ASTROFÍSICA

La atmósfera de Marte lograría un nuevo equilibrio similar al de la Tierra

La NASA propone un campo magnético para que Marte recupere sus mares

Imágenes de la superficie de Marte NASA/JPL-CALTECH/UNIV. DE ARIZONA

Científicos de la NASA han propuesto, nada menos, que el despliegue de un escudo magnético que podría mejorar la atmósfera de Marte y facilitar las misiones tripuladas allí en el futuro.

Durante el Planetary Science Vision 2050 Workshop, organizado esta semana por la División de Ciencia Planetaria de la NASA, su director, Jim Green explicó esta ambiciosa idea durante una charla sobre El futuro medio ambiente marciano para la ciencia y la exploración.

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El consenso científico actual es que, como la Tierra, Marte alguna vez tuvo un campo magnético que protegía su atmósfera. Hace aproximadamente 4,2 mil millones de años, el campo magnético de este planeta desapareció repentinamente, lo que causó que la atmósfera de Marte se perdiera lentamente en el espacio. En 500 millones de años, Marte pasó de ser un ambiente más cálido y húmedo al frío e inhabitable lugar que hoy conocemos.

Para superar el problema que esto representa para la colonización de Marte, Green y un panel de investigadores sugieren que mediante la colocación de un escudo de dipolo magnético en el punto Mars L1 Lagrange, se podría formar una magnetosfera artificial que abarcaría todo el planeta, protegiéndolo así del viento solar y la radiación.

Curvas de potencial en un sistema de dos cuerpos (aquí el Sol y la Tierra), mostrando los cinco puntos de Lagrange. Las flechas indican pendientes alrededor de los puntos L – acercándose o alejándose de ellos. Contra la intuición, los puntos L₄ y L₅ son máximos.

En su exposición, reconocieron que la idea podría sonar un poco “fantástica”. Sin embargo, enfatizaron cómo la nueva investigación en magnetosferas en miniatura, para la protección de tripulaciones y naves espaciales, apoya este concepto: “esta nueva investigación se está produciendo debido a la aplicación de los códigos completos de física de plasma y experimentos de laboratorio.

En el futuro es muy posible que una o varias estructuras inflables puedan generar un campo de dipolo magnético a un nivel tal vez de 1 ó 2 Tesla (o 10.000 a 20.000 Gauss) como escudo activo contra el viento solar”, ha explicado Green según informa Universe Today.

Además, el posicionamiento de este escudo magnético aseguraría que las dos regiones donde se pierda la mayor parte de la atmósfera de Marte estarían protegidas. En el transcurso de la presentación, Green y el panel indicaron que los principales canales de escape están localizados “sobre la capa polar norte con material ionosférico de mayor energía, y en la zona ecuatorial con un componente estacional de baja energía con un escape de iones de oxígeno de 0,1 kilos por segundo”.

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Para probar esta idea, el equipo de investigación -que incluyó a científicos del centro de investigación de Ames, del centro del vuelo espacial de Goddard, de la universidad de Colorado, de la universidad de Princeton, y del laboratorio de Rutherford Appleton- condujo una serie de simulaciones usando su magnetosfera artificial propuesta, para ver cuál sería el efecto neto.

Lo que encontraron fue que un campo dipolar situado en el Punto de Lagrange L1 de Marte sería capaz de contrarrestar el viento solar, de modo que la atmósfera de Marte lograría un nuevo equilibrio. En la actualidad, la pérdida atmosférica en Marte es equilibrada en cierto grado por el saliente volcánico desde el interior y la corteza de Marte. Esto contribuye a una atmósfera superficial que es de aproximadamente 6 milibares en la presión del aire (menos del 1% que a nivel del mar en la Tierra).

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Como resultado, la atmósfera de Marte naturalmente se espesaría con el tiempo, lo que conduciría a muchas nuevas posibilidades para la exploración y colonización humanas. Según Green y sus colegas, estos dipolos incluirían un aumento promedio de alrededor de cuatro grados centígrados, lo que sería suficiente para derretir el hielo de dióxido de carbono en la capa de hielo polar del norte. Esto provocaría un efecto invernadero, calentando aún más la atmósfera y haciendo que el hielo de agua en las capas polares se derrita.

Según sus cálculos, Green y sus colegas estimaron que esto podría llevar a que se restablezca una séptima parte de los océanos que cubrieron Marte hace miles de millones de años, un sistema que culmina en la terraformación.

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Investigadores del Departamento de Física Aplicada de la UPC, en España, junto con un equipo de la California State University de los Estados Unidos, han demostrado por primera vez que la transición en la alternancia cardiaca, una arritmia potencialmente mortal, comparte características con el ordenamiento ferromagnético de los metales. La investigación ayuda a entender mejor cómo se origina la muerte súbita y abre la puerta a diseñar nuevos fármacos para evitarla.

Las muertes súbitas cardíacas representan aproximadamente el 10% de los casos de muerte natural y la mayoría se deben a la fibrilación ventricular. En los Estados Unidos esto representa unas 300.000 muertes al año y en España, unas 20.000. Investigadores del Departamento de Física Aplicada de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), junto con científicos de la California State University han demostrado, por primera vez, que la transición a la alternancia cardiaca, una arritmia relacionada con un mayor riesgo de muerte súbita, comparte características comunes con el ordenamiento ferromagnético de los metales. Esta nueva medida física permite entender mejor las causas de la muerte súbita y permitirá avanzar en el diseño de fármacos que puedan evitarlo. El artículo, titulado Calcium Alternans is Due to an Order-Disorder Phase Transition in Cardiac Cells, ha sido publicado en la revista científica Physical Review Letters.

Hoy en día, las enfermedades cardíacas suponen una de las principales causas de muerte en los países desarrollados. De particular relevancia es la muerte súbita cardiaca, donde se produce una pérdida brusca de la función cardiaca. En situaciones normales, el corazón actúa como una bomba donde el orden de contraerse y bombear sangre se origina por pequeños cambios en las propiedades eléctricas de las células miocárdicas. Una parte importante de los casos de muerte súbita se deben a problemas en la sincronización de esta orden eléctrica, dando lugar a una contracción desordenada del corazón conocida como fibrilación ventricular. En este estadio, el corazón no es capaz de bombear la sangre y la muerte ocurre en pocos minutos, a menos que se administre un choque desfibrilador.

Uno de los posibles desencadenantes de la fibrilación ventricular es una arritmia conocida como alternancia cardiaca, donde la contracción del corazón se produce de manera coordinada en cada latido, pero su intensidad varía dando lugar a una contracción fuerte y débil en latidos alternativos. Para entender el origen de esta arritmia es necesario estudiar cómo se produce la contracción dentro de la célula, donde existen cientos de pequeñas subunidades compuestas por agrupaciones de canales que liberan iones de calcio cuando reciben la orden eléctrica. Esto es lo que marca la intensidad de la contracción: si liberan más calcio, la contracción es más fuerte; en cambio, si casi no liberan, hay poca contracción.

Blas Echebarria, del Departamento de Física Aplicada de la Universitat Politècnica de Catalunya. (Foto: UPC)

Los científicos Enric Álvarez-Lacalle y Blas Echebarria, del Departamento de Física Aplicada de la UPC, junto con investigadores de la California State University, han demostrado, mediante modelos de simulación, que la alternancia se produce debido a un tipo de transición que ha intrigado a los físicos desde hace décadas, una transición de desorden en el orden estudiada originalmente para entender la pérdida de las características ferromagnéticas al aumentar la temperatura por encima de un umbral límite.

Un material ferromagnético está formado por pequeños imanes que pueden enfocarse en una dirección o en otra. Si cada uno de estos imanes apunta en una dirección diferente, es decir, si el sistema está desordenado, su efecto magnético se anula. En cambio, por debajo de una cierta temperatura, todos los pequeños imanes comienzan a enfocarse hacia la misma dirección y el sistema se ordena. Esto hace que todo el conjunto se comporte como un gran imán.

En el caso del corazón, cada subunidad dentro de la célula encargada de liberar calcio puede decidir hacerlo o no. Cuando esto sucede de una manera desordenada, hay tantas células que liberan como que no, y el calcio total liberado es siempre el mismo, no varía. En cambio, en algunas situaciones se da una transición hacia un estado ordenado, como ocurre en los materiales ferromagnéticos. En este estado, todas las células deciden liberar o no liberar calcio al mismo tiempo, dando lugar a una secuencia de contracciones fuertes y débiles y, en último caso, a una transición hacia la fibrilación ventricular. La conclusión parece ser que el orden, en algunos casos, mata.

Según los científicos, entender bien cómo se produce la transición que causa la muerte súbita puede ayudar a diseñar fármacos que la eviten. Los resultados obtenidos de la investigación abren la puerta a estudiar posibles aplicaciones.

Sobre el siguiente paso de la investigación, Blas Echebarria explica que “actualmente estamos estudiando si el mismo efecto se observa en las células auriculares. Esto supondría un paso para entender la fibrilación auricular que, a pesar de no provocar la muerte súbita como la ventricular, conlleva un elevado riesgo de embolia y presenta una prevalencia muy alta, sobre todo en personas mayores de 60 años, disminuyendo su calidad de vida “. Para ello cuentan con el apoyo de científicos del Instituto de Ciencias Cardiovasculares de Cataluña (ICCC-CSIC), los experimentos de los que intentan modelizar. (Fuente: UPC)

Publica: emilio silvera

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