¿Cómo está ayudando la ciencia a encontrar el vuelo de Malasia?

El 8 de marzo, el vuelo MH370 de Malaysia Airlines desapareció con 239 personas a bordo sin dejar rastros. El avión había salido del aeropuerto de Kuala Lumpur, en Malasia, con destino a Pekín, la capital China. El trayecto original debía cubrir una distancia de 15.000 km, volando por una ruta en su mayoría continental.

A los 50 minutos de vuelo y sin que se diera ninguna señal de alarma, se perdió todo contacto con la aeronave, que en ese momento estaba sobrevolando el Mar de China Meridional, al sur de la península Ca Mau de Vietnam.

Lo que siguió fueron 17 días de misterio y especulaciones. Las tareas de rescate movilizaron a 26 países, incluidas potencias internacionales como China, Japón y Estados Unidos, que en una carrera contra reloj buscando posibles sobrevivientes, rastrearon las distintas rutas posibles.

A pesar del despliegue de tanta tecnología, no fueron ni los 29 aviones, 18 barcos o 6 helicópteros los que dieron con los restos del avión, sino uno de los 21 satélites a los que se pidieron informes. Específicamente, el de la compañía inglesa Inmarsat, en órbita desde 1990. Los créditos, sin embargo, no se los debe llevar la tecnología espacial sino la mente humana de los ingenieros que aplicaron teorías de la física y la matemática para decodificar las señales captadas satelitalmente.

¿Qué conceptos usaron? “Para estimar la posible posición final del avión se aplicó el efecto Doppler”, explica el Dr. Nicolás Budini, investigador de CONICET (Argentina) que desarrolla sus actividades en el Instituto de Física del Litoral (IFIS), de la Universidad Nacional del Litoral (UNL) y el Conicet. Budini dice que todas las personas alguna vez experimentaron este efecto, que se percibe por ejemplo al escuchar la sirena de una ambulancia. “Si prestamos atención, vamos a notar que cambia el tono del sonido a medida que la sirena avanza hacia nosotros. Cuando se aleja, el sonido pasa a ser más grave. Este es el llamado efecto Doppler y se aplica, por ejemplo, en los radares que miden la velocidad de los automóviles. Estos radares emiten una señal de ultrasonido (de frecuencia definida) y reciben la señal que se refleja en el auto que se acerca a una velocidad dada. Como el auto está en movimiento, la frecuencia de la señal recibida (reflejada) es levemente diferente a la emitida por el radar. Esta diferencia permite calcular con muy buena precisión la velocidad del objeto en movimiento sobre el cual se reflejó la onda”.

Avión en vuelo. (Foto: UNL)

En el caso del avión, se utilizó una señal denominada “pings”. Los pings se emiten automáticamente cada una hora si se corta el contacto con la estación en tierra. Si bien no indican velocidad, posición o rumbo, son importantes para saber que el avión sigue su marcha, por eso la operación se denomina “handshake” (apretón de manos). El vuelo MH370 emitió seis pings antes de desvanecerse.

Con las señales de los seis pings, lo que siguió fue un cálculo que Budini califica como bastante complicado por la cantidad de variables a tener en cuenta. “Lo que hicieron fue determinar el corrimiento de la frecuencia emitida por el avión debido al efecto Doppler total de la frecuencia de los pings recibidos en tierra”. Calculando el alcance del avión desde el satélite, y el tiempo que le llevó a la señal ser mandada y recibida, se generaron dos arcos de posibles posiciones, un corredor norte y un corredor sur.

Pero llegar a ese punto fue complicado. “En primer lugar porque no se conocía la velocidad del avión ni el rumbo que tomó a partir de la última señal recibida; segundo, porque el satélite que recibió la señal fue puesto en órbita en la década del 90 y no está equipado con GPS, por lo que no se podía determinar la posición del avión a partir de la señal recibida y tercero, porque dada la posición del satélite (geoestacionario) los resultados obtenidos de los cálculos serían los mismos si el avión hubiera tenido rumbo hacia el norte o hacia el sur”. Lo que hicieron entonces fue suponer que el avión mantuvo una velocidad dada constante desde el último contacto.

“La novedad del método que se usó fue emplear el efecto Doppler medido en la única señal que el avión continuó emitiendo para intentar determinar su posición final”, explica Budini. “Para verificar los resultados del método, los ingenieros que hicieron los cálculos aplicaron el mismo procedimiento para estimar la posición final de vuelos que se efectuaron en el mismo día y cuyo destino se conoció perfectamente. Los resultados coincidieron muy bien con los datos reales, y esto permitió comprobar la utilidad del procedimiento”.

A falta de pruebas contundentes que permitan concluir que el avión cayó en algún punto de la ruta señalada por los ingenieros de Inmarsat, sólo resta esperar y confiar en la tecnología de radares, que permite literalmente “peinar” el fondo del océano en busca del avión. Pero la determinación de la ruta es en sí un gran paso y Budini destaca la relevancia de todo el proceso, ya que nunca antes se había tenido que recurrir a este tipo de cálculos porque es muy raro que se desconecten casi todos los sistemas de localización de un avión.

La pelota está ahora en el campo de los matemáticos y expertos en probabilidades, para que ayuden a comprimir el rango de búsqueda, que aún con los datos aportados por el satélite, es de 7.680.000 de kilómetros cuadrados, el 1.5% de la superficie total de la tierra.
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Menor presión arterial con una dieta vegetariana

Seguir una dieta vegetariana parece estar asociado con tener una presión arterial más baja, y las dietas de esta clase también se pueden usar para reducir la presión arterial demasiado elevada.

A esta conclusión se ha llegado en una investigación realizada por el equipo de Yoko Yokoyama, del Centro Nacional Cerebral y Cardiovascular, en Osaka, Japón, y científicos de otras instituciones japonesas y estadounidenses, incluyendo la Universidad Fujita de la Salud en Aichi, la Universidad de Kioto, la de Keio en Tokio, la George Washington en Washington D.C., y la de Pittsburgh en Pensilvania.

Factores tales como la dieta, el peso corporal, la actividad física y el consumo de alcohol, influyen en el riesgo de desarrollar hipertensión. Se ha mostrado que las modificaciones en la dieta son efectivas para prevenir y controlar la hipertensión.

Los autores de la nueva investigación analizaron siete ensayos clínicos y 32 estudios publicados desde 1900 hasta 2013 en los que los participantes siguieron una dieta vegetariana. Se midieron las diferencias netas de presión arterial asociadas con llevar una dieta vegetariana.

En los ensayos clínicos, seguir una dieta vegetariana estaba asociado con una reducción en el promedio de la presión arterial sistólica (presión arterial máxima) y la diastólica (presión arterial mínima) en comparación con llevar una dieta omnívora (con componentes vegetales y animales). En los 32 estudios, seguir una dieta vegetariana estaba asociado con un promedio menor de la presión sistólica y la diastólica, en comparación con seguir dietas omnívoras.

Seguir una dieta vegetariana parece estar asociado con tener una presión arterial más baja. (Foto: Amazings / NCYT / JMC)

Habrá que investigar más para aclarar qué tipos de dietas vegetarianas tienen una asociación más fuerte con una presión arterial baja. Investigar sobre la aplicación de este tipo de dietas, ya sea como iniciativas de salud pública destinadas a la prevención de la hipertensión, o en entornos clínicos para ayudar a mantener en los niveles más convenientes la presión arterial de los pacientes, también sería de gran valor, tal como señala el equipo de Yokoyama.
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Robots trabajando en equipo en situaciones impredecibles

En experimentos con robots muy parecidos a los populares Roomba, se ha conseguido, mediante un software especial, capacitarlos para trabajar en equipo sin un control centralizado y coordinándose entre ellos según las necesidades del momento, sin contar con una planificación previa de la secuencia de acciones a realizar ni conocer de antemano qué situaciones exactas deberán afrontar.

El nuevo sistema hace posible que flotas de robots, y otros sistemas multiagente, colaboren de maneras que hasta ahora eran muy difíciles de lograr o incluso inviables a escala práctica.

Escribir un programa informático capaz de controlar a un único robot autónomo que circula por un ambiente imprevisible y que solo cuenta con un enlace de comunicaciones irregular, ya es un reto difícil; escribir un programa para múltiples robots que pueden o no trabajar en equipo dependiendo de cada tarea a realizar, es aún más difícil.

Debido a esto, los ingenieros que diseñan programas de control para sistemas multiagente, como por ejemplo equipos de robots o redes de dispositivos con diferentes funciones, por regla general los limitan a casos especiales, cuando se puede confiar en que la información sobre el entorno es fiable, o cuando la tarea a realizar en equipo es simple y se puede especificar de antemano y claramente.

Momento de uno de los experimentos, con dos robots blancos y uno verde buscando paquetes. (Foto: Cortesía del equipo de investigación)

Unos investigadores del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL, por sus siglas en inglés) del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, han desarrollado un nuevo sistema que interconecta programas de control ya existentes y que permite gestionar sistemas multiagente a fin de que los agentes colaboren entre sí de maneras mucho más complejas que lo conseguido hasta ahora en este ámbito. El sistema presta especial atención a la incertidumbre, o sea a una situación en la que es posible que el enlace de comunicaciones falle o que un agente o robot se tope con otras dificultades. En tales casos, el sistema automáticamente promueve acciones alternativas para seguir trabajando o llevando adelante la misión general.

El equipo de Jon How, Chris Maynor, Christopher Amato, Leslie Kaelbling y George Konidaris está ahora poniendo a prueba su sistema en una simulación de trabajo de almacenamiento, donde los equipos de robots tienen por misión recoger objetos arbitrarios en lugares indeterminados, colaborando entre ellos si es necesario para transportar cargas pesadas que un solo robot no puede empujar. Los experimentos se hacen con pequeños grupos de robots del modelo Creates de la empresa iRobot. Se trata de robots programables que tienen el mismo chasis que los robots aspiradora Roomba, de la misma compañía, y que comparten parte de su hardware.

En experimentos realizados, algunos de los cuales pueden verse claramente en un video, los robots tienen por misión general buscar y recoger paquetes desperdigados por cualquier sitio de un recinto y empujarlos hasta el sitio donde se les ha encargado que agrupen todos los paquetes. Cada robot explora el recinto por su cuenta, afrontando diversas vicisitudes. En algunos casos, los paquetes son lo bastante pequeños y ligeros para que un solo robot pueda empujarlos hasta la zona de almacenamiento. En otros casos, el paquete es tan grande y pesado, que un solo robot no puede empujarlo. En este último caso, el robot que encuentra el paquete debe contar con la ayuda de otro. Esto, además, debe coordinarse apropiadamente con el trabajo de robots que ya hayan encontrado un paquete liviano y lo estén trasladando a la zona de almacenaje. Gracias al nuevo software, los robots se coordinan muy bien entre ellos y todo el trabajo pendiente se realiza con bastante eficiencia.
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Batería del tamaño de un grano de arroz e inyectable

Se ha logrado fabricar una espectacular microbatería que almacena el doble de energía que las microbaterías que se utilizan actualmente en transmisores del tipo empleado para seguir a distancia los movimientos de animales y para otras aplicaciones.

La batería, un cilindro sólo un poco más grande que un grano largo de arroz, no es la batería más pequeña del mundo, ya que otros ingenieros han creado baterías mucho más pequeñas que el grosor de un cabello humano. Pero esas baterías más pequeñas no tienen la energía suficiente para energizar los dispositivos de seguimiento a distancia de peces. La nueva batería, creada en el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNNL), en Richland, Washington, Estados Unidos, es lo bastante pequeña como para poder ser inyectada dentro del cuerpo de numerosos animales y alberga mucha más energía que las baterías de tamaño similar.

Para los científicos que realizan el seguimiento de los movimientos de los salmones, una batería más ligera a igual capacidad energética se traduce en un dispositivo más pequeño de seguimiento que se puede insertar en peces más jóvenes y por ende de menor tamaño. Esto permitirá a los científicos vigilar a los animales desde una edad más corta y ayudar así mejor a los programas de conservación de la fauna o de gestión sostenible de recursos pesqueros, y a investigaciones científicas en general. La nueva batería también puede suministrar la energía necesaria para la emisión de señales a través de largas distancias, lo que permitirá a los investigadores rastrear peces más lejos de la costa o de los embalses, o a mayor profundidad bajo el agua.

La microbatería creada por el equipo de Jie Xiao y Daniel Deng, entre granos de arroz. (Foto: PNNL)

La invención de esta batería revoluciona en bastantes aspectos el mundo de la biotelemetría y abre una puerta hacia el estudio de etapas de la vida de los salmones más tempranas de lo que hasta ahora era posible.

Durante años, el principal factor limitante para la creación de un dispositivo de seguimiento más pequeño que los comunes disponibles ha sido el tamaño de la batería. Ese obstáculo se ha superado ahora para diversas aplicaciones gracias a la nueva batería, que es la culminación de tres años de trabajo del equipo de Z. Daniel Deng y Jie Xiao. Con la nueva batería, ha sido posible crear un dispositivo de seguimiento lo bastante miniaturizado como para poder ser inyectado, en vez de implantado quirúrgicamente, en peces. La inyección es mucho menos invasiva y problemática para los peces, y es un proceso más rápido y menos costoso.

El motivo del seguimiento a salmones es monitorizar que las poblaciones no se enfrentan a amenazas graves que pongan en riesgo recursos pesqueros o alteren la ecología acuática de maneras nocivas. Esto también es de ayuda para gestionar mejor los embalses.

La nueva batería pesa 70 miligramos y mide seis milímetros de largo por tres milímetros de ancho. La batería contiene energía suficiente para enviar una señal acústica lo bastante fuerte para permitir operaciones de seguimiento de los peces, incluso en entornos ruidosos, como cerca de grandes represas.

La batería puede alimentar una señal de 744 microsegundos enviada cada tres segundos durante unas tres semanas, o aproximadamente cada cinco segundos durante un mes. Hasta donde se sabe, es la batería más pequeña de su tipo con capacidad suficiente de energía para mantener ese nivel de señalización.

Presentan al ‘pollo del infierno’

Un equipo de investigadores del Museo Nacional de Historia Natural Smithsonian, el Museo Carnegie de Historia Natural y la Universidad de Utah (EE UU) describe en la revista PLOS ONE un dinosaurio parecido a un ave hasta ahora desconocido para la ciencia.

Este nuevo ejemplar se asemeja a una mezcla entre un emú moderno (Dromaius novaehollandiae) y un reptil. La nueva especie (Anzu wyliei) vivió hace entre 68 y 66 millones de años y fue identificado a partir de tres esqueletos parciales recogidos en yacimientos del Cretácico Superior en Dakota del Norte y del Sur.

“Hemos llamado a este nuevo dinosaurio ‘pollo del infierno’ porque se parecía a un ave y se encontró en una formación geológica denominada Formación Hell Creek”, declara a Sinc Hans Sues, investigador del departamento de paleobiología del Museo Nacional de Historia Natural de la Institución Smithsonian (EE UU) y coautor del estudio.

La especie pertenece a los oviraptorosaurias, un grupo de dinosaurios conocidos en su mayoría a partir de fósiles encontrados en Asia Central y Oriental.

"Estoy muy entusiasmada con este descubrimiento porque Anzu es el mayor oviraptorosauria encontrado en América del Norte", afirma Emma Schachner, de la Universidad de Utah. “Poner nombre a un dinosaurio –añade–  es una de esas cosas en las que he querido participar desde que era una niña”.

Ilustración de Anzu wyliei que muestra varias características anatómicas llamativas de este gran dinosaurio emplumado. (Foto: Mark Klingler, Museo Carnegie de Historia Natural)

Los fósiles de Anzu proporcionan, por primera vez, una imagen detallada de la anatomía, la biología y las relaciones evolutivas de los oviraptorosauria norteamericanos.

Sues apunta: “Es de la familia de los caenagnathidae y parece un cruce entre un ave no voladora y un reptil. Tenían pico, pero no dientes, una cresta sobre su cabeza, brazos largos, manos con grandes garras y en forma de hoz, y sus piernas traseras también eran largas como su cola que terminaba en un pequeño abanico de plumas”.

El animal era demasiado grande como para volar. Los investigadores estiman que tenía un peso de 500 libras (226 kg) pero dicen no estar seguros de su dieta. “Tenía pico –explica el investigador– pero la forma en la que está construido su cráneo sugiere que se alimentaba tanto de animales como de plantas. Además, era un corredor rápido, según indican las proporciones de las patas traseras”.

Los tres fósiles encontrados establecen la presencia de este extraño y desconocido animal en América del Norte antes de la extinción de los últimos dinosaurios, y están custodiados en la actualidad por el Museo Carnegie de Historia Natural en Pittsburgh (EE UU).

"La formación Hell Creek –conocida por el hallazgo de abundantes fósiles de Tyrannosaurus rex y Triceratops– lleva estudiándose intensamente durante más de cien años, y todavía estamos encontrando ejemplares fenomenales", dice Kirk Johnson, director del museo. "Estamos muy contentos y honrados de seguir compartiendo nuestra colección de descubrimientos de fósiles con nuestros visitantes”,
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Logran filtrar luz por su dirección

Las ondas de luz pueden definirse a través de tres características fundamentales: su color (o longitud de onda), la polarización y la dirección. Mientras que es fácil filtrar selectivamente la luz según su color o polarización, hacerlo basándose en la dirección de propagación ha estado fuera del alcance de la ciencia, hasta ahora.

Por vez primera, se ha conseguido producir un sistema que permite que la luz de cualquier color lo atraviese sólo si incide en él con un ángulo específico; la técnica refleja toda la luz que viene de las otras direcciones. Este nuevo método podría acabar llevando hacia avances en tecnología fotovoltaica solar, detectores para telescopios y microscopios, y filtros de privacidad para pantallas.

Esta proeza científica es obra del equipo de Yichen Shen y Marin Soljačić, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos.

La nueva estructura consiste en una superposición de capas ultrafinas de dos materiales que se alternan. El grosor de cada capa es controlado de forma precisa. En configuraciones de dos materiales por capas, es habitual que en la unión entre ambos se den  algunas reflexiones. Pero en estas uniones, existe un ángulo “mágico” conocido como Ángulo de Brewster (llamado así en honor al físico escocés Sir David Brewster), y cuando un haz de luz llega exactamente con ese ángulo y con la polarización adecuada, no se produce reflexión.


En esta foto se aprecia claramente como a través de la zona rectangular, un haz de luz blanca azulada pasa como si la muestra fuera un cristal transparente. En cambio, el haz de color rojizo, que viene de una dirección distinta y por tanto incide en el filtro con un ángulo diferente, es reflejado, como si la zona rectangular fuera un espejo. (Foto: Weishun Xu y Yuhao Zhang)

Si bien la cantidad de luz reflejada en cada una de esas uniones es pequeña, combinando muchas capas con las mismas propiedades, se puede reflejar la mayor parte de la luz, excepto aquella que llega exactamente con el ángulo y polarización adecuados.

Utilizando una superposición de unas 80 capas alternas de grosor específico, el equipo de Shen y Soljačić consiguió reflejar luz en casi todos los ángulos, y con todos los colores del rango de la luz visible.

Trabajos anteriores habían demostrado formas de reflejar selectivamente toda la luz incidente excepto la de un ángulo concreto, pero esos métodos estaban limitados a un estrecho rango de colores. La amplitud del nuevo sistema, que lo convierte así en plenamente funcional,  se presta a muchas aplicaciones potenciales.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Ivan Celanovic, Steven Johnson y John Joannopoulos, del MIT, así como Dexin Ye de la Universidad de Zhejiang en China.
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Materiales parcialmente "vivientes"

Inspirados por materiales naturales como el hueso (una matriz de minerales y otras sustancias, incluyendo células vivas), unos investigadores en Ciencia de los Materiales han inducido a células bacterianas a producir biopelículas que pueden incorporar materiales inanimados, como nanopartículas de oro y puntos cuánticos.

Estos “materiales parcialmente vivientes” combinan las ventajas de las células vivas, que responden al entorno, producen moléculas biológicas complejas, y se extienden en múltiples escalas de longitud, con los beneficios de los materiales inanimados, que añaden funciones como conducir electricidad o emitir luz.

Los nuevos materiales representan una demostración simple pero contundente del poder de tal enfoque, que podría un día ser usado para diseñar dispositivos más complejos, como células solares, materiales que se autorreparan, o sensores para diagnósticos.

La idea del equipo de Timothy Lu, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, es poner juntos lo mejor del mundo vivo y lo mejor del mundo inanimado, para fabricar materiales híbridos que tengan células vivas en ellos y sean funcionales en sus dos naturalezas.

Ilustración de una célula bacteriana modificada para producir nanofibras que incorporan partículas tales como puntos cuánticos (esferas rojas y verdes) o nanopartículas de oro. (Imagen: Yan Liang / MIT)

Lu y sus colegas eligieron trabajar con la bacteria E. coli porque produce de forma natural biopelículas que contienen ciertas fibras proteicas que la ayudan a unirse a las superficies. Cada fibra está hecha de una cadena repetitiva de subunidades proteicas idénticas, que pueden ser modificadas a base de añadir fragmentos de proteínas, concretamente péptidos. Estos péptidos pueden capturar materiales inanimados tales como nanopartículas de oro, incorporándolas a las biopelículas.

Programando las células para producir diferentes tipos de fibras bajo ciertas condiciones, los investigadores pudieron controlar las propiedades de las biopelículas y crear nanohilos de oro, biopelículas conductoras, y películas ribeteadas de puntos cuánticos, o diminutos cristales que exhiben propiedades de la mecánica cuántica. También modificaron las células de manera que pudieran comunicarse entre sí y cambiar la composición de la biopelícula con el paso del tiempo.

Estos materiales híbridos podrían ser interesantes de explorar para su uso en aplicaciones energéticas, como baterías y células solares. Los investigadores también están interesados en recubrir las biopelículas con enzimas que catalizan la descomposición de la celulosa, lo cual podría ser útil para convertir de forma práctica los residuos agrícolas en biocombustibles. Otras aplicaciones potenciales podrían ser dispositivos de diagnóstico y andamios para ingeniería de tejidos.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Allen Chen, Zhengtao Deng, Amanda Billings, Urartu Seker, Bijan Zakeri, Michelle Lu y Robert Citorik.
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Un planeta con enormes bamboleos en sus movimientos

Imagine vivir en un planeta con estaciones tan erráticas que casi no se pueda saber si al día siguiente habrá que salir a la calle con camiseta de manga corta o con un grueso abrigo. Esta situación, aunque en un rango de temperaturas muy distinto, es la que se da en un mundo extraño encontrado por el telescopio espacial Kepler de la NASA.

El planeta, llamado Kepler-413b, se bambolea frenéticamente sobre su eje de rotación, al igual que una peonza. La inclinación del eje de rotación del planeta puede variar tanto como 30 grados en 11 años, dando lugar a cambios rápidos y erráticos en las estaciones. En contraste, la precesión de rotación de la Tierra es de 23,5 grados en 26.000 años.

Kepler-413b se encuentra a 2.300 años-luz de distancia, en la constelación del Cisne. Da una vuelta entera cada 66 días en torno a una pareja de estrellas enanas, una anaranjada y otra roja, muy próximas entre sí. La órbita del planeta alrededor del sistema binario también parece tambalearse, porque el plano de su órbita está inclinado 2,5 grados con respecto al plano de la órbita mutua de la pareja de estrellas. Visto desde la Tierra, la órbita oscilante se mueve hacia arriba o hacia abajo continuamente.

Los astrónomos aún están tratando de explicar por qué este planeta está desalineado con respecto a sus estrellas. Podría haber otros cuerpos planetarios en el sistema que inclinaron su órbita. O bien, podría ser que una tercera estrella, visualmente cercana, estuviera gravitacionalmente unida al sistema y ejerciera una influencia sobre el planeta.

Recreación artística del telescopio espacial Kepler. (Imagen: NASA JPL / Caltech)

Kepler- 413b no es habitable en ninguna de sus bruscamente cambiantes estaciones, ya que la temperatura mínima es demasiado caliente para la vida tal como la conocemos. Debido a que orbita tan cerca de las estrellas, su rango de temperaturas impide la existencia de agua líquida, considerada un ingrediente fundamental para la vida, por lo que no puede haber vida allí. Además, Kepler- 413b es un planeta gaseoso gigante, con una masa de unas 65 veces la de la Tierra, por lo que no hay una superficie sobre la cual posarse.
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El Sentinel-1, listo para el lanzamiento

El primer satélite del programa europeo para la monitorización del medio ambiente, Copérnico, ya está cargado de combustible y presurizado, en preparación para su lanzamiento el próximo día 3 de abril.

Desde su llegada a la Guayana Francesa hace un mes, el satélite Sentinel-1A se ha sometido a una larga serie de rigurosos ensayos y comprobaciones. 

Además de verificar que no había sufrido ningún daño durante su viaje desde Francia, también se comprobó que los paneles solares son capaces de cargar las baterías del satélite y que éstas a su vez pueden suministrar energía a todos los subsistemas, tal y como lo tendrán que hacer en el espacio. 

Los últimos preparativos han consistido en el llenado de los tanques de combustible. Esta es una tarea muy peligrosa que requiere que los técnicos utilicen unos ‘trajes de escape’ especiales.

Los tanques se terminaron de llenar el pasado viernes y se presurizaron este martes, alcanzando un hito clave en los preparativos para el lanzamiento. 

“Todos los equipos han estado trabajando muy duro para comprobar a conciencia todos los sistemas del satélite”, comenta Svein Lokas, Responsable de la Campaña de Lanzamiento de Sentinel-1A para la ESA. 

El Sentinel-1. (Foto: ESA–B. v/d Elst)

“Estamos muy satisfechos de haber alcanzado este importante hito”. 

El Responsable del Proyecto Sentinel-1 para la ESA, Ramón Torres, añade que “tras haber estado trabajando para la misión Sentinel-1 desde hace más de siete años, estos últimos días antes del lanzamiento son muy gratificantes”.

“Hemos alcanzado este hito gracias al excepcional trabajo y a la colaboración de la industria y de la ESA, y esperamos que el lanzamiento termine con éxito el próximo día 3 de abril”. 

“En cuanto se encuentre en órbita a la Tierra, este nuevo satélite tomará imágenes radar esenciales para el programa Copérnico de la Comisión Europea – un programa que marcará una nueva era en la forma de cuidar a nuestro planeta”. 

Sentinel-1 se caracteriza por su avanzado radar capaz de observar la superficie de la Tierra en cualquier condición meteorológica, de día o de noche, recogiendo datos esenciales para un gran número de aplicaciones prácticas.

En situaciones de crisis, como tras una inundación o un terremoto, aportará mapas actualizados a los equipos de respuesta. Su radar monitorizará de forma rutinaria las vías marítimas, la distribución de las banquisas árticas y enviará datos sobre los vientos y las olas en alta mar. También será capaz de evaluar cómo cambian los usos del suelo o de detectar la subsidencia del terreno. 

Las tres etapas del Soyuz se ensamblaron mientras se cargaban los tanques del satélite. Estos días se está comprobando el sistema eléctrico del lanzador. 

El satélite está siendo instalado ahora sobre el adaptador que lo unirá a Fregat, la etapa superior del Soyuz. Por último, será encapsulado bajo la carena del lanzador.
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El genoma más grande secuenciado hasta la fecha

Se ha logrado completar el trabajo de secuenciación del genoma del pino taeda, un genoma que es 7 veces más grande que el del Ser Humano y el mayor de todos los secuenciados hasta el momento.

La secuenciación se consiguió utilizando, por primera vez, un proceso analítico más rápido y eficiente.

La secuencia de este genoma ayudará a los científicos a cultivar variedades mejoradas del pino taeda, un árbol con gran importancia comercial para la industria maderera clásica y que también está atrayendo un interés creciente como materia prima potencial para la elaboración de biocombustibles. El genoma recién secuenciado proporciona asimismo una mejor comprensión de la evolución y la diversidad de los vegetales.

El reto al que se enfrentó el equipo de David Neale, profesor de ciencias vegetales en la Universidad de California en la ciudad estadounidense de Davis, no fue tanto reunir todos los datos de secuenciación, sino ensamblar la secuencia en el orden debido.

La clave para la solución fue utilizar un nuevo método, desarrollado por investigadores de la Universidad de Maryland, en Estados Unidos, que pre-procesa los datos de secuenciación, elimina lo superfluo y produce 100 veces menos datos en bruto.

La nueva secuenciación confirmó que el 82 por ciento del genoma del pino taeda está hecho de elementos de ADN invasivos, y otros fragmentos de ADN que se copiaron a sí mismos en muchas partes del genoma.

Pinos taeda. (Foto: NPS / Congaree National Park)

La secuenciación del genoma también reveló la posición de genes que podrían estar implicados en la lucha contra patógenos, lo cual ayudará a los científicos a conocer más sobre la resistencia de los pinos a las enfermedades.

En el trabajo han participado asimismo científicos de instituciones como por ejemplo la Universidad Johns Hopkins, la de Maryland, la de Indiana en Bloomington, la A&M de Texas y la Estatal de Washington, todas ellas en Estados Unidos.
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Física cuántica y superconductividad en LEDs

Unos físicos de la Universidad de Toronto en Canadá han propuesto una forma novedosa y eficiente de aprovechar el extraño fenómeno de la física cuántica conocido como entrelazamiento cuántico. El método implicaría la combinación de diodos emisores de luz (LEDs) con un superconductor para generar fotones entrelazados, y podría abrir un rico abanico de nueva física así como dispositivos para tecnologías cuánticas, incluyendo ordenadores cuánticos y comunicaciones cuánticas.

El entrelazamiento sucede cuando las partículas se correlacionan en parejas y pasan a interactuar de forma predecible entre ellas sin importar aparentemente lo alejadas que estén. Si medimos las propiedades de un miembro de la pareja entrelazada, inmediatamente conoceremos las propiedades del otro miembro. Es uno de los aspectos más sorprendentes de la mecánica cuántica, que llevó a Einstein a llamarlo “acción fantasmal a distancia”.

Una fuente de luz habitual como un LED emite fotones de forma aleatoria, sin correlaciones entre ellos. El equipo de Alex Hayat, quien ahora está en el Instituto Tecnológico de Israel (el Technion), ha demostrado que se podría conseguir un entrelazamiento cuántico entre fotones emitidos desde un LED mediante la adición de otro peculiar efecto físico, uno de los principales de la superconductividad, la cual consiste en un estado en el que en ciertos materiales y a baja temperatura, una corriente eléctrica puede circular sin encontrar resistencia.


El método propuesto implicaría combinar LEDs con un superconductor para generar fotones entrelazados, y si da resultados lo bastante buenos, puede ser el primer paso hacia la creación de una amplia gama de dispositivos para tecnologías cuánticas. (Imagen: Recreación artística por Jorge Munnshe en NCYT de Amazings)

Ese efecto crucial dentro del fenómeno de la superconductividad ocurre cuando los electrones se ven entrelazados en pares de Cooper, un fenómeno en el que un electrón rota en un sentido, y el otro lo hace en la dirección opuesta. Cuando se coloca una capa de tal material superconductor en contacto estrecho con una estructura semiconductora LED, los pares de Cooper son inyectados en el LED, de manera que las parejas de electrones entrelazados crean parejas de fotones entrelazados. El efecto, sin embargo, sólo se manifiesta adecuadamente en LEDs que utilizan regiones activas del orden del nanómetro de grosor conocidas como pozos cuánticos.

Habitualmente las propiedades cuánticas se muestran a muy pequeñas escalas, como la de un electrón o la de un átomo. La superconductividad permite que los efectos cuánticos se manifiesten a escalas mayores, como la de un componente electrónico o incluso la de todo un circuito. Este comportamiento cuántico puede mejorar de forma significativa la emisión de luz en general, y la emisión de fotones entrelazados en particular.

En la investigación también han trabajado Hae-Young Kee, Kenneth S. Burch y Aephraim M. Steinberg, de la Universidad de Toronto.
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Motor térmico de un solo ión

Unos físicos están trabajando en un motor térmico compuesto por un solo ión. Dicho nanomotor térmico podría ser mucho más eficiente que, por ejemplo, un motor de automóvil o una central eléctrica de carbón. Un motor térmico convencional transforma el calor en energía mecánica utilizable, con su correspondiente eficiencia, que, por ejemplo, en el caso de un motor basado en el ciclo de Otto llega a sólo un 25 por ciento. El nanomotor térmico propuesto, compuesto por un solo ión de calcio, sería mucho más eficiente.

El objetivo principal de esta investigación es entender mejor cómo funciona la termodinámica a escalas muy pequeñas. Un equipo de científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia y la Universidad de Erlangen-Nuremberg, ambas en Alemania, está construyendo un prototipo de dicho nanomotor térmico.

La eficiencia de los motores térmicos alimentados por focos caloríficos está determinada por la segunda ley de la termodinámica, uno de los conceptos fundamentales de la física. Ya en 1824 el francés Nicolas Carnot calculó el límite de eficiencia máxima posible de este tipo de motores, que ahora se conoce como límite de Carnot. En el caso del nanomotor térmico propuesto, los científicos han podido superar teóricamente al límite de Carnot clásico.

Un solo ión atrapado en una trampa lineal de Paul con geometría especial: El motor térmico se logra mediante las barras divergentes y campos eléctricos especiales. (Imagen: Quantum, Universidad de Maguncia)

Los cálculos y simulaciones hechos antes de comenzar a fabricar el prototipo ya indicaron que se podía reproducir el flujo termodinámico en un motor de combustión interna utilizando iones individuales. La idea del equipo de Johannes Roßnagel, del Grupo de trabajo en Física Cuántica, Atómica y de Neutrones (QUANTUM) del Instituto de Física de la Universidad Johannes Gutenberg, era utilizar un ión de calcio-40, el cual tiene un diámetro un millón de veces menor que el de un cabello humano, para este propósito. Los iones individuales pueden actuar básicamente como el pistón y el eje de transmisión, y a partir de esto se obtiene el motor completo.

Superar el límite de Carnot en un motor térmico estándar en realidad no viola la segunda ley de la termodinámica, sino que tan solo demuestra que el uso de focos caloríficos no térmicos preparados de modo especial también hace que sea posible mejorar aún más la eficiencia.
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