiterada a la radiación podría llegar a provocar cataratas y enfermedades cardíacas y circulatorias.

Hay que trabajar después de flotar

Por último, habría que tener en cuenta el hecho del aterrizaje en el suelo marciano después de experimentar microgravedad durante un largo periodo de tiempo. La tripulación de una hipotética misión a Marte tendría que ser capaz de comenzar a trabajar justo después del aterrizaje. A pesar de que Marte tiene sólo un tercio de la gravedad terrestre, los astronautas tendrían que realizar un ajuste a la nueva situación después haber estado flotando durante varios meses. Por ejemplo, en microgravedad se pierde la referencia de lo que pesan las cosas, de modo que hay que estar atento cuando uno está de nuevo en la superficie de un planeta, porque los objetos “vuelven a pesar”.

En definitiva, a pesar de que nuestros cuerpos no fueron hechos para vivir en el espacio, el conocimiento adquirido hasta el momento nos muestra que el cuerpo humano es capaz de adaptarse a situaciones diversas y adversas, lo que nos permitirá sin duda superar esta última frontera, necesaria para acometer la conquista del espacio.

El rumbo está marcado: Marte nos espera. Y lo mejor de todo es que ya hemos iniciado el camino: el primer ser humano que pisará la superficie marciana ya ha nacido y puede estar leyendo estas líneas.

 

Juan Ángel Vaquerizo es el responsable de la Unidad de Cultura Científica del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA). Este centro colabora con la misión marciana InSight de NASA, en la que viaja a bordo el instrumento TWINS desarrollado en el CAB. El lanzamiento a Marte de la misión se realizará el próximo sábado, 5 de mayo, y se podrá seguir en directo a través de NASA TV a partir de las 13:05 horas, hora peninsular española.

 

¿Qué tiene que ver la gravedad con la vida en el universo?

Por Carlos Barceló Serón (CSIC)*

La gravitación, el fenómeno por el cual los objetos con masa se atraen entre sí, parece estar detrás de la vitalidad que muestra el universo, es decir, de su capacidad para generar vida.

Remolinos de polvo interestelar en la nebulosa del Águila captados por el telescopio Hubble. Son conocidos como los “pilares de la creación” de la nebulosa, por ser un lugar donde nacen estrellas. / NASA-ESA.

Así ocurre porque la vida tal como la conocemos requiere para su existencia de una gran variedad de elementos químicos. Para que esta complejidad química se haya producido, fue necesario formar primero un ecosistema de estrellas. Es en estos inmensos y potentes hornos donde se generaron los elementos químicos complejos (todos salvo los elementos primordiales generados en fases del universo temprano); incluido el carbono, que es fundamental en los compuestos orgánicos. Es más, algunos elementos pesados solo pudieron formarse en explosiones de tipo nova, supernova o en las colisiones de estrellas de neutrones.

Esto quiere decir que únicamente un medio suficientemente procesado por el nacimiento y muerte de generaciones de estrellas es un terreno abonado para la vida. Y la fuerza suprema responsable de la formación de estrellas es la gravedad. Es ella la que tiende a compactar la materia, aumentando su densidad hasta permitir las reacciones termonucleares responsables del enriquecimiento químico.

Sin embargo, existe otro aspecto todavía más importante que relaciona biología y gravedad, considerada una de las cuatro interacciones físicas fundamentales. Es el hecho de que la gravedad, a través de la generación de estrellas, abre una puerta entrópica en el universo.

¿Qué quiere decir esto? Para entenderlo, hay que saber que la entropía es un concepto fundamental en física de sistemas complejos (gases, fluidos, etc., en general, sistemas con muchos componentes). En la descripción propuesta por Ludwig Boltzmann, la entropía de un sistema es una medida de cómo de ordinaria es la configuración en la que se encuentra entre todas las configuraciones que el sistema podría adoptar. Todos los sistemas físicos conocidos satisfacen la segunda ley de la termodinámica, la cual nos dice que todo sistema evoluciona de lo singular a lo ordinario, es decir, que su entropía y su desorden siempre aumentan.

Restos de una explosión estelar en la nebulosa de Orión. /ALMA (ESO-NAOJ-NRAO), J. Bally-H. Drass et al., via Wikimedia Commons.

Sin embargo, la evolución biológica parece ir a primera vista en contra de esta ley, ya que aparentemente produce de forma progresiva estructuras más organizadas, más singulares. No obstante, esta violación es solo una apariencia y, de hecho, la segunda ley de la termodinámica no se vulnera aquí tampoco. Lo que sucede es que cada disminución de entropía de un sistema vivo se ve compensada con aumentos de entropía en otras partes del sistema total. Nosotros y todos los seres vivos consumimos energía empaquetada de forma singular para devolverla al sistema en forma ordinaria. Al contrario de la visión popular, no funcionamos a base de consumir energía como si de hacerla desaparecer se tratara; nuestros procesos vitales conservan la cantidad de energía. Funcionamos a base de desorganizar la energía. Para poder hacer esto necesitamos que haya fuentes de energía susceptibles de ser desorganizadas. Y un foco caliente –una estrella– en un universo frío proporciona precisamente esta situación.

Todo apunta a que el universo comenzó su andadura a partir de un estado extremadamente singular y que este hecho ha permitido que en la actualidad contenga tal riqueza estructural. Aunque la conexión exacta todavía se nos escape, deberíamos retener la idea de que la gravedad guarda la clave de lo que podría ser el más singular de todos los hechos: el nacimiento entrópico del universo.

 

* Carlos Barceló Serón es investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía, autor del libro de divulgación La gravedad (CSIC-Catarata) e impulsor del proyecto audiovisual ‘Territorio gravedad’.

La feria Ciencia en el Barrio reúne a 500 adolescentes para divulgar la ciencia

Por Mar Gulis (CSIC)

Abderrahim y Anás salen a explicar una estratigrafía arqueológica que acaban de realizar en su instituto para entender las huellas del tiempo en el paisaje. Una investigadora del CSIC, María Ruiz del Árbol, les ha explicado cómo hacerlo previamente. Estamos en el Instituto de Educación Secundaria (IES) María Rodrigo, en el Ensanche de Vallecas, y es la primera vez que reciben una visita de este tipo. Sus profesores y el director del IES no salen de su asombro; estos chicos no se implican en actividades académicas y menos científicas. Hasta que cambia su contexto de aprendizaje.

Motivar y generar curiosidad es uno de los objetivos de Ciencia en el Barrio, un proyecto del CSIC que, con el apoyo de la FECYT, trata de llevar actividades de divulgación científica a distritos de Madrid que no contaban con esta oferta. Este viernes, 16 de marzo, estudiantes procedentes de Usera, Carabanchel, Villaverde, Puente de Vallecas, Hortaleza y San Blas-Canillejas replican los talleres realizados previamente con personal investigador del CSIC en sus Institutos de Educación Secundaria (IES) en la Feria Ciencia en el Barrio, en el IES Arcipreste de Hita, en Entrevías, convirtiéndose así en divulgadoras y divulgadores por un día.

A las 10.00 de la mañana, el salón de actos del Arcipreste era un hervidero. Cerca de 500 adolescentes procedentes de nueve institutos madrileños deambulaban de un lado a otro buscando un stand, probando microscopios, preparando el material para hacer una extracción de ADN, ordenando los utensilios para hacer una cata de chocolate…La oferta de la feria es sumamente variada: hasta las 14.00, sus protagonistas van a acercarse a la ciencia a través de experimentos sobre los orígenes de la vida en el universo, la microelectrónica o la nanotecnología; y también mediante  talleres para aprender matemáticas con la vida de las abejas, ‘cocinar’ con polímeros, realizar catas de chocolates, pruebas olfativas o aplicar conocimientos arqueológicos al barrio.

Desde 2016, el Área de Cultura Científica del CSIC ha organizado en cada uno de los institutos participantes talleres experimentales, conferencias, clubes de lectura, y exposiciones sobre temas de actualidad científica, además de visitas guiadas a centros de investigación punteros. El programa está dirigido a estudiantes de 4º de la ESO, pero el resto del alumnado y la comunidad educativa y vecinal también pueden participar en algunas de las actividades.

Ciencia en el Barrio constituye una iniciativa pionera en la ciudad. Hasta el momento más de 2.500 personas han participado en un centenar de actividades que han permitido desmontar ideas falsas sobre las y los científicos, favorecer el contacto directo entre los jóvenes y el personal investigador, así como reforzar vocaciones científicas e inspirar otras nuevas.

¿Quieres una dosis de humor científico? ‘Ciencia en Navidad’ te espera este 22 de diciembre

Por Mar Gulis (CSIC)

Se abre el telón. Dos científicos comienzan una disertación acerca de si es posible la vida extraterrestre. Pero nada es lo que parece… Así comienza la cuarta edición de ‘Ciencia en Navidad’, un evento con el que el CSIC quiere celebrar estas fiestas apostando por el lado más lúdico de la ciencia.

Bajo el título ‘2017: una odisea llegar hasta aquí’, humor, espectáculo y astrobiología convergerán en una representación que tendrá lugar el próximo 22 de diciembre en la sede central del CSIC (C/ Serrano, 117), a las 18.00 horas. Sobre las tablas, el biólogo molecular Óscar Huertas, junto al ingeniero electrónico Miguel Abril, el astrofísico Manuel González y el investigador y divulgador Emilio García, los tres últimos del Instituto de Astrofísica de Andalucía del Consejo, protagonizarán desternillantes diálogos sobre el origen de la vida en el universo. Durante la representación, los asistentes incluso recibirán la visita de dos extraterrestres enviados a la Tierra con la misión de exterminar a la especie humana.

 

Con ‘2017: una odisea llegar hasta aquí’, que se dirige a un público mayor de 8 años, el CSIC se propone ofrecer una actividad de divulgación para toda la familia durante el periodo navideño. Y una vez más, la clave de ‘Ciencia en Navidad’ está en la utilización de formatos alternativos para acercar a la sociedad temas complejos. Esta vez, el reto es seducir a personas de diferentes edades y perfiles con contenidos relacionados con la astrobiología.

“La ciencia está haciendo cosas para averiguar si existe vida extraterrestre inteligente. No os podéis perder esta charla, ¡puede cambiar vuestras vidas!”, dicen los artífices de la propuesta. La entrada es libre y gratuita hasta completar aforo, así que ya tenéis plan para este viernes.

¿Te inspiran la fotografía y la ciencia? Participa en #FOTCIENCIA

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Te gusta la fotografía? ¿La ciencia y la tecnología disparan tu creatividad? Pues estamos esperando tus propuestas. FOTCIENCIA es una iniciativa que celebra su 15ª edición y que seleccionará las mejores imágenes de ciencia del año para conformar un catálogo y una exposición itinerante. La muestra resultante recorrerá una veintena de museos y centros culturales de España en 2018. Las fotografías pueden presentarse hasta el próximo 14 de diciembre de 2017 a las 14:00 horas.

Las imágenes deben estar relacionadas con la investigación científica o sus aplicaciones, y pueden reflejar aspectos como el objeto de estudio de la investigación, las personas que la realizan, su instrumentación e instalaciones, los resultados del avance científico, etc. Para participar es necesario presentar las fotografías en formato digital a través de un formulario disponible en la página web www.fotciencia.es, junto con un texto que permita interpretarlas. El jurado valorará tanto la imagen –su calidad técnica, originalidad y valor estético– como la claridad de la explicación aportada por el autor o autora.

En esta iniciativa puede participar cualquier persona mayor de edad que presente fotografías propias que no hayan sido seleccionadas en procesos similares. Pero también hay una modalidad, ‘La ciencia en el aula’, dirigida al alumnado de centros educativos y de formación profesional, que pueden participar a través de sus profesores y profesoras.

 

Vídeo con las imágenes seleccionadas en la pasada edición de FOTCIENCIA (2016).

 

Las propuestas se pueden presentar a una de las siguientes modalidades:

  • Micro, cuando la dimensión real del objeto fotografiado sea menor o igual a 1 milímetro o la imagen haya sido obtenida mediante un instrumento de micrografía (óptica o electrónica) o técnicas de difracción.
  • General, cuando la dimensión real del objeto fotografiado sea mayor de 1 milímetro.

Además, los autores y autoras también pueden adscribir su imagen a otras modalidades específicas, como ‘Agricultura sostenible’ ‘Alimentación y nutrición’, que cuentan con el apoyo de dos centros del CSIC: el Instituto de Agricultura Sostenible (IAS) y el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA).

Las dos mejores imágenes de la categoría General y las dos mejores imágenes de la categoría Micro, según los criterios mencionados anteriormente, serán remuneradas con una cantidad de 1.500€ cada una. En las demás modalidades, se seleccionará una foto que recibirá 600€.

La organización hará una selección adicional de fotografías para incluirlas en el catálogo y en la exposición itinerante, que se prestará gratuitamente a las entidades que la soliciten. Todas las fotos presentadas pasarán a formar parte de la galería de imágenes de la web de FOTCIENCIA.

FOTCIENCIA es una iniciativa organizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), con la colaboración de la Fundación Jesús Serra.

Toda la información y normas de participación están disponibles en www.fotciencia.es

 

Semana de la Ciencia del CSIC: viajar al pasado, hacer catas científicas y más

Por Mar Gulis (CSIC)

Viajar al pasado a través de los restos orgánicos de un yacimiento navarro (Instituto de Ciencias de la Vid y el Vino), aprender sobre los caballitos de mar (Instituto de Investigaciones Marinas) o realizar catas catas de queso para conocer sus propiedades nutricionales (Instituto de Productos Lácteos de Asturias) son tres de las 331 actividades con las que el CSIC abre este año la Semana de la Ciencia. A través de los más de 81 centros de investigación participantes, esta iniciativa, organizada con apoyo de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), ofrecerá propuestas para todos los públicos en torno a diversas áreas del conocimiento.

Muchas de las actividades de la Semana de la Ciencia del CSIC han sido diseñadas para que el público asuma un papel activo e interactúe con el personal investigador.

Las actividades, gratuitas y dirigidas al público general, se presentan en formatos clásicos, como exposiciones, rutas científicas o conferencias, y en otros más novedosos, como degustaciones, cafés científicos, concursos o los innumerables talleres diseñados para que el público interactúe con la ciencia. Así, ‘Convierte tu móvil en un microscopio’, organizada por el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla, el taller ‘Experimenta con partículas’, del Centro Nacional de Aceleradores, o ‘Iluminación estroboscópica’, una iniciativa del Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión, reflejan la vertiente práctica de la Semana de la Ciencia.

En esta edición, el CSIC estrena ‘Ciencia de Tomo y Lomo’, una aventura conjunta entre investigación y librerías en Madrid. Además, el consejo también ha incorporado la ciencia ciudadana a su programación, a través de iniciativas como ‘Plásticos 0 en la playa’, un taller del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados. El objetivo en este caso es que la propia sociedad recabe datos valiosos para evaluar los efectos de los residuos marinos sobre los ecosistemas costeros.

El pasado 2 de noviembre arrancó la cita anual con la divulgación científica en muchas comunidades autónomas. En la mayoría de ellas, la Semana de la Ciencia se prolongará hasta finales de mes. ¡Consulta la programación y participa!

Ciencia en el Barrio: un proyecto para la igualdad de oportunidades

Por Mar Gulis (CSIC)

Según la última encuesta de Percepción social de la ciencia de la FECYT, cerca de un 5% de ciudadanas y ciudadanos participan en actividades de divulgación científica durante la Semana de la Ciencia y la Tecnología y hasta un 16% visita al menos una vez al año algún museo de ciencia. La mayoría de las participantes son personas que ya tienen un interés previo, muchas de ellas incluso son asiduas y otras constituyen lo que se conoce como público cautivo: alumnas y alumnos que asisten a actividades organizadas por sus centros escolares durante la jornada escolar. Incluso en estos casos, este público cautivo pertenece a institutos de secundaria habituales en las actividades que inundan cada año nuestras ciudades. La dificultad está en llegar a aquellas personas que no solo no acuden sino que ni siquiera conocen estas iniciativas.

‘Ciencia en el Barrio. Divulgación científica para el desarrollo social y la igualdad de oportunidades’ es un proyecto que busca cubrir esta laguna y facilitar el acceso a las actividades de divulgación científica a segmentos de la población que por sus características socioeconómicas hasta ahora no participaban de ellas. La iniciativa, puesta en marcha por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y que cuenta con el apoyo económico de la FECYT, se está desarrollando en cinco distritos de Madrid: Puente de Vallecas, Hortaleza, Carabanchel, Villaverde y San Blas. En ellos, a través de la colaboración de seis Institutos de Educación Secundaria de la red pública, el CSIC ha organizado cerca de medio centenar de actividades sobre temas de actualidad científica con diferentes formatos: talleres experimentales, conferencias, clubes de lectura, exposiciones y visitas guiadas a centros de investigación punteros. En su fase piloto han participado más de un millar de estudiantes de 4º de la ESO, nivel en el que el alumnado aún no ha tenido que elegir de forma definitiva el itinerario docente con la clásica separación de letras y ciencias. El resto de alumnas y alumnos del centro, así como las comunidades educativa y vecinal, también pueden participar en algunas de las actividades.

Ciencia en el Barrio

Durante un año, las chicas y los chicos han tenido la oportunidad de hablar de tú a tú con el personal investigador y técnico del CSIC; desmontar mitos y estereotipos sobre la ciencia; hacer preguntas y experimentar con todos sus sentidos. Catas de chocolate, talleres de cocina macromolecular, charlas sobre las aplicaciones de la luz o sobre cómo se forman las ideas, son algunas de las actividades en las que han participado. También han dialogado con los autores en clubes de lectura sobre libros de temas tan diversos como los neandertales, los robots o la vida de Alan Turing.

Y han sabido aprovechar la oportunidad. Han preguntado y debatido hasta dejar pasar el tiempo del recreo y alargar las horas programadas inicialmente para las actividades.

En la nueva etapa del proyecto, que comenzará este próximo abril, el CSIC aumentará el número de institutos y estudiantes implicados y fomentará la participación de las vecinas y vecinos de los distritos. Una de las principales novedades será la organización de una feria de divulgación científica en la que un grupo de chicas y chicos explicarán a otros estudiantes, familiares y vecinos los experimentos desarrollados en sus aulas con la tutela del CSIC.  Esperemos que sea la primera de muchas ferias.