¿Alguna vez has querido viajar a otros mundos y descubrir que hay más allá de tus fronteras? ¿Quieres conocer lugares que ni siquiera imaginarias que existen? Para esto no hace falta trabajar en la NASA ni salir de nuestra atmósfera, porque en nuestro planeta tenemos lugares que parecen sacados de otro planeta, lugares que en cuanto veas las imágenes no creerás que pertenecen a la Tierra. Te traigo algunos de ellos.

Lago Natron, Tanzania

Dicen que en este lago los animales se convertían en piedra, pero ¿es cierta esta leyenda?  Este lago de agua salada y sin salida al mar,  está ubicado en la región oriental del continente africano, más precisamente, en la frontera entre Kenia y Tanzania, sobre el Gran Valle del Rift. Este lago es de los más calmados de áfrica pero al estar cerca del estratovolcán Ol Doinyo Lengai, muchos de sus compuestos son químicos.

Imagen: discoverytumundo.blogspot.com

Desde este lago se suelen extraer distintos tipos de sales de cloro, sodio y magnesio. Sus aguas alcalinas tienen un increíble pH de 10.5 y puede provocar serias quemaduras en la piel y en los ojos de los animales que allí se acercan y que, lógicamente, aún no han logrado adaptarse.  El carbonato de sodio, uno de los compuestos químicos que más abunda en el lago, es justamente uno de los que más se empleaban en el Antiguo Egipto para la momificación, actuando como un conservante muy eficaz.

Monte Roraima, Venezuela

Existe un mundo perdido y está en Venezuela. Este lugar es uno de los lugares más antiguos de la corteza terrestre y precisamente a Arthur Conan Doyle le sirvió de inspiración para su novela “El mundo perdido”. Esta meseta tan extensa está sobre la sabana tropical venezolana en el Parque Nacional de Canaima. Tiene 31 kilómetros cuadrados de superficie y está rodeada de acantilados verticales de 400 metros de caída.

Imagen: www.hike-venezuela.com

imagen: www.dailymail.co.uk

Lago Spotted, Canadá

El conocido como Lago Manchado es una de las atracciones naturales conocidas de Canadá. Esta a unos 100 kilómetros al este de Vancouver y muy cerca de la frontera con Estados Unidos y debe su particular aspecto a la alta concentración de minerales tan diferentes, como sulfato de magnesio, calcio y sulfatos de sodio. Sin embargo es en verano, cuando el sol evapora parte de su agua y su imagen es francamente espectacular.

Imagen: papo-viagem.blogspot.com

Imagen: www.jardimdomundo.com

Volcan Mutnovsky, Rusia

Esta cueva parece sacada de un cuento. Descubierta hace pocos años, en 2012, en una expedición en la Península de Kamchatka, en Siberia, fue excavada en el hielo glaciar por un río de aguas termales del volcán Mutnovsky y posiblemente en la actualidad ya no exista por haberse derretido. Sin embargo, merece la pena disfrutar de estos momentos que la naturaleza, tan caprichosamente, nos brinda.

Imagen: Denis Budko

Imagen: Mikhail Zelensky

Imagen: Natalia Balentsova

Badab-e-Surt, Irán

Ahora que llega el veranito apetecen los baños en sitios naturales. Badab-e Surt es un sitio natural en la provincia de Mazandaran en el norte de Irán. Se compone de una serie de formaciones escalonadas (terrazas de travertino) que se ha creado a lo largo de miles de años.

Badab-e Surt son dos manantiales de aguas minerales con diferentes características naturales, situados a 1840 metros de altitud. El primer manantial contiene agua muy salada que se reúne en una pequeña piscina natural y su agua se considera que tiene efectos medicinales, especialmente como cura para el reumatismo y algunos tipos de enfermedades de la piel. El segundo manantial tiene un sabor amargo y es predominantemente naranja debido a los grandes sedimentos de óxido de hierro en su salida.

Imagen: blog.ideales.gr

Caño Cristales, Serrania de la Macarena, Colombia

Dicen de él que es el río más hermoso del mundo, y nosotros desde luego no vamos a desmentirlo. También dicen de él que es un río de cinco colores y es que, ubicado en la sierra de La macarena en el departamento de Meta en Colombia, está lleno de pozas, saltos y cascadas además de tonalidades que van del rojo, al amarillo pasando por el verde, azul y negro.

Imagen: www.cano-cristales.com

Lago Baikal, Rusia

Este lago es el lago más grande de agua dulce del planeta, de hecho contiene el 20% de las aguas continentales no heladas. Un solo lago alberga casi un cuarto de las reservas mundiales de agua dulce.  Si este lago se vaciará por completo, se tardaría aproximadamente un año en volver a llenarlo uniendo todos los ríos del planeta, incluyendo el Nilo y el Amazonas.

Imagen: www.mundologia.es

Geiser Fly, Nevada, Estados Unidos

Esta maravilla es casi casi natural. En 1916 en Nevada, un grupo de hombres decidió perforar el terreno para encontrar agua para los cultivos y los animales. Efectivamente dieron con el agua, pero con una termal de más de 200 grados centígrados.

Este géiser improvisado no cesó su actividad y, gracias al carbonato cálcico que el agua termal lleva disuelta, empezó a formar un sistema de conos y toda una serie de estructuras en forma de terrazas y piscinas de una gran belleza que destacan por sus vivos colores. Colores extraordinariamente fotogénicos fruto del carbonato depositado y de las bacterias y algas termófilas (amantes del agua caliente) que viven alrededor.

Lo malo es que el geiser no tiene una entrada abierta al público, ya que pertenece a un rancho privado llamado “Fly Ranch”.

Pamukkale, Turquía

Impresionante esta cascada blanca en Turquía, que es en realidad un travertino, pero blanco. En Pamukkale podremos disfrutar de uno de esos lugares cuyo curioso origen natural, singularidad y belleza hacen que su visita sea obligada cuando se viaja a Turquía.

Imagen: www.wanderlustturkey.com

Son en realidad depósitos de calcio que han formado aguas termales naturales en una extensión de nada más y anda menos que 300 km2. El agua circulante por la superficie se encuentra a más de 35º C, motivo por el que los baños termales de Pamukkale son conocidos desde la antigüedad.

Calzada de los Gigantes, Irlanda del Norte

Uno de los fenómenos geológicos más singulares de la naturaleza, la conocida como la Calzada del Gigante, formada por varias de cenas de miles de columnas de basalto algunas con más de diez metros de altura y casi todas hexagonales. ¡No os la perdáis!

Si te han gustado estas escapadas tan originales, puedes descubrir muchas más en mi cuenta de Twitter: @EscapadasTiempo

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Los viejos vestigios de lo que fue aún perduran y son la huella de aquel mundo que consiguió una cultura increíble

A partir del mundo Clásico

La Ciencia comenzó en la Grecia antigua clásica, y ahí es donde podemos comenzar a seguir de la pista que nos conduce hasta nuestras ideas actuales sobre la energía de la vida. Los griegos fueron unos pensadores asombrosamente creativos. Realmente es casi imposible describir claramente lo que los griegos pensaban sobre cualquier tema, porque siempre pensaban de manera muy diferente sobre la misma cosa, nunca estaban satisfechos y conjeturaban diferentes perspectivas que podrían ser, y sobre las mismas cosas discutían, siendo la mayoría sus posturas contradictorias, todos perseguían la verdad que esconde la Naturaleza y les llamaban filósofos naturales. La diversidad de ideas enriquecía los pensamientos que, en realidad, aunque por separado, todos trataban de llegar a esa verdad desconocida.

No podemos dejarlo así y, antes de seguir, habrá que reconocer que, muchos de los conocimientos que manejaban venían de pueblos y culturas anteriores y lejanas, incluso de los sumerios y babilonios, la China, Egipto, la India, Persia…

  Filósofos naturales, alquimistas, buscadores de la verdad

 

 

 

En cierta ocasión, Leonardo Da Vinci contaba:

 

“Arrastrado por mi apasionado deseo, anhelante de ver la gran confusión de las variadas y extrañas formas creadas por la ingeniosa Naturaleza, vagué durante un tiempo entre los oscuros acantilados y llegué a la entrada de una gran caverna. Permanecí delante de ella por un tiempo, estupefacto, e ignorante de la existencia de algo semejante, con la espalda curvada y la mano izquierda apoyada en las rodillas, y protegiéndome los ojos con la derecha, con los párpados bajos y semicerrados, inclinándome a menudo de un lado y otro para ver si podía distinguer algo del interior; pero no pude por la gran oscuridad que allí había. Y después de permanecer así un rato, de pronto surgieron en mí dos sentimientos, temor y deseo; temor de la amenazante caverna oscura, y deseo de ver si había dentro algo milagroso.”

 

¡Nuestra curiosidad! Siempre desvelando misterios

A medida que se expandía a partir de su estado primordial uniforme, el universo se enfriaba. Y con las temperaturas más bajas vinieron nuevas posibilidades. La materia fue capaz de agregarse en enormes estructuras amorfas: las semillas de las galaxias actuales. Empezaron a formarse los átomos allanando el camino para la química y la formación de objetos físicos sólidos.

Comparado con los patrones actuales, el universo en dicha época era sorprendentemente homogeneo. El material cósmico estaba presente por todo el espacio con una uniformidad casi perfecta. La Temperatura era la misma en todas partes. La materia, descompuestas en sus constityentes básicos por el tremendo calor, estaba en un estado de extraordinaria simplicidad. Ningún hipotético observador hubiera podido conjeturar a partir de este estado poco prometedor que el universo estaba dotado de enormes potencialidades. Ninguna clave podía desvelar que, algunos miles de millones de años más tarde, billones de estrellas refulgentes se organizarían en miles de millones de galaxias espirales; que aparecerían planetas y cristales, nubes y océanos, montañas y glaciares; que uno de esos planetas (al menos que sepamos) sería habitado por árboles y bacterias, por elefantes y peces. Ninguna de estas cosas podía predecirse.

                                         La vida emergío hace ya unos cuatro mil millones de años

La historia de la vida en la Tierra pretende narrar los procesos por los cuales los organismos vivos han evolucionado,  desde la aparición de la vida en la Tierra, hace entre  3800 millones de años y 3500 millones de años, hasta la gran diversidad y comp`lejidad biológica presente en las diferentes formas de los organismos, su fisiología y comportamiento que conocemos en la actualidad; así como la naturaleza que, en forma de catástrofes globales, cambios climáticos o uniones y separaciones de continentes y océanos, han condicionado su desarrollo. Las similitudes entre todos los organismos actuales indican la existencia de un ancestro común universal del cual todas las especies conocidas se han diferenciado a través de los procesos de la evolución

Aquella Tierra primitiva comenzó a enfriarse y se formaron los mares y los océanos, se formó la atmósfera y se produjeron las condiciones esenciales para que pudieran surgir las primeras formas unicelulares de vida. Más tarde, con el paso de muchos eones, la vida evolucionó.

Muchos fenómenos maravillosos han emergido en el universo desde aquella época primera: agujeros negros monstruosos tan masivos como miles de millones de soles, que engullen estrellas y escupen chorros de gas; estrellas de neutrones y púlsares que giran miles de veces por segundo y cuyo material está comprimido hasta una densidad de mil millones de toneladas por centímetro cúbico; partículas subatómicas tan esquivas que podrían atravesar una capa de plomo sólido de años-luz de espesor y que, sin embargo, no dejan ninguna traza discernible; ondas gravitatorias fantasmales producidas por la colisión de dos agujeros negros que finalizan su danza de gravedad fusionando sus terribles fuerzas de densidades “infinitas”. Pese a todo, y por sorprendentes que estas cosas nos puedan parecer, el fenómeno de la vida es más notable que todas ellas en conjunto.

        ¿De dónde surgieron con su gracia y colorido, su agilidad de movimiento y su sentido de orientación?

En realidad, la Vida, no produjo ninguna alteración súbita o espectacular en la esfera cósmica. De hecho, y a juzgar por la vida en la Tierra, los cambios que han provocado han sido extraordinariamente graduales. De todas formas, una vez que la vida se inició, el universo nunca sería el mismo. De manera lenta pero segura, ha transformado el planeta Tierra. Y al ofrecer un camino a la consciencia, la inteligencia y  la tecnología, ella tiene la capacidad de cambiar el universo.

Si miramos esa Nebulosa que abre este trabajo, podemos pensar en qué materiales están ahí presentes sometidos a fuerzas de marea de estrellas jóvenes y de inusitadas energías de radiación ultravioleta que, junto con la fuerza de gravedad, conformar el lugar y hacen que se distorsionen los materiales en los que inciden parámetros que los hacen cambiar de fase y transmutarse en otros distintos de los que, en principio eran. Ahí, en esa nubes inmensas productos de explosiones supernovas, están los materiales de los que se forman nuevas estrellas y mundos que, si se sitúan en el lugar adecuado…pueden traer consigo la vida.

¡Han sido y son tantas formas de vida las que han pasado y están en la Tierra! Dicen los expertos que sólo el uno por ciento de las especies que han existido viven actualmente en nuestro planeta y, teniendo en cuenta que son millones, ¿cuántas especies han pasado por aquí?

Claro que no podemos hacer caso de todo lo que los científicos puedan decir alguna que otra vez que, en realidad, va encaminado a producir el asombro de la gente corriente, alimentar el consumo público y, sobre todo, conseguir subvenciones para nuevos proyectos. Es curioso que, la ignorancia, proporcione mejor situación para seguir investigando que la certeza, toda vez que, con la incertidumbre del qué será, se despierta la curiosidad y nos proporciona una motiviación, en cambio, la certeza nos relaja.

Está claro que debemos apoyar con fuerza el programa de Astrobiología de la NASA y de las otras naciones. Si queremos que, finalmente, se lleve a cabo un Proyecto de cierta entidad, tendremos que aunar las fuerzas y, las distintas Agencvias Espaciales del Mundo Occidental tendrán que poner sobre la mesa lo que tienen para que, de una vez por todas podamos, por ejemplo, hacer realidad una colonia terrestre en el Planeta Marte.

Todos sabemos que resolver el problema de biogenesis está en la mente de muchos. Los astrónomos consioderan que planetas como Júpiter y Saturno y, también sus lunas, son inmensos laboratorios prebióticos, en donde los pasos que trajeron la vida a la Tierra podrían estar ahora misma allí presentes y, de ahí, la enorme importancia que tendría poder investigarlos en la forma adecuada.

    ¿Qué sorpresas nos aguarda en Titán con su atmósfera y acéanos de metano?

Resolver el misterio de la biogénesis no es sólo un problema más de una larga lista de proyectos científicos indispensables. Como el origen del Universo y el origen de la Consciencia, representa algo en conjunto  mucho más profundo, puesto que pone a prueba las bases mismas de nuestra ciencia y de nuestra visión del mundo. Un descubrimiento que promete cambiar los principios mismos en los que se basa nuestra comprensión del mundo físico merece que se le de una prioridad urgente.

El mistrio del origen de la vida ha intrifado a filósofos, teólogos y científicos durante dos mil quinientos años. Durante los próximos siglos tendremos la oportunidad de ahondar más en ese misterio grandioso que es la Vida, una oportunidad dorada que no debemos, de ninguna manera desechar, ahí tendremos la oportunidad, con los nuevos medios tecnológicos y de todo tipo que vendran, los avances en el saber del mundo, la nueva manera de mirtar las cosas, la nueva física…Todo ello, nos dará la llave para abrir esa puerta durante tanto tiempo cerrada. Ahora parece un poco entrwabierta pero, no podemos conseguir que se abra de par en par para poder mirar dentro del misterio central.

Árbol filogenético mostrando la divergencia de las especies modernas de su ancestro común en el centro. Los tres dominios están coloreados de la siguiente forma; las Bacterias en azul, las Archeas en verde, y las Eucariotas en color rojo. Puede parecer mentira que a partir de estos minúsculos seres puediera comenzar la fascinante aventura de la Vida en la Tierra.

Aquellos primeros tiempos fueron duros y de una larga transición para nuestro planeta, las visitas de meteoritos, el inmenso calor de sus entrañas, la química de los materiales fabricados en las estrellas que allí estaban presentes…Todo ello, contribuyó, junto a otros muchos y complejos sucesos, fuerzas e interacciones, a que, hacde ahora unos cuatro mil millones de años, surgiera aquella primera célula replicante que, con el tiempo, nos trajo a nosotros aquí.

Los protobiontes fueron los precursores evolutivos de las primeras células procariotas. Los protobiontes se originaron por la convergencia y conjugación de microesferas de proteínas, carbohidratos, lípidos y otras substancias orgánicas encerradas por membranas lipídicas. El agua fue el factor más significativo para la configuración del endo plama de los protobiontes.

Del protoplasma vivo surgieron las primeras células

El protoplasma para mantener su forma debe renovar sus moléculas de materia. El recambio de sustancias es lo que se conoce globalmente como metabolismo. Es maravilloso poder estudiar cómo se comporta la Naturaleza para conseguir sus fines, y, en lo tocante a la vida, más bien parece que su desarrollo es algo mágico, al poder nosotros, con la inmensa carga de ignorancia que portamos, haber podido comprender que, partiendo de la “materia inerte”, se haya podido llegar hasta los pensamientos.

El protoplasma vivo que dio lugar a la aparición de aquellas primeras células replicantes origen de la vida

Como físico teórico hecho así mismo, algo ingenuo y con un enorme grado de fantasía en mis pensamientos, cuando pienso acerca de la vida a nivel molecular, la pregunta que se me viene a la mente es: ¿Cómo saben lo que tienen que hacer todos estos átomos estúpidos? La complejidad de la célula viva es inmensa, similar a la de una ciudad en cuanto al grado de su elaborada actividad. Cada molécula tiene una función específica y un lugar asignado en el esquema global, y así se manufacturan los objetos correctos. Hay mucho ir y venir en marcha. Las moléculas tienen que viajar a través de la célula para encontrarse con otras en el lugar correcto para llevar a cabo sus tareas de forma adecuada.

Todo esto sucede sin un jefe que dé órdenes a las moléculas y las dirija a sus posiciones adecuadas. Ningún supervisor controla sus actividades. Las moléculas hacen simplemente lo que las moléculas tienen que hacer, moverse ciegamente, chocar con las demás, rebotar, unirse. En el nivel de los átomos individuales, la vida es una anarquía: un caos confuso y sin propósito. Pero, de algún modo, colectivamente, estos átomos inconscientes se unen y ejecutan, a la perfección, el cometido que la Naturaleza les tiene encomendados en la danza de la vida y con una exquisita precisión.

Ya más recientemente, evolucionistas tales como el inglés Richard Dawkins, han destacado el paradigma del “gen egoista”, una imagen poderosa que pretende ilustrar la idea de que los genes son el objetivo último de la selección natural. Los teóricos como Stuart Kauffman, asociado desde hace tiempo al famoso Instituto de Santa Fe, donde los ordenadores crean la llamada vida artificial, insisten en la “autoorganización” como una propiedad fundamental de la vida.

¿Puede la ciencia llegar a explicar un proceso tan magníficamente autoorquestado? Muchos son los científicos que lo niegan al estimar que, la Naturaleza, nunca podrá ser suplantada ni tampoco descubierta en todos sus secretos que, celosamente nos esconde. Sin embargo…Tengo mis dudas. Ellos piensan que la célula viva es demasiado elaborada, demasiado complicada, para ser el producto de fuerzas ciegas solamente y, que debajo de esa aleatoriedad y de un falso azar, deben estar escondidas otras razones que no llegamos a alcanzar. La Ciencia podrá llegar a dar una buena explicación de esta o aquella característica individual, siguen diciendo ellos, pero nunca explicará la organización global, o cómo fue ensamblada la célula original por primera vez.

Sección transversal a través de un liposoma.

    = Sección captor de agua de moléculas lípidas

    = Colas repelentes de agua

 

 

                                                                                                Estromatolitos

Las «alfombras» microbianas son múltiples capas, multi-especies de colonias de bacterias y otros organismos que generalmente sólo tienen unos pocos milímetros de grosor, pero todavía contienen una amplia gama de entornos químicos, cada uno de ellos a favor de un conjunto diferente de microorganismos. Hasta cierto punto, cada alfombra forma su propia cadena alimenticia, pues los subproductos de cada grupo de microorganismos generalmente sirven de “alimento” para los grupos adyacentes.

Los estromatolitos (arriba) son pilares rechonchos construidos como alfombras microbianas que migran lentamente hacia arriba para evitar ser sofocados por los sedimentos depositados en ellos por el agua. Ha habido un intenso debate acerca de la validez de fósiles que supuestamente tienen más de 3000 millones de años, con los críticos argumentando que los llamados estromatolitos podrían haberse formado por procesos no biológicos.En 2006, otro descubrimiento de estromatolitos fue reportado en el mismo lugar de Australia, como los anteriores, en las rocas de hace 3500 millones de años.

En las modernas alfombras bajo el agua, la capa superior consiste a menudo de cianobacterias fotosintéticas  que crean un ambiente rico en oxígeno, mientras que la capa inferior es libre de oxígeno y, a menudo dominado por el sulfuro de hidrógeno emitido por los organismos que viven allí.  Se estima que la aparición de la fotosíntesis oxigénica por las bacterias en las alfombras, aumentó la productividad biológica por un factor de entre 100 y 1.000. El agente reductor utilizada por la fotosíntesis oxigénica es el agua, pues es mucho más abundante que los agentes geológicos producidos por la reducción requerida de la anterior fotosíntesis no oxigénica. A partir de este punto en adelante, la «vida» misma produce mucho más los recursos que necesita que los procesos geoquímicos. El oxígeno, en ciertos organismos, puede ser tóxico, pues éstos no están adaptados a él, así mismo, en otros organismos que sí lo están, aumenta considerablemente su eficiencia metabólica. El oxígeno se convirtió en un componente importante de la atmósfera de la Tierra alrededor de hace 2400 millones de años

 Al igual que muchas esponjas, hay cianobacterias fotosintéticas que viven dentro de sus células.

¿Cuál es el secreto de esta sorprendente organización? ¿Cómo puede ser obra de átomos estúpidos? Tomados de uno en uno, los átomos solo pueden dar empujones a sus vecinos y unirse a ellos si las circunstancias son apropiadas. Pero colectivamente consiguen ingeniosas maravillas de construcción y control, con un ajuste fino y una complejidad todavía no igualada por ninguna ingeniería humana. De algún modo la Naturaleza descubrió cómo construir intrincadas máquinas que llamamos célula viva, utilizando sólo todas las materias primas disponibles, todas en un revoltijo. Repite esta hazaña cada día en nuestros propios cuerpos, cada vez que se forma una nueva célula. Esto ya es un logro fantástico. Más notable incluso es que la Naturaleza construyó la primera célula a partir de cero. ¿Cómo lo hizo?

Una célula es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número de células que posean: si sólo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llama pluricelulares En estos últimos el número de células es variable: de unos pocos cientos, como en algunos nematodos, a cientos de billones (10¹⁴), como en el caso del ser humano.. Las células suelen poseer un tamaño de 10 μm y una masa de 1 ng, si bien existen células mucho mayores.

Algunas veces he pensado que el secreto de la vida puede proceder de sus propiedades de información; un organismo es un completo sistema de procesos de información. La complejidad y la información pueden ser iluminadas por la disciplina de la termodinámica. La vida es tan siroprendente que, de algún modo, debe haber piodido sortear las leyes de la termodinámica. En particular, la segunda ley que puede considerar como la más fundamental de todas las leyes de la naturaleza, describe una tendencia hacia la desintegración y la degeneración que la vida, ¡claramente evita!

¿Cómo es posible tal cosa?

Si alguno de ustedes sabe contestar esa pregunta…que nos lo exponga, así sabremos un poco más.

emilio silvera

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Seguramente, como hemos podido ver en una película de ciencia ficción, llegará un día en el que, podremos entrar en una inmensa habitación de hologramas,  en la que, previa elección de la  programación adecuada, todo se transformará en un “mundo ficticio” que, lo mismo podrá ser una playa luminosa con arena dorada, una Selva tropical o un desierto, dependiendo de los gustos del usuario.

Si repasamos la historia de la ciencia, seguramente encontraremos muchos motivos para el optimismo. Witten (el Físico de la Teoría M),  está convencido de que la ciencia será algún día capaz de sondear hasta las energías de Planck. Como ya he contado en otras ocasiones, él dijo:

“No siempre es tan fácil decir cuáles son las preguntas fáciles y cuáles las difíciles. En el siglo XIX, la pregunta de por qué el agua hierve a 100 grados era desesperadamente inaccesible. Si usted hubiera dicho a un físico del siglo XIX que hacia el siglo XX sería capaz de calcularlo, le habría parecido un cuento de hadas… La teoría cuántica de campos es tan difícil que nadie la creyó completamente durante 25 años.”

 

 

 

En su opinión, las buenas ideas siempre se verifican. Los ejemplos son innumerables: la gravedad de Newton, el campo eléctrico de Faraday y el electromagnetismo de Maxwell, la teoría de la relatividad de Einstein en sus dos versiones y su demostración del efecto fotoeléctrico, la teoría del electrón de Paul Dirac, el principio de incertidumbre de Heisenberg, la función de ondas de Schrödinger, el Principio de exclusión de Pauli para los fermiones y tantos otros. Algunos de los físicos teóricos más famosos, sin embargo, protestaban de tanto empeño en la experimentación. El astrónomo arthur Eddington se cuestionaba incluso si los científicos no estaban forzando las cosas cuando insistían en que todo debería ser verificado.

Sin embargo, muchos son los ejemplos de un ingenio superior que nos llevaron a desvelar secretos de la Naturaleza que estaban profundamente escondidos, y, el trabajo de Dirac en relación al electrón, es una buena muestra de ese ingenio humano que, de vez en cuando vemos florecer.

Siendo m la masa en reposo del electrón, c la velocidad de la luz,  p el operador de momento, la constante reducida de Planck,  x y t las coordenadas del espacio y el tiempo,  respectivamente; y ψ (x, t) una función de onda de cuatro componentes. La función de onda ha de ser formulada como un espinor (objeto matemático similar a un vectorque cambia de signo con una rotación de 2π descubierto por Pauli y Dirac) de cuatro componentes, y no como un simple escalar,  debido a los requerimientos de la relatividad especial. Los α son operadores lineales que gobiernan la función de onda, escritos como una matriz y son matrices de 4×4 conocidas como matrices de Dirac.

“Es una ecuación muy poderosa por lo que significa y su papel en la historia de la física del siglo XX”.

La ecuación fue descubierta a finales de los años 20 por el físico Paul Dirac, y juntó dos de las ideas más importantes de la ciencia: la mecánica cuántica, que describe el comportamiento de objetos muy pequeños; y la teoría especial de Einstein de la relatividad, que describe el comportamiento de objetos en movimiento rápido.

Por lo tanto, la ecuación de Dirac describe cómo las partículas como electrones se comportan cuando viajan a casi la velocidad de la luz.

El premio Nobel Paul dirac incluso llegó a decir de forma más categórica: “Es más importante tener belleza en las ecuaciones que tener experimentos que se ajusten a ellas“, o en palabras del físico John Ellis del CERN, “Como decía en una envoltura de caramelos que abrí hace algunos años, «Es sólo el optimista el que consigue algo en este mundo».“

Yo, como todos ustedes, un hombre normal y corriente de la calle, escucho a unos y a otros, después pienso en lo que dicen y en los argumentos y motivaciones que les han llevado a sus respectivos convencimientos, y finalmente, también decido según mis propios criterios mi opinión, que no obligatoriamente coincidirá con alguna de esas opiniones, y que en algún caso, hasta me permito emitirla.

Niveles de aumento de la materia:

1. Materia.
2. Estructura molecular.
3. Átomos.
4. Electrones.
5. Quarks.
6. ¿Cuerdas.?

Suponiendo que algún físico brillante nos resuelva la teoría de campos de cuerdas y derive las propiedades conocidas de nuestro universo, con un poco de suerte, podría ocurrir en este mismo siglo, lo que no estaría nada mal considerando las dificultades de la empresa. El problema fundamental es que estamos obligando a la teoría de cuerdas a responder preguntas sobre energías cotidianas, cuando su “ámbito natural” está en la energía de Planck. Esta fabulosa energía fue liberada sólo en el propio instante de la creación, lo que quiere decir que la teoría de supercuerdas es naturalmente una teoría de la creación.

         Las primeras observaciones realizadas por Planck | ESA y Axel Mellinger.

Fuimos capaces de predecir que el Big Bang produjo un “eco” cósmico reverberando en el universo y que podría ser mesurable por los instrumentos adecuados. De hecho, Arno Penzias y Robert Wilson de los Bell Telephone Laboratories ganaron el premio Nobel en 1.978 por detectar este eco del Big Bang, una radiación de microondas que impregna el universo conocido. El que el eco del Big Bang debería estar circulando por el universo miles de millones de años después del suceso fue predicho por primera vez por George Gamow y sus discípulos Ralpher y Robert Herman, pero nadie les tomó en serio.

La propia idea de medir el eco de la creación parecía extravagante cuando la propusieron por primera vez poco después de la segunda guerra mundial. Su lógica, sin embargo, era aplastante. Cualquier objeto, cuando se calienta, emite radiación de forma gradual. Ésta es la razón de que el hierro se ponga al rojo vivo cuando se calienta en un horno, y cuanto más se calienta, mayor es la frecuencia de radiación que emite. Una fórmula matemática exacta, la ley de Stefan-Boltzmann, relaciona la frecuencia de la luz (o el color en este caso) con la temperatura. De hecho, así es como los científicos determinan la temperatura de la superficie de una estrella lejana; examinando su color. Esta radiación se denomina radiación de cuerpo negro.

Esta radiación, cómo no, ha sido aprovechada por los ejércitos, que mediante visores nocturnos pueden operar en la oscuridad. De noche, los objetos relativamente calientes, tales como soldados enemigos o los carros de combate, pueden estar ocultos en la oscuridad, pero continúan emitiendo radiación de cuerpo negro invisible en forma de radiación infrarroja, que puede ser captada por gafas especiales de infrarrojo. Ésta es también la razón de que nuestros automóviles cerrados se calientes en verano, ya que la luz del Sol atraviesa los cristales del coche y calienta el interior. A medida que se calienta, empieza a emitir radiación de cuerpo negro en forma de radiación infrarroja. Sin embargo, esta clase de radiación no atraviesa muy bien el vidrio, y por lo tanto queda atrapada en el interior del automóvil, incrementando espectacularmente la temperatura.

Análogamente, la radiación de cuerpo negro produce el efecto invernadero. Al igual que el vidrio, los altos niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, causados por la combustión sin control de combustibles fósiles, pueden atrapar la radiación de cuerpo negro infrarroja en la Tierra, y de este modo calentar gradualmente el planeta.

Gamow razonó que el Big Bang era inicialmente muy caliente, y que por lo tanto sería un cuerpo negro ideal emisor de radiación. Aunque la tecnología de los años cuarenta era demasiado primitiva para captar esta débil señal de la creación, Gamow pudo calcular la temperatura de dicha radiación y predecir con fiabilidad que un día nuestros instrumentos serían lo suficientemente sensibles como para detectar esta radiación “fósil”.

La lógica que había detrás de su razonamiento era la siguiente: alrededor de 300.000 años después del Big Bang, el universo se enfrió hasta el punto en el que los átomos pudieron empezar a componerse; los electrones pudieron empezar a rodear a los protones y neutrones formando átomos estables, que ya no serían destruidos por la intensa radiación que estaba impregnando todo el universo. Antes de este momento, el universo estaba tan caliente que los átomos eran inmediatamente descompuestos por esa radiación tan potente en el mismo acto de su formación. Esto significa que el universo era opaco, como una niebla espesa absorbente e impenetrable.

Pasados 300.000 años, la radiación no era tan potente; se había enfriado y por lo tanto la luz podía atravesar grades distancias sin ser dispersada. En otras palabras, el universo se hizo repentinamente negro y transparente.

Terminaré esta parte comentando que un auténtico cuerpo negro es un concepto imaginario; un pequeño agujero en la pared de un recinto a temperatura uniforme es la mejor aproximación que se puede tener de él en la práctica.

La radiación de cuerpo negro es la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro. Se extiende sobre todo el rango de longitudes de onda y la disminución de energías sobre este rango tiene una forma característica con un máximo en una cierta longitud de onda, desplazándose a longitudes de onda más cortas al aumentar las temperaturas*.

Hablar, sin más especificaciones, de radiación, es estar refiriéndonos a una energía que viaja en forma de ondas electromagnéticas o fotones por el universo. También nos podríamos estar refiriendo a un chorro de partículas, especialmente partículas alfa o beta de una fuente radiactiva o neutrones de un reactor nuclear.

La radiación actínida es la electromagnética que es capaz de iniciar una reacción química. El término es usado especialmente para la radiación ultravioleta y también para denotar radiación que podría afectar a las emulsiones fotográficas.

Radiación blanda, radiación cósmica, radiación de calor, radiación de fondo, de fondo de microondas, radiación dura, electromagnética, radiación gamma, infrarroja, ionizante, monocromática, policromática, de sincrotón, ultravioleta, de la teoría cuántica, de radiactividad… y, como se puede ver, la radiación en sus diversas formas es un universo en sí misma.

Siempre me llamó la atención y se ganó mi admiración el físico alemán Max Planck (1.858 – 1.947), responsable entre otros muchos logros de la ley de radiación de Planck, que da la distribución de energía radiada por un cuerpo negro. Introdujo en física el concepto novedoso de que la energía es una cantidad que es radiada por un cuerpo en pequeños paquetes discretos, en vez de una emisión continua. Estos pequeños paquetes se conocieron como cuantos y la ley formulada es la base de la teoría cuántica.

Einstein se inspiró en este trabajo para a su vez presentar el suyo propio sobre el efecto fotoeléctrico, donde la energía máxima cinética del fotoelectrón, E_m, está dada por la ecuación que lleva su nombre: E_m = hf – Φ.

Cada metal requiere, para que se produzca la extracción, una radiación con una frecuencia mínima (n_o). Cualquier otra radiación de menor frecuencia, no será capaz de arrancar electrones. Por debajo de la frecuencia mínima la intensidad de corriente -”i” (amperios)- será cero. No hay efecto fotoeléctrico.

      Con su amigo Max Planc

En 1905, el mismo año que formuló su teoría de la relatividad especial, Albert Einstein propuso una descripción matemática de este fenómeno que parecía funcionar correctamente y en la que la emisión de electrones era producida por la absorción de cuantos de luz que más tarde serían llamados fotones. En un artículo titulado “Un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de la luz” mostró cómo la idea de partículas discretas de luz podía explicar el efecto fotoeléctrico y la presencia de una frecuencia característica para cada material por debajo de la cual no se producía ningún efecto. Por esta explicación del efecto fotoeléctrico Einstein recibiría el Premio Nobel de Física de 1921.

Planck publicó en 1.900 un artículo sobre la radiación de cuerpo negro que sentó las bases para la teoría de la mecánica cuántica que más tarde desarrollaron otros, como el mismo Einstein, Heisenberg, Schrödinger, Dirac, Feymann, etc. Todos los físicos son conocedores de la enorme contribución que Max Planck hizo en física: la constante de Planck, radiación de Planck, longitud de Planck, unidades de Planck, etc. Es posible que sea el físico de la historia que más veces ha dado su nombre a conceptos de física. Pongamos un par te ejemplos de su ingenio:

1.      vale 10^-35 metros. Esta escala de longitud (veinte órdenes de magnitud menor que el tamaño del protón, de 10^-15 m) es a la que la descripción clásica de gravedad cesa de ser válida y debe ser tenida en cuenta la mecánica cuántica. En la fórmula que la describe, G es la constante gravitacional, ħ es la constante de Planck racionalizada y c en la velocidad de la luz.

2.      . Es la masa de una partícula cuya longitud de onda Compton es igual a la longitud de Planck. En la ecuación, ħ es la constante de Planck racionalizada, c es la velocidad de la luz y G es la constante gravitacional. Así, Se denomina masa de Planck a la cantidad de masa (21,7644 microgramos) que, incluida en una esfera cuyo radio fuera igual a la longitud de Planck,  generaría una densidad del orden de 10⁹³ g/cm³. Según la física actual, esta habría sido la densidad del Universo cuando tenía unos segundos, el llamado Tiempo de Planck. Su ecuación, es decir la masa de Planc se denota:

El valor de la masa de Planck se expresa por una fórmula que combina tres constantes fundamentales, la constante de Planck,  (h), la velocidad de la luz (c),  y la constante de gravitación universal (G). La masa de Planck es una estimación de la masa del agujero negro primordial menos masivo, y resulta de calcular el límite donde entran en conflicto la descripción clásica y la descripción cuántica de la gravedad.

“Aunque todas estas descripciones reflejan más una abundante imaginación que un hecho existencial apoyado teóricamente con alguna hipótesis que pueda ser comprobada en el laboratorio sobre hechos que están más allá de poder ser medidos jamás en algún laboratorio construído por humanos. La única forma de confrontar la factibilidad o la posibilidad del modelo de la espuma cuántica nos lleva necesariamente a confrontar la carencia de un modelo que logre unificar exitosamente al macrocosmos con el microcosmos, a la Relatividad General con la Mecánica Cuántica, la Gravedad Cuántica. Si la energía y la materia (o mejor dicho la masa-energía) están discretizadas, se supone que también deben de estarlo el espacio y el tiempo (o mejor dicho, el espacio-tiempo), y la “partícula fundamental” del espacio-tiempo debe de serlo el gravitón, aunque de momento todo esto son especulaciones que seguirán siéndolo mientras no tengamos a la mano algo que pueda confirmar la existencia de tan exótica partícula, quizá la más exótica de cuantas hayan sido concebidas por la imaginación del hombre.”

 

 

La descripción de una partícula elemental de esta masa, o partículas que interaccionan con energías por partículas equivalentes a ellas (a través de E = mc²), requiere de una teoría cuántica de la gravedad. Como la masa de Planck es del orden de 10^-8 Kg (equivalente a una energía de 10¹⁹ GeV) y, por ejemplo, la masa del protón es del orden de 10^-27 Kg y las mayores energías alcanzables en los aceleradores de partículas actuales son del orden de 10³ GeV, los efectos de gravitación cuántica no aparecen en los laboratorios de física de partículas. Únicamente en un laboratorio aparecieron partículas que tenían energías del orden de la masa de Planck: en el universo primitivo, de acuerdo con la teoría del Big Bang, motivo éste por el que es necesaria una teoría cuántica de la gravedad para estudiar aquellas condiciones. Esta energía de la que estamos hablando, del orden de 10¹⁹ GeV (inalcanzable para nosotros), es la que necesitamos para verificar la teoría de supercuerdas.

Máquinas inmensamente grandes que nos llevaron a las entrañas de la materia

Siempre, desde que puedo recordar, me llamó la atención los misterios y secretos encerrados en la naturaleza, y la innegable batalla mantenida a lo largo de la historia por los científicos para descubrirlos. Muchos han sido los velos que hemos podido descorrer para que, la luz cegadora del saber pudiera entrar en nuestras mentes para hacerlas comprender cómo actuaba la Naturaleza en ciertas ocasiones y el por qué de tales comportamientos, y, sin embargo, a pesar del largo camino recorrido, es mucho más el que nos queda por andar.

emilio silvera

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Ciencia

Todo lo que les debemos a nuestros amigos los microbios

 

La Tierra alberga una inmensa variedad de “vida invisible” que la ciencia apenas está empezando a conocer y que en el futuro ofrecerá inmensas aplicaciones tecnológicas.

                             Imagen aumentada de E-Coli Agricultural Research Service, EEUU

Y sin embargo, en este siglo XXI estamos descubriendo que nos falta mucho por saber de los microbios. Hace unos días nos sorprendía la noticia de que estábamos completamente equivocados respecto a la cantidad de habitantes bacterianos que albergamos en nuestro cuerpo. Durante décadas hemos manejado el dato de que las células microbianas en nuestro organismo superaban a las nuestras en una proporción de 10 a 1, una estimación elaborada por el microbiólogo Thomas Luckey en 1972 y que nadie se había preocupado de revisar.

Ahora lo ha hecho un equipo de investigadores de Israel y Canadá basándose en el conocimiento actual, y el resultado es que el cálculo de Luckey estaba pasado de rosca: el cuerpo de un hombre de 70 kilos, dice el nuevo estudio, está compuesto por unos 30 billones de células, y contiene unos 39 billones de bacterias. Es decir, que la proporción es solo de 1,3 bacterias por cada célula humana. Las cifras son tan similares, escriben los científicos, que “cada episodio de defecación, que excreta en torno a un tercio del contenido bacteriano del colon, puede desplazar la proporción a favor de las células humanas”. Así que ya lo sabe: usted es más usted después de ese rato íntimo en el baño.

Zombis bajo control bacteriano

Cierto que este descubrimiento es más bien recreativo. En cambio, no lo son los hallazgos más recientes sobre lo que todas estas bacterias hacen por nosotros. Es bien conocido su papel en la digestión, así como las obvias repercusiones de esta función en el bienestar de nuestras tripas. Hasta tal punto nuestra salud depende de la flora microbiana que en los últimos años se ha popularizado una técnica terapéutica tan innovadora como escatológica (y que solo debe ser practicada por especialistas, pese a que algunos vídeos en YouTube pretendan instruir sobre el “hágalo usted mismo”): el trasplante fecal, consistente en repoblar el colon de un paciente con bacterias de una persona sana. Este método ha demostrado gran eficacia en el tratamiento de infecciones resistentes y actualmente se estudia también para la enfermedad inflamatoria intestinal.

Pero lo que hasta hace unos años nadie podía sospechar es que las bacterias del tubo digestivo no solo mandan sobre nuestra salud intestinal. El descubrimiento de que ciertos microbios de la flora producen sustancias con efecto neurotransmisor, cuyo lugar natural de acción son las neuronas, fue en principio considerado como una extravagancia biológica. Hoy ya no lo es; por el contrario, es la base de lo que se ha llamado un nuevo paradigma de la neurociencia: el eje intestino-cerebro.

Las investigaciones recientes muestran que nuestro microbioma intestinal afecta a nuestro órgano sapiente, probablemente a través de mecanismos neuroendocrinos, y que esta insospechada conexión modula “el desarrollo cerebral y los fenotipos de comportamiento”, según una revisión sobre la materia. En concreto, dicen los científicos, “las alteraciones en el microbioma intestinal pueden desempeñar un papel fisiopatológico en enfermedades cerebrales humanas, incluyendo desórdenes del espectro autista, ansiedad, depresión y dolor crónico”.

El poder de nuestra flora intestinal no acaba ahí. Un estudio reciente ha descubierto que las bacterias digestivas controlan incluso nuestro apetito: cuando han obtenido suficientes nutrientes de nuestro almuerzo, producen proteínas que nos envían al cerebro una señal de saciedad; por increíble que parezca, en cierto aspecto somos como zombis bajo su control.

Otras investigaciones han revelado que nuestro microbioma varía con ciertas medicaciones o con enfermedades como la obesidad, la diabetes o la anorexia, y que incluso viene determinado por el hecho de si nacemos por cesárea o parto. Se comprende así que el estudio de nuestros microbios es hoy un área pujante de investigación que ha inspirado ambiciosas iniciativas como el Proyecto Microbioma Humano, lanzado en 2008 por los Institutos Nacionales de la Salud de EEUU.

La investigación de nuestra vida interior no deja de sorprendernos. Los estudios han determinado que cada uno transportamos nuestra nube personal de microbios, como una huella dactilar microbiana, y que cada persona que visita nuestra casa nos deja como regalo 38 millones de bacterias por hora. Un beso apasionado de diez segundos transfiere de boca a boca unos 80 millones de bacterias; y lejos de resultar asqueroso, algunos microbiólogos sostienen que precisamente este podría ser el motivo por el que los humanos inventamos el beso. Los microbios ahora también pueden servir para determinar la hora y el lugar de un crimen, o para rastrear las antiguas migraciones humanas. Esto último se ha logrado analizando el microbioma de Ötzi, una momia de 5.000 años hallada en el hielo de los Alpes y que llevaba la bacteria Helicobacter pylori, causante de la úlcera gástrica.

Planeta bacteria

Microbiología Marina y hongos

Pero naturalmente, fijarnos en nuestra propia flora es solo una minúscula parte de la historia. Los microbios están presentes desde el subsuelo de las fosas oceánicas hasta decenas de kilómetros de altura sobre nuestras cabezas. Los científicos calculan que cada mililitro de agua marina hospeda unos 100.000 microbios, y que un litro puede contener más de 20.000 especies bacterianas distintas.

Las arqueas posiblemente son las creaturas de mayor antigüedad en la Tierra. Ellas han vivido en las condiciones mas extremas existentes en la historia de nuestro mundo.

“Yo calcularía que en la Tierra existen 1.000 millones de especies de bacterias y arqueas, y solo se han nombrado unas 15.000”, expone a EL ESPAÑOL Jonathan Eisen, microbiólogo de la Universidad de California en Davis. “Apenas hemos empezado a tener una ligera idea; hay millones de especies animales, cada una con su propia comunidad de microbios, pero no sabemos casi nada del 99,999% de esos microbiomas”. Una parte del problema a la hora de analizar todo este mundo invisible es que muchas de estas bacterias se resisten al cultivo: menos del 1% de las especies presentes en cualquier muestra crecen en el laboratorio por los métodos tradicionales.

Hay millones de especies animales, cada una con su propia comunidad de microbios, pero no sabemos casi nada del 99,999% de esos microbiomas

 

 

Por suerte para los microbiólogos, nuevas tecnologías han venido en su auxilio: la metagenómica consiste en secuenciar en masa el ADN presente en una muestra heterogénea, para después separar las secuencias de cada especie gracias a herramientas bioinformáticas avanzadas. Estas técnicas han permitido avanzar pasos de gigante: “Estamos inmersos en una revolución, pero solo estamos al comienzo de esa revolución”, apunta Eisen. Microbiólogos como Rob Knight, de la Universidad de California en San Diego, hablan de una “edad de oro” de la ciencia microbiana. “La caracterización química nos permite saber también qué están haciendo esos microbios”, señala Knight a EL ESPAÑOL.

Knight y Eisen son dos de los responsables del Proyecto Microbioma Terrestre (EMP, en inglés), una colosal iniciativa lanzada en 2010 que reúne a 600 científicos de varios países con el fin de secuenciar unas 200.000 muestras tomadas de los rincones más dispares del planeta, para así obtener en torno a medio millón de genomas microbianos. “Queremos comprender las variaciones de las comunidades microbianas a lo largo de las escalas espaciales y temporales, y entender qué motiva estas variaciones”, dice Knight.

El director del EMP, Jack Gilbert, del Laboratorio Nacional Argonne en Illinois (EEUU), explica a este diario que el conocimiento del microbioma terrestre equivale a comprender cómo funciona nuestro planeta: “Su papel global relevante es reciclar los nutrientes y los compuestos químicos; básicamente recirculan toda la materia y la energía de los ciclos globales”. En resumen, el objetivo del EMP no es ni más ni menos que secuenciar la Tierra.

        La Tierra considerada como un ente “vivo” se llama Gaia, y, desde luego, esconde muchos secretos

El EMP publicará sus primeros resultados globales a lo largo de este año. Sus responsables, que subrayan la necesidad de aunar esfuerzos para desarrollar nuevas tecnologías microbiológicas aún más punteras, estiman que en diez años podrán llegar las aplicaciones: microbios rediseñados por ingeniería genética que facilitarán avances revolucionarios en la medicina, la industria, la sostenibilidad ambiental o las fuentes renovables de energía, entre otros campos. Las posibles utilidades casi rayan en la ciencia ficción.

Actualmente se habla de bacterias oceánicas capaces de comerse el dióxido de carbono de la atmósfera para combatir el cambio climático; ya se estudia el uso de microbios para producir perfumes y fragancias, o incluso para generar electricidad a partir de la orina con el fin de cargar, por ejemplo, nuestros teléfonos móviles. El mundo de los microbios aún nos reserva extrañas y apasionantes sorpresas. “Y aún hay mucho por descubrir”, concluye Knight.

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