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La imagen de unos anillos rodeando los gigantes de hielo y gaseosos de nuestro sistema solar, como formando una especie de hula hop cósmico, son una imagen que hoy en día, gracias a los telescopios y a las misiones espaciales, nos resulta habitual, diría que incluso casi ordinaria. Pero si hacemos un ejercicio de imaginación y pensamos en la idea de que nuestro planeta también pudo tener un sistema de anillos, probablemente pensemos que esta idea es mucho más exótica e incluso, quizás, un poco fantasiosa.

Pero un estudio reciente publicado por Tomkins et al. (2024) ha dibujado este escenario como una posibilidad real durante el Ordovícico, uno de los periodos en los que está dividida la historia de nuestro planeta y que va desde el final del Cámbrico, hace unos 485 millones de años, hasta el inicio del Silúrico, hace unos 444 millones de años… no hace tanto tiempo si tenemos en cuenta que la historia de nuestro planeta estaría en el entorno de los 4.500 millones de años.

¿En qué pistas o pruebas se basa este estudio? Pues los científicos ha detectado un aumento anómalo del número de impactos de meteoritos contra nuestro planeta, que además coincide con una mayor proporción de materia caída del espacio y que se puede detectar en las capas de sedimentos que se formaron entonces. En particular, buena parte de esta materia procedería de un tipo de meteoritos que conocemos como condritas de tipo L que, por cierto, son el segundo grupo más abundante de todos los meteoritos de los que han caído sobre nuestro planeta.

Los anillos de Saturno son uno de los “ornamentos” planetarios más espectaculares de todo nuestro Sistema Solar. Y, a pesar de su espectacularidad, somos unos afortunados al poder contemplarlos, ya que son un fenómeno probablemente efímero en cuanto a escala geológica nos referimos. Cortesía de NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

Durante el Ordovícico y a lo largo de millones de años, parece como si hubiese ocurrido un continuo bombardeo por parte de meteoritos de este tipo sobre nuestro planeta, como si un gran cuerpo se hubiese desintegrado y lentamente sus fragmentos hubiesen ido chocando con nuestro planeta.

Aunque la cantidad de materia que pudo caer sobre nuestro planeta pudo ser mucha como atestiguan los sedimentos, no es lo que más llamó la atención de los científicos, sino que en realidad fue la distribución de los cráteres de impacto sobre la superficie lo que hizo saltar las alarmas. Y es que nuestro planeta ha sufrido el impacto de cuerpos a lo largo de toda su historia, algunos de los cuales han dejado cicatrices que todavía son visibles y otros, en cambio, han sucumbido al paso del tiempo.

Pero muchos de los que ocurrieron durante el Ordovícico parecen agruparse en una estrecha franja que estaría situada aproximadamente en lo que antaño sería el ecuador de la Tierra, aunque hoy estén a diferentes latitudes debido a la tectónica de placas. Si fuesen impactos más o menos aleatorios -como pasa habitualmente- la distribución de los cráteres sobre nuestro planeta también sería aleatoria, no siguiendo ningún patrón.

¿Y a que podría deberse esta distribución de cráteres tan característica? Pues pudo ocurrir que un asteroide, cuya composición fuese la de las condritas de tipo L, pasase cerca de nuestro planeta, superando lo que conocemos como el límite de Roche -un umbral de distancia a partir del cual las fuerzas de marea son suficientes para “desintegrar” los cuerpos que pasen por el interior de esta línea- y como consecuencia fragmentándose en una nube de pequeños cuerpos que quedaría temporalmente atrapada en la órbita de la Tierra, formando un anillo… temporal. Porque ojo, no podemos olvidar que incluso los anillos de los gigantes gaseosos podrían ser un adorno efímero, eso sí, efímero en el sentido geológico de la palabra, en escalas de millones de años.

Con el tiempo, parte de la materia que formaba este anillo iría cayendo sobre la superficie de la Tierra, causando esa concentración de cráteres tan característica que hoy todavía se puede distinguir en el registro geológico y también al aumento en la presencia de materiales de procedencia extraterrestre en los sedimentos y, por supuesto, de una mayor tasa de impactos.

Pero este tipo de fenómenos nunca vienen solos, sino que suelen coincidir en el tiempo con otros eventos: En el Ordovícico ocurre lo que denominamos como gran evento de biodiversidad del Ordovícico (o GOBE, por sus siglas en inglés) o radiación del Ordovícico, una importante radiación evolutiva de la vida animal. ¿Pudo tener algo que ver este periodo de un mayor número de impactos con la generación de una mayor diversidad biológica? Es una especulación, pero los cambios ambientales provocados por los impactos, así como nutrientes aportados por la materia que caería desde los anillos, podrían haber desempeñado un papel importante en la generación de nuevos ecosistemas y favorecer la evolución.

Otro efecto que pudieron provocar los anillos sería la alteración en la cantidad de luz del Sol que llegaba a la Tierra, contribuyendo a un enfriamiento global. Y es que, de hecho, a finales del del Ordovícico ocurre la que denominamos como glaciación Hirnantiana o fini-Ordovícica, una de las más importantes de la historia de la Tierra… ¿Podría la sombra de los anillos haber contribuido a un enfriamiento repentino de nuestro planeta? No parece muy descabellado pensarlo tampoco, aunque, de nuevo, se necesitan más pruebas y modelos predictivos avanzados.

Pero si es cierto que los anillos planetarios son capaces de condicionar de algún modo el clima de los planetas. Por ejemplo, los anillos de Saturno son capaces de jugar un papel en la dinámica atmosférica del planeta, dato que sabemos gracias a la misión Cassini. Así que, si la Tierra tuvo un sistema de anillos, aunque fuese de manera temporal, podría haber tenido efecto no solo en la insolación que recibía la Tierra, sino también alterar los patrones meteorológicos y climáticos.

Pero quizás uno de los detalles más interesantes del artículo es como esta fuente de impactos cuestiona de algún modo los modelos más convencionales de los impactos de asteroides en la formación planetaria. Y es que la mayoría de los impactos proceden de asteroides del cinturón de asteroides o de los asteroides cercanos a la Tierra (NEAs, por sus siglas en inglés).

Estadísticamente parece imposible que estos impactos “aleatorios” puedan causar alineaciones como las que se han detectado, puesto que las distintas trayectorias que seguirían hasta chocar contra nosotros harían de formar patrones algo muy complicado. Pero si en el Ordovícico hubiésemos tenido un anillo, la formación de alineaciones en los cráteres de impacto no sería tan difícil de lograr porque esta materia caería desde una zona muy concreta alrededor de la Tierra.

Aun así, todavía queda mucho por desgranar de esta nueva teoría que, desde luego, pone de manifiesto que nos quedan muchos capítulos de la historia de la Tierra por conocer y, quien sabe, cuantas páginas podremos escribir gracias a la ayuda de la geología planetaria.

Referencias:

Tomkins, Andrew G., Erin L. Martin, y Peter A. Cawood. «Evidence Suggesting That Earth Had a Ring in the Ordovician». Earth and Planetary Science Letters 646 (noviembre de 2024): 118991. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2024.118991.

Sobre el autor: Nahúm Méndez Chazarra es geólogo planetario y divulgador científico.

El artículo Unos anillos para el planeta Tierra se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Espazio-denbora ereduen geometria aztertzerakoan, ikertzaileek unibertsoaren lehen uneen ikuspegi alternatiboak eskaintzen dituzte.

Duela 13.800 urte inguru, kosmos osoa energia bola txiki, trinko eta bero batek osatzen zuen, eta, bat-batean, bolak eztanda egin zuen.

1. irudia: espazio-denbora ereduen geometria aztertzerakoan, ikertzaileek unibertsoaren lehen uneen ikuspegi alternatiboak eskaintzen dituzte. (Ilustrazioa: Nico Roper – Copyright lizentziapean. Iturria: Quanta Magazine)

Eta horrelaxe hasi zen dena, Big Bangari buruzko historia zientifiko estandarraren arabera. Teoria hori 1920. urtean plazaratu zen lehen aldiz, eta denborak aurrera egin ahala, xehetasunak gehitzen joan dira, batez ere 1980ko hamarkadan. Izan ere, garai hartan, zientzialariak konbentzituta zeuden unibertsoa, bere lehen uneetan, inflazio izeneko hedapen bereziki azkarreko aldi labur batetik igaro zela, eta gero martxa moteldu zuela.

Uste da aldi labur hori grabitatea inbertitzen duen energia handiko materia berezi batek eragin zuela, unibertsoaren egitura esponentzialki hedatuta, eta segundo milamilioiren baten milamilioiren baten milamilioiren bat baino gutxiagoan koatrilioi baten faktore batean haz zedila eraginda. Inflazioak azalduko luke zergatik dirudien unibertsoak hain lau eta homogeneo astronomoek eskala handian aztertzen dutenean.

Baina inflazioa baldin bada egun ikus dezakegun guztiaren erantzule, galdera hau egin behar diogu gure buruari: zer zegoen aurretik, baldin eta zerbait bazegoen?

Oraindik ez da esperimenturik asmatu inflazioaren aurretik gertatu zen guztia aztertu ahal izateko. Hala ere, matematikariek zenbait aukera plantea ditzakete. Estrategia honetan datza: Einsteinen erlatibitatearen teoria orokorra aplikatzea (grabitatea espazio-denboraren kurbadurarekin parekatzen duen teoria) ahalik eta atzerago denboran.

Hori da hiru ikertzaile hauek itxaropena: Perimeter Instituteko Ghazal Geshnizjani, Kopenhageko Unibertsitateko Eric Ling eta Waterlooko Unibertsitateko Jerome Quintin. Hirukoteak artikulu bat argitaratu du duela gutxi Journal of High Energy Physics aldizkarian, eta bertan Lingek honako hau azaltzen du: «matematiken bidez frogatzen dugu gure unibertsoaz harago ikusteko modu bat egon litekeela».

Jerome Quintin eta Eric Lingekin lankidetzan, Perimeter Instituteko Ghazal Geshnizjanik espazio-denbora Big Big Bangaz harago heda zitekeen formak aztertu ditu. (Argazkia: Evan Pappas/Perimeter Institute. – Copyright lizentziapean. Iturria: Quanta Magazine)

McGill Unibertsitateko fisikari Robert Brandenbergerrek, ikerketan parte hartu ez duenak, komentatu du artikulu berriak denboraren hasierako matematiken «analisirako estandar berri eta zehatz bat ezartzen duela». Zenbait kasutan, hasiera batean singularitatea dirudien hori (matematika deskribapenek esanahia galtzen duten espazio-denboraren puntu bat) baliteke benetan ilusio bat izatea.

Singularitateen taxonomia bat

Geshnizjani, Ling eta Quintinen galdera nagusia izan da ea inflazioaren aurretik puntu bat ote dagoen non grabitatearen legeak singularitate batean deskonposatzen diren. Singularitate matematiko baten adibiderik sinpleena da 1/x funtzioari gertatzen zaiona x-k zerora hurbiltzen denean. Funtzioak x zenbaki bat hartzen du sarrera gisa, eta beste zenbaki bat sortzen du. x harik eta txikiagoa egiten den neurrian, 1/x gero eta handiagoa da, infinitura hurbilduz. x zero bada, funtzioa ez dago ondo definituta: ez du errealitatea deskribatuko.

3. irudia: «Matematiken bidez frogatu dugu gure unibertsoaz harago ikusteko modu bat egon litekeela», adierazi du Kopenhageko Unibertsitateko Eric Lingek. (Argazkia: Annachiara Piubello – Copyright lizentziapean. Iturria: Quanta Magazine)

Zenbaitetan, alabaina, matematikariek singularitate bat saihets dezakete. Adibidez, har dezagun lehen meridianoa, Greenwichetik (Ingalaterra) igarotzen dena, zero longitudean. 1/longitudea funtzio bat bagenu, Greenwichen erotuko litzateke. Baina, benetan, ez dago fisikoki berezia den ezer Londresko aldirietan: zero longitudea erraz birdefini genitzake Lurreko beste lekuren batekin igarotzeko, eta orduan aipatu dugun funtzio horrek normaltasun osoz jokatuko luke Greenwicheko Errege Behatokira hurbiltzean.

Bada, antzeko zerbait gertatzen da zulo beltzen eredu matematikoen mugetan. Zulo beltz esferiko ez-birakariak deskribatzen dituzten ekuazioek (Karl Schwarzschild fisikariak egin zituen 1916an) muga bat dute, non beren izendatzailea zerora iristen den zulo beltzaren gertaeren horizontean: zulo beltza inguratzen duen azalera, zeinetatik harago ezerk ezin duen ihes egin. Hori dela eta, fisikariek uste zuten gertaeren horizontea singularitate fisiko bat zela. Baina zortzi urte geroago, Arthur Eddington astronomoak frogatu zuen koordenatuen multzo ezberdin bat erabiltzean singularitatea desagertzen dela. Meridiano nagusia bezalaxe, gertaeren horizontea ilusio bat da: koordenatuen singularitate izeneko tresna matematikoa, hautatutako koordenatuak direla-eta besterik sortzen dena.

Zulo beltzen erdigunean, berriz, dentsitatea eta kurbadura infinitura iristen diren modua ezin da koordenatuen sistema ezberdin bat erabiliz ezabatu. Erlatibitate orokorraren legeek nahaste-borrastea eraikitzen hasiak dira. Horri kurbaduraren singularitate deritzo; eta esan nahi du egungo teoria fisiko eta matematikoen deskribapen gaitasunetik harago doan zerbait gertatzen ari dela.

Geshnizjani, Ling eta Quintinek aztertu zuten ea Big Bangaren hasierak zulo beltz baten erdigunearen edo gertaeren horizonte baten antza handiagoa duen. Ikerketa 2003an Arvind Bordek, Alan Guthek (inflazioaren ideia proposatzen lehen ikertzaileetako bat) eta Alexander Vilenkinek frogatutako teorema batean oinarritzen da. Teorema horrek BGV du izena, egileen inizialengatik, eta adierazten du inflazioak hasiera bat izan behar zuela: ezin da iraganerantz amaierarik gabe luzatu. Singularitate bat egon behar zuen gauzak abiarazteko. BGV teoremak ezartzen du singularitate hori gertatu izan zela, baina ez du azaltzen zer singularitate mota izan zen.

Quintinek azaldutako moduan, bere kideekin batera lanean aritu da deskubritzeko ea singularitate hori adreilu horma bat den (kurbadura singularitate bat) edo ireki daitekeen gortina bat (koordenatuen singularitate bat). Albertako Unibertsitateko matematikari Eric Woolgarrek, ikerketan parte hartu ez duenak, komentatu du lanak Big Bangaren singularitateari buruzko gure irudia argitzen duela. «Zehaztu dezakete ea kurbadura infinitua den hasierako singularitatean, edo singularitatea suabeagoa den, eta horrek ahalbidetuko luke unibertsoaren gure eredua zabaltzea Big Bangetik aurretiko garaietara».

4. irudia: «Argi izpiek muga gaindi dezakete», adierazi du Waterlooko Unibertsitateko Jerome Quintinek. (Argazkia: Gabriela Secara – Copyright lizentziapean. Iturria: Quanta Magazine)

Inflazioaren aurreko egoera posibleak sailkatzeko, hiru ikertzaileek eskala faktore izeneko parametro bat erabili zuten. Parametro horrek deskribatzen du nola objektuen arteko tartea aldatu egin den denborarekin unibertsoa hedatu ahala. Definizioz, Big Banga eskala faktorea zero zen unea da: den-dena geratu zen konprimituta puntu adimentsional batean.

Inflazioan zehar, eskala faktorea abiadura esponentzialean areagotu zen. Inflazioaren aurretik, eskala faktorea hainbat modutan alda izan zitekeen. Artikulu berriak singularitateen taxonomia bat ematen du zenbait egoeretarako, eskala faktoreen arabera. «Frogatu dugu baldintza zehatz batzuetan eskala faktoreak kurbadura singularitate bat eragingo duela, eta beste baldintza batzuetan, aldiz, ez», azaldu du Lingek.

Ikertzaileek bazekiten energia iluna duen baina materiarik gabeko unibertso batean, BGV teoreman identifikatutako inflazioaren hasiera bazter daitekeen koordenatuen singularitate bat dela. Baina benetako unibertsoak badu materia, jakina. Trikimailu matematikoen bidez haren singularitatea ere saihets genezake? Ikertzaileek frogatu dute materia kantitatea oso txikia baldin bada energia ilunaren kantitatearekin alderatuta, orduan singularitatea bazter daitekeela. «Argi izpiek muga gaindi dezakete», argitu du Quintinek. “Eta, ildo horretan, mugaz harago ikus daiteke; ez da adreilu horma bat”. Unibertsoaren historia, beraz, Big Bangaz harago hedatuko da.

Hala ere, kosmologoek uste dute unibertso primitiboan materia kantitatea energia kantitatea baino handiagoa zela. Kasu horretan, lan berriak erakusten du BGV singularitatea kurbadura fisiko errealeko singularitatea litzatekeela, non grabitatearen legeek ez duten zentzurik.

Singularitateak iradokitzen du erlatibitate orokorrak ezin duela fisikaren oinarrizko legeen deskribapen osoa izan. Ahaleginetan ari dira deskribapen hori formulatzeko, baina horretarako erlatibitate orokorra eta mekanika kuantikoa uztartu beharko dira. Lingen iritziz, artikulu berria teoria horretara bideratzeko pauso bat da. Unibertsoari zentzua emateko energia mailarik handienean, esan du «lehendabizi fisika klasikoa ahalik eta hobekien ulertu behar dugula».

Jatorrizko artikulua:

Steve Nadis  (2024). Mathematicians Attempt to Glimpse Past the Big Bang, Quanta Magazine, 2024ko maiatzaren 31a. Quanta Magazine aldizkariaren baimenarekin berrinprimatua.

Itzulpena:

UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Fuente: ESA / IBM Research

Cada minuto que pasa, la computación cuántica aumenta exponencialmente sus posibilidades de éxito. IBM pugna por los primeros puestos en la carrera para dar con la máquina que logre la supremacía cuántica, o lo que es lo mismo, resolver algún problema imposible para la computación clásica. Su plan para comercializar el primer ordenador cuántico con 100 000 cúbits puede darle la corona del siglo.

Qué tiene la computación cuántica que le da tanto poder

La computación cuántica funciona utilizando propiedades del mundo microscópico que ni siquiera se pueden explicar. Una de estas propiedades es que estos sistemas físicos pueden estar en varios estados a la vez.

La computación cuántica utiliza esa extravagante propiedad, los estados cuánticos superpuestos, para realizar cálculos. Lo hace a través de puertas cuánticas, circuitos cuánticos básicos que operan sobre un pequeño número de cúbits. Son lo mismo que las puertas lógicas para los ordenadores digitales. Y esta fantasía ha pasado en los últimos años de ser una mera posibilidad teórica a ser una realidad.

En computación cuántica el elemento de computación básico es el cúbit, que en contraste con el bit de la computación clásica puede tomar cualquier combinación lineal de módulo uno entre el valor 0 y el 1; esos son sus distintos estados.

El cambio del bit al cúbit

En algunos problemas de computación, la cantidad necesaria de recursos aumenta muy rápido a medida que crece el tamaño del problema. El cambio del bit al cúbit puede reducir la velocidad de aumento de recursos de manera muy drástica.

Para poner un ejemplo práctico, imaginemos que queremos simular un ordenador cuántico de 100 cúbits. En un ordenador clásico necesitaríamos 2 elevado a 100 bits, o lo que es lo mismo, un quintillón de bits. Nunca alcanzaremos esta capacidad de cálculo utilizando ordenadores clásicos. En cambio, con un ordenador cuántico sólo necesitaríamos 100 cúbits, de hecho, actualmente ya existen ordenadores cuánticos de más de 100 cúbits.

Toda esta tecnología se podría escalar hasta miles de cúbits. Según los expertos, esto no va a ser suficiente para conseguir la computación cuántica útil. Sin embargo, los investigadores de IBM ya están pensando en la siguiente revolución. Están trabajando en el primer ordenador cuántico de cien mil cúbits. ¿Cómo lo quieren conseguir?

Superar la era NISQ

Hoy en día estamos en lo que se conoce como era NISQ. El acrónimo hace referencia al hecho de que tenemos ordenadores cuánticos con pocos cúbits y estos cúbits son ruidosos. Es un término acuñado por el físico John Preskill en 2018, quien señaló que las computadoras cuánticas en ese momento (y de hecho todavía en 2024) son propensas a tasas de error considerables y están limitadas en tamaño por la cantidad de cúbits lógicos (o incluso cúbits físicos) en el sistema. Esto significa que no son confiables para realizar cálculos generales.

Este ruido es el que evita que consigamos la supremacía cuántica. La ventaja se consigue cuando un ordenador cuántico hace una tarea que ningún ordenador clásico puede hacer.

La dificultad para reducir el ruido es puramente tecnológica, lo cual no significa que no haya que hacer mucha investigación para superar los retos. Actualmente IBM ofrece más de diez ordenadores cuánticos de más de 100 cúbits. Algunos ejemplos son IBM Fez, con 156 cúbits; IBM Torino, con 133 cúbits, e IBM Kyiv, con 127 cúbits.

Se ha demostrado que estás máquinas se pueden utilizar para resolver diferentes tipos de problemas, pero aún sin ventaja cuántica: problemas de optimización, problemas de estructura electrónica, problemas de magnetismo, etc.

En los últimos años, los investigadores de IBM están desarrollado diferentes métodos para mitigar el error de los cúbits. Estas técnicas corrigen hasta cierto punto los errores generados por el ruido, pero a cambio de mayor tiempo de cómputo.

Con estas técnicas han demostrado que los ordenadores cuánticos pueden dar mayor rendimiento que los clásicos en problemas concretos, lo que demuestra que se están acercando a la ventaja cuántica.

La siguiente ola

A esta nueva serie de ordenadores cuánticos la han llamado “la siguiente ola” y está basada en supercomputación cuántico-céntrica. Va a ser un superordenador cuántico modular.

La modularidad le va a permitir escalar y para ello va a tener que combinar comunicaciones cuánticas y computación clásica. Las innovaciones vendrán del hardware y también del software.

El middleware (software con el que las diferentes aplicaciones se comunican entre sí) va a ser híbrido, esto significa que va a integrar flujos de trabajo clásicos y cuánticos. Este middleware va a contener, por ejemplo, una herramienta llamada tejido de circuitos cuánticos. Esta herramienta va a permitir utilizar menos puertas cuánticas de dos cúbits para ejecutar los circuitos. Para afrontar todos estos retos, IBM ha creado una fuerte colaboración con las Universidades de Tokyo y Chicago.

IBM no está sola

En lo que respecta a computación cuántica universal (o computación cuántica digital), IBM es una de las empresas que están trabajando en los ordenadores cuánticos del futuro, pero no es la única.

Por ejemplo, en Google Guantum AI están trabajando para conseguir cúbits lógicos utilizando la menor cantidad posible de cúbits físicos y también en la manera de escalar este proceso. En esta misma línea también trabaja Microsoft en colaboración con Quantinuum, y es también una fuerte apuesta de Amazon Web Services.

Sin embargo, la computación cuántica no es sólo digital. También existe la computación cuántica analógica que se utiliza para resolver un problema matemático muy concreto (QUBO) que aparece en diversos campos: finanzas, logística, energía, etc. La empresa que más está impulsando esta tecnología es DWAVE.

Aparte de la utilización de diferentes tipos de hardware cuántico, en muchas empresas y universidades trabajan intensamente en algoritmos clásicos inspirados en la física cuántica que han demostrado ser muy útiles.

Es solo cuestión de tiempo cambiar el mundo.

Sobre el autor: Unai Aseguinolaza Aguirreche, Docente investigador en la Escuela Politécnica Superior de Mondragón, Mondragon Unibertsitatea

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Artículo original.

El artículo El impacto del ordenador cuántico de 100 000 cúbits de IBM se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Enara Calvo Gil

Asteon zientzia begi-bistan igandeetako gehigarria da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna jaso eta laburbiltzea da gure helburua.

Astronomia

UPV/EHUko, Universitat Politècnica de Catalunya-ko – BarcelonaTech-eko (UPC) eta Barcelona Supercomputing Center-eko (CNS-BSC) ikertzaileek zehaztu dutenez, Jupiterren Orban Gorri Handiak (GRS), erraldoi gaseosoaren atmosferan dagoen zurrunbilo antizikloniko batek, gutxienez 190 urte ditu. Zenbakizko simulazioen eta behaketa historikoen analisien bidez, XVII. mendean ikusitako “Orban Iraunkor” batekin lotura izatea baztertu dute. Ikerketen arabera, Jupiterreko haizeen ezegonkortasunengatik sortu zen GRS, eta litekeena da uzkurtzen jarraitzea edo muturreko tamaina batean egonkortzea. Geophysical Research Letters aldizkarian argitaratu zituzten aurkikuntza horiek. Informazio gehiago Zientzia Kaieran.

Astronomo-talde batek inoiz detektatutako zorrotadarik luzeenak aurkitu ditu, zulo beltz supermasibo batek igorritakoak. Porfirion izeneko zorrotada horiek 23 milioi argi-urteko luzera dute. Nature aldizkarian argitaratutako aurkikuntza horrek iradokitzen du zorrotada horiek eragina izan zezaketela unibertso gaztean galaxiak eratzeko moduan, haien eboluzioa azkartuz, materia distantzia handietatik jaurtiz. Azalpenak Elhuyar aldizkarian.

Duela gutxi egindako ikerketa baten arabera, Plutongo lurpeko ozeanoa, Sputnik Planitia lautadaren gainazalaren azpian dagoena, gatzik gabekoa izan liteke. Ozeano horrek 1100 kg/m³ baino dentsitate txikiagoa izango luke, eta horrek gazitasun apala adierazten du. Gazitasun horrek ur likidoa luzaroago egonkor mantentzea ahalbidetuko luke, eta Sputnik Planitia-ren gainazalaren leuntasun topografikoa azalduko luke. Gainera, ozeano ez hain gaziak giroa bizigarriagoa izateko aukerak areagotzen ditu, planeta nanorako inplikazio astrobiologiko interesgarriak planteatuz. Datuak Zientzia Kaieran.

Zoologia

Ikertzaile talde batek jakin duenez, Vanessa cardui tximeletak Afrikatik Hego Amerikara migratu dezake, Ozeano Atlantikotik 4.200 km eginez. Aurkikuntza DNA, isotopo eta polen analisien bidez egin zen. Haize alisioak funtsezkoak izan ziren bidaia osatu ahal izateko, bost eta zortzi egun artean iraun baitzuen. Ikerketa horrek iradokitzen du intsektuen migrazioak uste baino ohikoagoak eta zabalagoak izan litezkeela, eta horrek ondorio ekologiko garrantzitsuak izango lituzkeela, bereziki klima aldaketaren eraginarekin. Datuak Zientzia Kaieran.

Matematika

Ekaia aldizkarian matematikaren eta musikaren arteko lotura aztertzen duen artikulua topatu dezakegu. Honek, uhin-ekuazioak musika-tresnek sortutako soinua nola deskribatzen duen azaltzen du. Bereziki, harizko instrumentuek, biolinek eta gitarrek, adibidez, soinua sortzen dute soken bibrazioaren bidez; haien portaera uhin-ekuazioarekin modelatzen da dimentsio batean, eta Fourier-en serieen bidez ebazten da. Horri esker, soinuaren maiztasuna sokaren luzeraren eta elastikotasunaren arabera karakteriza daiteke, eta musika-soinua ulertzeko matematikaren aplikagarritasuna frogatu. Informazio guztia Zientzia Kaieran.

Rubik kuboa 1974an asmatu zuen Erno Rubikek, eta hiru dimentsioko mugimendua azaltzeko hezkuntza tresna gisa diseinatu zuten. Harrezkero, aldaera ugaritan eboluzionatu du, piramide eta dodekaedroetan esaterako, merkatuan 3.000 puzzle ezberdin baino gehiagorekin. 450 milioi unitate salduta dituen jostailu herrikoia izateaz gain, bere egitura matematikoak aljebrako talde eta permutazioak bezalako kontzeptuak azaltzeko aukera ematen du. Konmutadoreak eta konjugazioak bezalako teknikak erabiltzeak kuboa konpontzen laguntzen du, batez ere azkartasuna edo itsu-itsuan konpontzea bilatzen den gaitasunetan. Azalpenak Berrian.

Neurozientzia

Maitane Serrano Murgiak, Neurozientzietan doktoreak, nerabezaroan alkohol gehiegi kontsumitzeak dituen eraginak eta garunean duen eragina ikertu ditu. Plastikotasun sinaptikoan, neurotransmisioan eta portaeran kalte iraunkorrak izan direla ondorioztatu du ikerketak. Horrez gain, Serranok omega-3ak kalte horiek arintzeko tresna gisa duen potentziala aztertu du, eta frogatu du elikagai horrekin aberastutako dieta batek alkoholak garunean dituen ondorio kaltegarri batzuk hobetu ditzakeela, nahiz eta ohartarazi duen kalteak ez dituela guztiz lehengoratzen. Gaur egun, Omega-3ari eta sistema endokannabinoideari buruzko ikerketekin jarraitzen du. Zientzialari honen inguruko informazio gehiago UEU webgunean.

Egileaz:

Enara Calvo Gil kazetaria da eta UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedrako komunikazio digitaleko teknikaria.

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El número Pi, representado por la letra griega π, es una de las constantes matemáticas más famosas e importantes que existen en el mundo. Este número irracional, que determina la relación entre la longitud de una circunferencia y su diámetro, concierne a múltiples disciplinas científicas como la física, la ingeniería y la geología, y tiene aplicaciones prácticas sorprendentes en nuestro día a día.

La fascinación que ha suscitado durante siglos es tal, que se viene estudiando desde hace más de 4.000 años e, incluso, cuenta con su propio día en el calendario: el 14 de marzo. Este evento internacional vino de la mano del físico estadounidense Larry Shaw, quien en 1988 lanzó la propuesta de celebrar esta efeméride. La forma en la que se escribe el 14 de marzo en inglés y euskera coincide con los tres primeros dígitos de la famosa constante matemática: 3-14 martxoaren 14 en euskara / 3-14 March, 14th en inglés. En los últimos años, la conmemoración del Día de Pi se ha ido extendiendo, hasta tal punto que el 26 de noviembre de 2019 la UNESCO proclamó el 14 de marzo Día Internacional de las Matemáticas.

Un año más, el Basque Center for applied Mathematics-BCAM y la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU nos sumamos a la celebración, organizando la quinta edición del evento BCAM NAUKAS, que se desarrolló a lo largo del 14 de marzo en el Bizkaia Aretoa de UPV/EHU.

La creencia popular quiere entender que las matemáticas son cosa de números y, por tanto, de calculadoras. Pero la realidad es que las matemáticas están llenas de letras y que para muchas personas dedicadas profesionalmente a las matemáticas los cálculos numéricos no son su fuerte. De esta base la charla «Soy de letras» de Sara Barja.

Sara Barja Martínez ha sido investigadora Ramón y Cajal en la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y el Centro de Física de Materiales (CFM) y desde enero de 2024 continúa su investigación en la UPV/EHU como Ikerbasque Associate Researcher. Su investigación se centra en el estudio de las relaciones existentes entre estructura y reactividad en (electro)-catálisis. En 2021, recibió una prestigiosa beca ERC-Starting Grant del Consejo Europeo de Investigación.

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus

El artículo Día de pi 2024: Soy de letras se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Ruben Lijók bere doktore-tesia defendatu berri du, zientzia eta matematika irakasteko dibulgazio-bideoen erabileren inguruan. Ondorioen laburpena Dissemination videos can enhance education in STEM disciplines

Materialak indartsuago bihurtzen dira deformatzen direnean. Horregatik, horietako askok itxura berezia dute estalkietan eta itxituretan, baina egitura-funtzio argia dute. Hori ezaguna da, beste kontu bat efektua maila atomikoan ikustea da. Why do materials get stronger when they are deformed?

Duela milioika urte, Mediterraneoa gatz-aintzira txiki bat bihurtu zen. Horri buruz ikasitakoak etorkizunean gerta zitekeena argitzen du. What if the Mediterranean dried out?, Daniel Garcia-Castellanos eta Konstantina Agiadi.

Biokimikan eta biologia molekularrean adimen artifizialaren erabilerak ez dira promesa, errealitatea baizik. DIPCko jendea AINU, a powerful AI tool for studying cell heterogeneity

Mapping Ignorance bloga lanean diharduten ikertzaileek eta hainbat arlotako profesionalek lantzen dute. Zientziaren edozein arlotako ikerketen azken emaitzen berri ematen duen gunea da. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren eta Nazioarteko Bikaintasun Campusaren ekimena da eta bertan parte hartu nahi izanez gero, idatzi iezaguzu.

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Hongos aislados del frass, un subproducto del proceso de cría del gusano de la harina que puede emplearse como fertilizante en agricultura. Fuente: Teresa Fuertes, CC BY-SA

La idea de incluir insectos en la dieta humana nos puede sonar algo exótica, sacada de un viaje a algún país lejano. Sin embargo, es algo que está cada vez más cerca de nuestra mesa. La previsión para el año 2030 es que el mercado mundial de los insectos comestibles supere los 3 000 millones de dólares en Europa.

La gran demanda de proteínas alternativas para alimentación, tanto humana como animal, hace que la cría del gusano de la harina se haya disparado en los últimos años. Sin embargo, este animal también podría utilizarse en agricultura. Más concretamente, sus excrementos.

La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria ha avalado el consumo del gusano de la harina para la alimentación humana. Si bien en España aún no se comercializa con este fin, en Salamanca se encuentra una de las plantas de producción más grandes del mundo.

Nota para los más aprensivos: vivimos en tiempos de crisis ecosocial y la mitigación del cambio climático supone un auténtico reto. Producir proteína animal sin emitir metano ni amoníaco, consumiendo menos agua que otros sistemas de producción animal y con una huella de carbono negativa, supone un escenario ganador.

Pero ¿de qué animal estamos hablando y por qué tiene tanto interés? El gusano de la harina es la fase larvaria del insecto Tenebrio molitor. Este pequeño coleóptero no es solo una fuente rica en proteínas, sino también un buen candidato a revolucionar otros campos como el de la agricultura. Todo ello en un contexto de economía circular. ¿Cómo? Produciendo excrementos con un alto valor como fuente de fertilización orgánica.

Gusanos de la harina. Fuente: Eldred Lim/ShutterstockLos secretos del excremento excelente

El subproducto del proceso de cría de gusano de T. molitor es en realidad una mezcla de excrementos de larvas, restos de comida no digeridos y fragmentos de exoesqueletos. El conjunto recibe el nombre de “frass” y es un tesoro en miniatura para la agricultura gracias a su composición fisicoquímica y microbiológica.

Posee un alto contenido en macronutrientes, similar o superior al de otros fertilizantes orgánicos como purines y estiércoles. Por eso, es eficaz en el suministro de nitrógeno, fósforo y potasio para los cultivos, y muestra un excelente potencial para sustituir parcial o totalmente al fertilizante mineral convencional.

A diferencia de muchos fertilizantes minerales basados en nitrógeno, fósforo y potasio, el frass también es una mina de micronutrientes esenciales para las plantas. Aporta, entre otros, manganeso, hierro, zinc, cobre y boro. Su bajo contenido en humedad, en torno al 10 %, hace que sea más manejable, fácil de aplicar y más estable en su almacenamiento que otros residuos orgánicos.

No obstante, es como un perfume caro: efectivo a dosis bajas. Estudios previos han demostrado que dosis altas pueden resultar nocivas para el crecimiento de las plantas.

Una de las características más destacadas del frass es su rápida descomposición. Así, una vez aplicado al suelo, su tasa de mineralización es más rápida que la de cualquier fertilizante orgánico. Gracias a su alto contenido de carbono lábil, fácilmente disponible para la microbiota del suelo, estimula la actividad microbiana. Así, se favorece la descomposición de la materia orgánica nativa del propio suelo. Es decir, promueve la mineralización y el crecimiento de biomasa microbiana, lo cual resulta crucial para un suelo saludable y fértil.

La microbiota del frass

El frass también resulta muy interesante desde el punto de vista microbiológico, ya que contiene bacterias y hongos beneficiosos capaces de mejorar el crecimiento y el estado de salud de los cultivos.

Estos microorganismos promotores del crecimiento vegetal son capaces de solubilizar el fosfato o el potasio del suelo y de llevar a cabo la fijación biológica del nitrógeno, lo que aumenta la disponibilidad de estos nutrientes para el cultivo.

Otros son capaces de producir hormonas que mejoran el desarrollo de la planta. Al aplicar estos microorganismos al suelo agrícola mejora el crecimiento y el estado fisiológico de los cultivos, lo que induce una mayor resistencia frente a estreses abióticos como la sequía y la salinidad.

Asimismo, algunos de los microorganismos presentes en el frass provocan la activación de respuestas defensivas en la planta. Esto impulsa la supresión de patógenos.

La aplicación de excretas animales queda sujeta por ley a algún tratamiento de higienización que asegure la eliminación de posibles microorganismos nocivos para la salud humana. Sin embargo, en el caso del frass la aplicación de altas temperaturas podría eliminar, además de patógenos potenciales, muchos de los microorganismos beneficiosos para el crecimiento de los cultivos.

Por otro lado, la composición de la microbiota del frass se ve influenciada por la dieta mantenida por las larvas de T. molitor durante la cría.

Por todo esto, aunque el futuro del frass como fertilizante resulta muy prometedor, aún requiere ahondar en algunas cuestiones. Por ejemplo, en las condiciones de producción y en la búsqueda de tratamientos higienizantes alternativos que nos permitan aprovechar todo su potencial.

A pesar de ello, el excremento de T. molitor no es solamente un “excremento excelente”, sino también una solución innovadora, capaz de mejorar la fertilidad del suelo e impulsar una agricultura sostenible, eficiente y resiliente frente al cambio climático.

Sobre las autoras: Teresa Fuertes Mendizabal, Profesora Fisiología Vegetal, Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea y Maddi Malatsetxebarria, estudiante predoctoral en Agrobiología Ambiental, Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Artículo original.

El artículo Frass, el excremento de insectos que es un tesoro para la agricultura se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Maddi Astigarraga

Milioi bat espezie baino gehiago daude katalogatuta dauden planetako biztanle txiki horiei buruz hitz egingo digu gaur gure Kiñuk. Animalia ezagunen % 80 baino gehiago dira intsektuak.

Oraindik asko geratzen zaigu guztiz ezagutzeko ekosistemen funtsezko diren hauen. Hala ere, pixkanaka, zientziak gero eta funtzio eta ezaugarri gehiago deskubritzen dizkigu. Adibidez, Vanessa cardui tximeletak Afrikatik Hego Amerikara migratu dezake, Ozeano Atlantikotik 4.200 km eginez jakin izan da aurten. Pasaden urtean, Drosophila melanogaster edo frutaren euliaren larbaren garunaren mapa osoa egin zuten ikertzaileek. Gure trikuak intsektuen hainbat funtzio eta zenbait ezaugarri azalduko dizkigu.

Hilero, azkenengo ostiralean, Kiñuk bisitatuko du Zientzia Kaiera bloga. Kiñuren begirada gure triku txikiaren tartea izango da eta haren eskutik gure egileek argitaratu duten gai zientifikoren bati buruzko daturik bitxienak ekarriko dizkigu fin.

Egileaz:

Maddi Astigarraga Bergara (IG: @xomorro_) Biomedikuntzan graduatua, UPV/EHUko Ilustrazio Zientifikoko masterra egin du eta ilustratzailea da.

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Lago Crawford (Ontario, Canadá). Fuente: Brock University / Conservation Halton

Cuando queremos hacer una broma al hablar de la edad de algún evento o proceso geológico, solemos añadir la muletilla “millón de años arriba, millón de años abajo” al final de la frase. Y siempre hace gracia, porque la unidad mínima de medida del tiempo en Geología es el millón de años, así que esa frase de broma sería como decir “cinco minutos antes o cinco minutos después” a la fecha de algún evento histórico en el que estemos especificando la hora aproximada a la que ocurrió. Pero esta resolución temporal con un error de un millón de años no es útil cuando estudiamos el Periodo geológico en el que vivimos, el Cuaternario, que comenzó hace unos 2,6 millones de años. Aquí sí queremos conseguir detectar eventos y procesos que acontecieron en nuestro pasado más reciente y de la manera más precisa posible, necesitamos reducir ese margen de error temporal hasta los mil años, cien años, diez años…o, incluso, menos.

Entonces es cuando nos surgen dos preguntas: ¿Existe algún contexto geológico reciente en donde se produzca un depósito sedimentario periódico que nos permita realizar una reconstrucción ambiental de los últimos miles de años con una resolución temporal cercana al año? Y ¿ese mismo proceso geológico también se ha producido en la historia geológica, pudiendo aplicar este error tan pequeño a la datación de eventos que ocurrieron hace millones de años? La respuesta a ambas cuestiones es sí. De hecho, existen varios procesos que podría poneros como ejemplo, pero me voy a quedar con uno muy particular, las varvas lacustres.

Secuencia de varvas lacustres del lago Crawford, de Ontario (Canadá), donde se observa el patrón de láminas claras y oscuras en una secuencia rítmica. Imagen tomada de Lafond, K., Walsh, C., Patterson, R., Mccarthy, F., Llew-Williams, B., Hamilton, P., Nasser, N. y Cumming, B. (2023). Influence of Climatic Trends and Cycles on Varve Deposition in Crawford Lake, Ontario, Canada. Geosciences 13, 87.

Sí, varvas con dos uves, no lo he escrito mal, ya que se trata de una palabra procedente del término sueco “varvig lera”, que se puede traducir como “capas de arcilla”. Y este término, varvas, hace alusión a un tipo de sedimentación que se produce en el fondo de algunos lagos y que se caracteriza por la presencia de unas pequeñas láminas o capitas de sedimentos finos (arcilla, limo o arena de grano muy fino) con colores blancos y negros alternantes en una secuencia rítmica, repetitiva, como si fuese un código de barras. Pero la principal característica que tienen es que cada par de capas blanca-negra se deposita de manera anual: las láminas de colores blancos corresponden con la sedimentación de primavera y verano, mientras que los niveles oscuros se producen en otoño e invierno.

Inicialmente se creía que las varvas, estas secuencias sedimentarias rítmicas formadas anualmente, sólo se formaban en lagos glaciares de latitudes altas, donde las capas blancas corresponden con el depósito de limo y arena muy fina generado por la fusión del hielo en los momentos cálidos del verano y las capas negras con el nuevo avance del hielo y la congelación de la superficie del agua en el invierno, cuando decantarían arcillas y limos finos en el fondo. Pero, hoy en día, se han encontrado varvas en numerosos lagos desarrollados en otros escenarios climáticos a lo largo del mundo. Por ejemplo, en lagos de montaña en zonas geográficas de temperaturas templadas, como es el caso de varias localizaciones pirenaicas de la Península Ibérica, en donde las láminas blancas se generan por la precipitación de calcita (CaCO3) o cuarzo (SiO2) de origen biogénico, es decir, producidos por la actividad de los seres vivos acuáticos, mientras que las láminas oscuras se deben al depósito de limo, arena muy fina, restos vegetales y minerales procedentes del continente y que son arrastrados por el agua de lluvia que llega al lago durante los meses de invierno, depositándose en el fondo del mismo.

Aspecto de un depósito sedimentario de varvas lacustres del Pleistoceno (hace más de 12.000 años) de los acantilados de Scarboro, de Ontario (Canadá). Imagen propiedad de Bruce F. Molnia, del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS)

Realmente, se pueden producir depósitos sedimentarios rítmicos de manera puntual en prácticamente todos los lagos del planeta, pero no todas estas secuencias son varvas lacustres. Os repito la clave de estos depósitos: esa alternancia de una capa blanca y una negra tiene que tener una periodicidad anual. Y es esta propiedad la que transforma a las varvas lacustres en una de las herramientas geológicas más importantes para realizar reconstrucciones paleoambientales en medios continentales durante los últimos miles y cientos de miles de años con una resolución temporal increíble: se pueden detectar cambios en el régimen de lluvias, la cobertera de hielo o la actividad biológica en estos lagos a escala estacional, diferenciando lo que ocurre en verano con lo que ocurre en invierno.

Como os decía al principio, este proceso geológico no es exclusivo del Cuaternario, también se han preservado varvas lacustres en otros periodos geológicos del pasado. Como ejemplo, se acaban de descubrir unos depósitos del Cretácico Inferior en China que han permitido describir cambios climáticos a escala estacional regulados por monzones y ciclos solares que afectaron a la fauna de dinosaurios que habitaron esta área hace más de 100 Millones de años. Y estas varvas lacustres no son las más antiguas que se han descubierto en el registro geológico.

Gracias a estas herramientas sedimentológicas, podemos realizar unas reconstrucciones paleoambientales con una resolución inferior a la anual en depósitos de hace millones de años de antigüedad, pudiendo identificar procesos climáticos muy concretos y, sobre todo, analizando con detalle cómo afectaron a la biodiversidad de la zona y cuánto tardó esta biota en responder ante estos cambios ambientales. Y esa información nos permite inferir cómo se comportarán los ecosistemas lacustres actuales si se ven afectados por eventos similares. Conocer nuestro pasado geológico nos permite tomar decisiones basadas en el rigor científico para poder protegernos y adaptarnos a los cambios climáticos que nos están afectando en el presente y, seguramente, nos afectarán en el futuro. Como veis, nuestro planeta también tiene códigos de barras con toda su información importante y, aunque muchos lagos luzcan largas varvas, no necesitan maquinillas de afeitar para acicalarse.

Referencias:

Corella, J.P., Valero-Garcés, B.L., Brauer, A., Moreno, A. y Pérez-Sanz, A. (2009). Facies laminadas en la secuencia sedimentaria del lago de Montcortés (Lleida) durante los últimos 6.000 años. Geogaceta 46, 103-106.

Tian, X., Gao, Y., Ma, J., Huang, H., Pan, J. y Wang, C. (2024). Lacustrine varves in the Lower Cretaceous Yixian Formation of western Liaoning, Northeast China: Implications for seasonal to sub-decadal palaeoclimate variability associated with the Jehol Biota and “Dinosaur Pompeii”. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 646, 112241.

Sobre la autora: Blanca María Martínez es doctora en geología, investigadora de la Sociedad de Ciencias Aranzadi y colaboradora externa del departamento de Geología de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU

El artículo ¿Los lagos también necesitan afeitarse? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Iratxe de la Hoz González, Osane Oruetxebarria eta Judith Rivas

Musika eta matematika lengoaia unibertsalak eta abstraktuak izateaz gain, historian zehar harreman estua izan duten bi diziplina ere badira. Antzinako Greziako garaian, musika matematikaren adierazpen artistikotzat jotzen zen. Gainera, musikaren azterketa eta analisia beti egon dira Zenbaki Teoriarekin eta Astrologiarekin erlazionatuta.

Irudia: musika atzemateko soinuaren beharra dugu, eta soinua da objektu baten bibrazioek eragindako uhinek gure entzumen sisteman sortzen duten sentsazioa. (Irudia: Marius Masalar – Unsplash lizentziapean. Iturria: Unsplash)

Musika atzemateko soinuaren beharra dugu, eta soinua da objektu baten bibrazioek eragindako uhinek gure entzumen sisteman sortzen duten sentsazioa. Honako hauek dira soinuak dituen ezaugarriak: intentsitatea, maiztasuna, altuera edo tonua eta tinbrea. Soinu baten intentsitatea azalera unitate bakoitzeko soinu-uhinek garraiatzen duten potentzia da. Maiztasuna soinuak segundo bakoitzean emandako bibrazio kopurua da. Altuera, berriz, soinu baten maiztasunaren araberakoa da, eta belarriekin nabari dezakegu. Azkenik, tinbreari esker, bi soinu-foku ezberdinek sortzen dituzten maiztasun eta intentsitate bereko bi soinu bereiz daitezke.

Uhin-ekuazioaren dimentsioak

Musika atzemateko prozesuan, garrantzia bera dute soinuak eta soinua eragiten duten objektuek; hots, instrumentuek. Instrumentuek soinua sortzen dute modu batean edo bestean, eta, horren arabera, haien sailkapena egin daiteke. Gauzak horrela, antzinako greziarren garaian oinarritutako musika-tresnen sailkapena ezagutzen dugu; hain zuzen ere, hari-, haize- eta perkusio-instrumentuen familiak. Orkestra sinfonikoaren garapenarekin batera, sailkapen tradizionala aldatzen hasi zen orkestrako musika-tresnetara egokituz. Testuinguru horretan, Sachs-Hornbostel-en instrumentuen sailkapena lau taldetan oinarritzen da: kordofonoak edo hari-instrumentuak, aerofonoak edo haize-instrumentuak, menbranofonoak eta idiofonoak, azken bi hauek perkusio-instrumentuak direlarik.

Artikulu honen helburu nagusia matematika eta musika harremanetan jartzea da, musika-tresnen sailkapenean oinarrituz. Horretarako, dimentsio bateko eta bi dimentsioko uhin-ekuazioa musikarekin eta instrumentuekin erlazionatuko da. Jean le Rond d’Alembert-ek, XVIII. mendeko matematikaria, filosofoa eta musikaren teorialaria, frogatu zuen hari dardarkari baten mugimendua deribatu partzialetako ekuazio baten soluzioa dela, eta hori da gaur egun ezagutzen dugun dimentsio bateko uhin-ekuazioa. Bide hori jarraituz, mota bakoitzeko instrumentuek betetzen duten uhin-ekuazioa aztertuko dugu, aipatutako Sachs-Hornbostelen instrumentuen sailkapena aintzat hartuz.

Hari-instrumentuen edo kordofonen kasuan, hariaren desplazamendua dimentsio bateko uhin-ekuazioaren soluzioa da, eta, ekuazio hori ebaztean, desplazamendua Fourier-en serie baten bidez adierazgarria dela frogatzen da, hots, hari-instrumentuek Fourierren legea egiaztatzen dute. Ondorioz, hari dardarkari batek sortutako soinuaren maiztasunaren karakterizazioa ematen dugu, soilik hariaren luzeraren eta elastizitate-koefizientearen menpekoa dena.

Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: 45
• Artikuluaren izena: Uhin-ekuazioa eta musika
  
• Laburpena: Musika eta matematika lengoai unibertsalak eta abstraktuak dira, eta historian zehar betidanik egon dira erlazionatuta; izan ere, musikan emandako aurrerapenetan matematikak garrantzia handia izan du. musika soinuaren bidez adierazten da, eta, matematikaren ikuspuntutik, soinuak uhinak dira. Artikulu honetan erlazio horren adibide batzuk aurkeztuko ditugu. Horretarako, musika-tresnen sailkapenean oinarrituta, instrumentuen familia bakoitzaren berezitasunak aztertu eta lengoai matematikakoan adierazi
  ondoren, soinu bakoitzak eragindako uhinek betetzen dituzten problemak aztertuko ditugu, bai eta horien soluzioak esplizituki eman ere. Soluzio horiek lortzeko ezinbesteko tresnak izango dira uhin-ekuazioa, Fourierren serieak eta Besselen funtzioak, besteak beste.
• Egileak: Iratxe de la Hoz González, Osane Oruetxebarria, Judith Rivas
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 293-326
• DOI: 10.1387/ekaia.24978

Egileez:

Iratxe de la Hoz González, Osane Oruetxebarria eta Judith Rivas UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Matematika Saileko ikertzaileak dira.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

 

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El 4 de septiembre de 2024, el Instituto Nacional de Investigación de Bienes Culturales de la prefectura de Nara (Japón) anunció que había descubierto un fragmento de madera de unos 1300 años de antigüedad que contenía una tabla de multiplicar que sería la más antigua de Japón.

De izquierda a derecha: fotografía en color de la parte superior del fragmento de la tablilla encontrada, fotografía con infrarrojos de la misma parte de la tablilla (donde aparecería escrito «9 x 9 = 81») y multiplicaciones que aparecería en la tablilla completa. Fuente: Arkeonews.

En realidad, ese fragmento fue hallado en 2001 en el sitio de Fujiwara-kyo, la capital imperial de Japón entre los años 694 y 710, al final del periodo Asuka. Se encontró en lo que se cree que fue el lugar donde se ubicaba una oficina de guardias Emon-fu (Cuartel General de la Guardia de la Puerta Exterior del Palacio) del gobierno central de Fujiwara-kyo.

Las excavaciones arqueológicas de este sitio comenzaron en 1934; se han encontrado desde entonces unas 13 000 tablillas de madera, las mokkan, con inscripciones en chino clásico.

Un descubrimiento que llega gracias a la tecnología

Al principio, en 2001, este fragmento de madera (de 16,2 cm de largo y 1,2 cm de ancho) no llamó la atención de los investigadores, que pensaban que se trataba de un simple tablero de práctica.

Se observaban en ella tres columnas de caracteres kanji (los sinogramas utilizados en la escritura en japonés) escritos verticalmente en una línea, con cinco caracteres legibles a simple vista: «10», «1», «6», otro «6» y «8». Inicialmente, el instituto de Nara planteó la hipótesis de que la primera columna decía «9 x 9 = 81» y la tercera «6 x 8 = 48”.

En julio de 2023, Kuniya Kuwata, investigador jefe de historia antigua del Instituto Nacional de Investigación de Bienes Culturales en Nara, volvió a analizar la tablilla con el equipo de observación infrarroja más moderno, que reveló el contenido de la segunda columna que no se había leído anteriormente: «4 x 9 = 36». Al observar el patrón de estas tres columnas, concluyó que la tablilla no era una nota, sino la sección superior derecha de un tablero de cálculo (un kuku). Kuwata comentaba en una entrevista:

Si la tabla de multiplicar estuviera completa, la tablilla de madera tendría 33 centímetros de largo con todas las ecuaciones escritas.

La tabla original enumeraría 37 datos clave de multiplicación desde «1 x 1 = 1» hasta «9 x 9 = 81». Kuwata concluyó (observar la imagen arriba) que estos datos se habrían escrito en la tablilla original en cinco filas y ocho columnas, de mayor a menor, de derecha a izquierda.

La más antigua tabla de multiplicar japonesa

Esta tablilla presenta una estructura de multiplicación más compleja que la observada anteriormente en Japón. Como hemos comentado, posee cinco líneas de ecuaciones, escritas de derecha a izquierda. Evocan directamente los métodos matemáticos utilizados durante las dinastías Qin (desde 221 a. C. hasta el 206 a. C) y Han (desde 206 a. C. hasta el 220 d. C.) en China. Estas dinastías establecieron sistemas matemáticos estructurados para gestionar las tareas administrativas y fiscales de sus imperios. En Corea también se utilizaban sistemas similares en aquella época.

En palabras de Kuwata:

Al principio pensaba que las tablas de multiplicar japonesas solo tenían de dos a tres ecuaciones por línea, por lo que me sorprendió genuinamente encontrar una con tantas, similar a las de China y Corea.

En efecto, las tablillas descubiertas anteriormente en Japón mostraban ecuaciones organizadas en sólo dos o tres líneas, lo que sugería un enfoque más elemental para los cálculos. De aquí se comprende la importancia de este descubrimiento.

Este vínculo con los modelos chino y coreano sugiere, además, la existencia de una fuerte influencia cultural y técnica entre estas civilizaciones y el antiguo Japón.

Una herramienta en las funciones administrativas

Esta tabla encontrada en Fujiwara-kyo parece haber sido una herramienta importante en las funciones administrativas de la época, en particular en la oficina de guardia de Emon-fu. Este cuartel se encargaba de la seguridad en la corte imperial y en los alrededores del palacio Fujiwara-kyo; no solo garantizaba la protección física de los locales, sino también la gestión de diferentes tareas administrativas relacionadas con la organización diaria del gobierno. Entre otros, era responsable de planificar la jornada laboral de los funcionarios y coordinar los servicios dentro de la corte imperial; de allí la necesidad de calcular. Estas tablas de multiplicar habrían permitido la gestión eficaz del tiempo de trabajo, de las ausencias y de la rotación del personal.

Los cálculos rigurosos y normalizados habrían ayudado también a supervisar la recaudación de impuestos.

Aunque la fecha del fragmento de esta tablilla está bien establecida, algunos expertos especulan que podría remontarse al período Kofun (desde el año 250 al 538), período se caracteriza por la construcción de túmulos monumentales, entierros destinados a la élite japonesa.

El dominio de las matemáticas podría haber desempeñado un papel clave en el diseño de estas gigantescas estructuras en las que los cálculos de proporciones, volúmenes y alineaciones eran imprescindibles. Esta hipótesis refuerza la idea de que la cultura matemática estaba establecida en la antigua sociedad japonesa.

Kuwata comentaba al anunciar este descubrimiento:

Este artefacto demuestra que en Fujiwara-kyo, el kuku no solo lo utilizaban ciertos ingenieros, sino también los funcionarios comunes en su trabajo diario. Al igual que hoy, gestionar los turnos en las antiguas oficinas gubernamentales era una tarea difícil, y los empleados debían tener dificultades para hacer los cálculos, utilizando la tablilla como referencia.

Referencias

• Tablet unearthed in Japan’s Nara Pref. was 13-century-old multiplication chart: research, The Mainichi, 11 septiembre 2024
• Laurie Henry, Trouvaille d’une importance majeure : la plus ancienne table de multiplication japonaise découverte, Science&Vie, 9 septiembre 2024
• Nathan Falde, Piece of 1,300-Year-Old Wood Came from Japanese Multiplication Table, Ancien Origins, 9 septiembre 2024
• oguz kayra, Japan’s Oldest Multiplication Table Discovered in Nara, Dating Back 1,300 Years, Arkeonews, 7 septiembre 2024

Sobre la autora: Marta Macho Stadler es profesora de Topología en el Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU, y editora de Mujeres con Ciencia

El artículo Una tabla de multiplicar japonesa de 1300 años de antigüedad se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Nahúm Méndez

Laurogeita bost urte igaro ziren 1930ean Pluton aurkitu zutenetik 2015eko uztailean espazio-zunda batek lehenengo bisita egin zuen arte. New Horizons zundak gaur egun nanoa den planetaren gainazala lehenengo aldiz hurbiletik ikusteko aukera eman zigun, eta, a priori, gorputz hotz eta interesik gabekoa izan zitekeela uste genuen, haren tamaina txikiagatik eta energia-iturri faltagatik, ustez jarduera maila jakin bati eustea galarazten ziona.

Baina errealitatea bestelakoa da oso: ikusi ahal izan genuena mundu konplexu eta aktibo bat izan zen, nitrogenozko lautada eta glaziarrak zituena, baita ur izoztuko mendiak eta atmosfera arin bat ere. Zehazki, lautadarik handienean, Sputnik Planitia-n, zientzialariek eredu poligonal batzuk aurkitu zituzten. Eredu horiek iradokitzen zuten izotzaren barnean mekanismo konbektibo bat egon zitekeela, izotza mugitzea eragiten zuena. Baina, horretaz gain, ordokia bera egoteak adieraz zezakeen gainazalaren azpian ur likidoko ozeano bat zegoela.

1. irudia: Plutonen irudia. Ikusi gainazala zein anitza den: leku lauak, leku menditsuak eta kraterrik gabeko eremuak daude. (Argazkia: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute – domeinu publikoko irudia. Iturria: NASA)

Nola izan daiteke Pluton bezalako gorputz txiki bat gai lurrazpiko ozeano bati eusteko, eguzkitik distantzia horretara, gainera? Alde batetik, bere nukleo harritsuan elementu erradioaktiboak egon litezke, eta horiek desintegratzean, baliteke bero nahikoa sortzea ura egoera likidoan mantentzeko.

Bestalde, ozeanoko gatzek izotz-kontrako gisa balio ahal dezakete, ura izozteko beharrezkoa den tenperatura are gehiago jaitsita, neguan gure errepideetatik izotza kentzeko gatza erabiltzen dugunean bezalaxe.

Baina, bada beste xehetasun bat ere: Sputnik Planitia gure Eguzki Sistemaren inpaktu-arro handienetako bat izan liteke, Marteko Hellas edo Merkurioko Kaloris diren bezalaxe, eta bere kokapena eta ezaugarriak hobeto azal daitezke horren azpialdean ozeano bat balego, Nimmo eta lanfideek 2016an azaldu zuten bezala. Izan ere, ozeanoko ur hotz eta trinkoak gainazalera igotzeak eragingo luke eremu horretan hauteman den grabitate-anomalia positiboa.

2. irudia: Plutonen gainazalaren irudi zeihar honetan, ondo baino hobeto ikus ditzakegu, batetik, nagusiki ur izotzezko blokeek sortutako mendiak eta, bestetik, Sputnik Planitia, zerumugatik haratago hedatzen dena. (Argazkia: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute – domeinu publikoko irudia. Iturria: NASA)

Gainera, horri guztiari gehitzen badiogu nitrogeno-gordailuak lautadan duen eragina (tenperaturak oso baxuak direnean gas hori atmosferan izoztea eragiten duena), grabitate anomalia ere hobeto uler daiteke. Antzemandako grabitate-anomalia ezin izango litzateke azaldu soilik nitrogeno gordailuaren bidez; izan ere, 40 kilometro baino gehiagoko lodiera duen geruza bat beharko litzateke behaketak azaltzeko.

Lehen aipatu dugun bezala, ura likido mantentzeko ozeanoak gazia izan behar du baina, zenbat gatz behar da ura egoera horretan mantentzeko? McGovernek eta lankideek 2024an argitaratutako ikerlan batek aztertu du ozeanoak duen erantzuna goialdeko azalaren kargaren aurrean (gogora dezagun izotzezkoa dela) eta ikertu du zein izango litzatekeen espero genezakeen gainazaleko deformazioa nitrogeno izotzaren pisuagatik.

Jakina, galdera horrek ez du erantzun bakarra, emaitza ezberdina baita izotz-azalaren beraren lodieraren, Sputnik Planitiaren sakontasunaren eta, azkenik, lurrazpiko ozeanoaren dentsitatearen arabera. Hori dela eta, zientzialariek parametroak aldatu eta zenbait agertoki sortu behar izan dituzte. Adibidez, gazitasunari dagokionez, 1000 kg/m3 eta 1400 kg/m3 arteko uraren dentsitate-balioak aukeratu dituzte. Edo, bestela esanda, ur purutik oso ur gazira aldarazten duten balioak.

Eredu horien aurkikuntza garrantzitsuenetako bat da ozeanoaren gazitasuna areagotzen bada (ondorioz urak dentsoagoak izango lirateke) gainazalean ikusten diren egitura geologikoak ez lirateke hain ondo egokituko ereduetara; bai ordea, ozeanoko uraren dentsitatea 1100 kg/m3 baino txikiagoa balitz. Xehetasun horrek adierazten du gazitasunak oso apala izan behar duela, eredua eta gainazalean ikusitako deformazioa hobeto doi daitezen.

3. irudia: Plutonen atmosfera nabarmentzen da irudi honetan, planeta inguratzen duen eguzki-argiaren sakabanatzeak “distira” sortzen baitu. (Argazkia: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute – domeinu publikoko irudia. Iturria: NASA)

Gazitasun txikiagoko ozeano bat egonkorragoa litzateke denboran zehar eta gutxiago deformatuko luke izotzaren azala eta baita gainazala ere. Horrexek azaltzen du zergatik den hain leuna topografikoki Sputnik Planitiaren gainazala.

Bestalde, neurrizko gazitasunak eragin astrobiologiko asko ditu; izan ere, datu hori baieztatuko balitz, Plutoneko ozeanoa askoz ere bizitzarako leku abegitsuagoa izango litzateke oso gazia izango balitz baino. Beraz, ikerketa honek agerian uzten du, alderdi horretan behintzat, Plutoneko ozeanoa bizitzeko egokia izan litekeela.

Ziurrenik, hamarkada asko beharko ditugu Plutonen zerua zeharkatuko duen beste misio bat egiteko, eta misio horrek eredu horiek egiazkoak diren ala ez esateko. Erantzunak erantzun, ziur nago planeta nano horrek ez gaituela epel utziko.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Nimmo, F., D. P. Hamilton, W. B. McKinnon, P. M. Schenk, R. P. Binzel, C. J. Bierson, R. A. Beyer, et al. (2016). Reorientation of Sputnik Planitia Implies a Subsurface Ocean on Pluto. Nature 540(7631), 94–96. DOI: 10.1038/nature20148.
• Kimura, J., Kamata, S. (2020). Stability of the Subsurface Ocean of Pluto. Planetary and Space Science, 181. DOI: 10.1016/j.pss.2019.104828
• McGovern, P. J., Nguyen, A. L. (2024). The Role of Pluto’s Ocean’s Salinity in Supporting Nitrogen Ice Loads within the Sputnik Planitia Basin. Icarus, 412. DOI: 10.1016/j.icarus.2024.115968.

Egileaz:

Nahúm Méndez Chazarra geologo planetarioa eta zientzia-dibulgatzailea da.

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2024ko ekainaren 24an: ¿Cuánta sal tiene el océano de Plutón?

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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El poderoso efecto de retención de calor del dióxido de carbono se ha encontrado que se debe a una peculiaridad de su estructura cuántica. El hallazgo podría explicar el cambio climático mejor que cualquier modelo informático.

Un artículo de Joseph Howlett. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.

https://culturacientifica.com/app/uploads/2024/09/Video-CO2.mp4 Una coincidencia numérica ayuda a que las moléculas de CO2 se muevan de una determinada manera, atrapando mucha más radiación infrarroja de la Tierra de lo que lo harían de otra forma. Fuente: Kristina Armitage/Quanta Magazine;  Matt Twombly para Quanta Magazine

En 1896, el físico sueco Svante Arrhenius se dio cuenta de que el dióxido de carbono (CO2) atrapa el calor en la atmósfera terrestre, fenómeno que hoy se denomina efecto invernadero. Desde entonces, los modelos climáticos modernos, cada vez más sofisticados, han confirmado la conclusión central de Arrhenius: cada vez que se duplica la concentración de CO2 en la atmósfera, la temperatura de la Tierra aumenta entre 2 y 5 grados Celsius.

Aun así, la razón física por la que el CO2 se comporta de esta manera había seguido siendo un misterio hasta hace poco.

En primer lugar, en 2022, los físicos resolvieron una disputa sobre el origen de la “escala logarítmica” del efecto invernadero, es decir, la forma en que la temperatura de la Tierra aumenta en la misma cantidad en respuesta a cualquier duplicación del CO2, sin importar las cifras brutas.

Esta primavera, un equipo dirigido por Robin Wordsworth, de la Universidad de Harvard, descubrió por qué la molécula de CO2 es tan eficaz para atrapar el calor. Los investigadores identificaron una extraña peculiaridad de la estructura cuántica de la molécula que explica por qué es un gas de efecto invernadero tan potente y por qué el aumento de la emisión de carbono al cielo impulsa el cambio climático. Los hallazgos aparecieron en The Planetary Science Journal.

“Es un artículo realmente interesante”, comenta Raymond Pierrehumbert, un físico atmosférico de la Universidad de Oxford que no ha participado en el trabajo. “Es una buena respuesta a todas aquellas personas que dicen que el calentamiento global es simplemente algo que surge de modelos informáticos impenetrables”.

Por el contrario, el calentamiento global está ligado a una coincidencia numérica que involucra dos formas diferentes en las que el CO2 puede moverse.

“Si no fuera por este accidente”, afirma Pierrehumbert, “muchas cosas serían diferentes”.

Una vieja conclusión Robin Wordsworth, científico del clima de la Universidad de Harvard, recurrió a la mecánica cuántica para comprender el espectro de absorción del dióxido de carbono. Fuente: ETH Zurich

¿Cómo pudo Arrhenius comprender los conceptos básicos del efecto invernadero antes de que se descubriera la mecánica cuántica? Todo empezó con Joseph Fourier, un matemático y físico francés que se dio cuenta hace exactamente 200 años de que la atmósfera de la Tierra aísla al planeta del frío helado del espacio, un descubrimiento que dio inicio al campo de la ciencia del clima. Luego, en 1856, una estadounidense, Eunice Foote, observó que el dióxido de carbono es particularmente bueno para absorber la radiación. A continuación, el físico irlandés John Tyndall midió la cantidad de luz infrarroja que absorbe el CO2, mostrando el efecto que Arrhenius luego cuantificó utilizando conocimientos básicos sobre la Tierra.

La Tierra irradia calor en forma de luz infrarroja. La esencia del efecto invernadero es que parte de esa luz, en lugar de escapar directamente al espacio, choca con las moléculas de CO2 de la atmósfera. Una molécula absorbe la luz y luego la vuelve a emitir. Luego, otra lo hace. A veces, la luz vuelve a bajar hacia la superficie. A veces, sube al espacio y deja la Tierra un ápice más fría, pero sólo después de recorrer un camino irregular hasta las frías capas superiores de la atmósfera.

Utilizando una versión más rudimentaria del mismo enfoque matemático que utilizan los científicos del clima hoy en día, Arrhenius concluyó que agregar más CO2 haría que la superficie del planeta se calentara. Es como agregar aislamiento a las paredes para mantener la casa más cálida en invierno: el calor de la caldera entra al mismo ritmo, pero se escapa más lentamente.

Sin embargo, unos años después, el físico sueco Knut Ångström publicó una refutación. Argumentaba que las moléculas de CO2 solo absorben una longitud de onda específica de radiación infrarroja: 15 micras. Y ya había suficiente gas en la atmósfera para atrapar el 100% de la luz de 15 micras que emite la Tierra, por lo que agregar más CO2 no haría nada.

De lo que Ångström no se dio cuenta fue que el CO2 puede absorber longitudes de onda ligeramente más cortas o más largas que 15 micras, aunque con menos facilidad. Esta luz se captura menos veces a lo largo de su viaje al espacio.

Pero esa tasa de captura cambia si la cantidad de dióxido de carbono se duplica. Ahora la luz tiene que esquivar el doble de moléculas antes de escapar, y tiende a ser absorbida más veces en el camino. Escapa de una capa más alta y más fría de la atmósfera, por lo que la salida de calor se reduce a un goteo. Es la mayor absorción de estas longitudes de onda cercanas a las 15 micras la responsable de nuestro clima cambiante.

A pesar del error, el artículo de Ångström generó suficientes dudas sobre la teoría de Arrhenius entre sus contemporáneos como para que el debate sobre el cambio climático prácticamente dejase de ser relevante durante medio siglo. Incluso hoy, los escépticos del consenso sobre el cambio climático a veces citan el argumento erróneo de Ångström sobre la “saturación” de carbono.

De vuelta a lo básico

A diferencia de aquellos primeros tiempos, la era moderna de la ciencia climática ha avanzado en gran medida gracias a modelos computacionales que capturan las múltiples facetas complejas y caóticas de nuestra atmósfera desordenada y cambiante. Para algunos, esto hace que las conclusiones sean más difíciles de entender.

“He hablado con muchos físicos escépticos y una de sus objeciones es: ‘Ustedes simplemente ejecutan modelos informáticos y luego aceptan las respuestas de este cálculo de caja negra, y no lo entienden en profundidad’”, explica Nadir Jeevanjee, físico atmosférico de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos (NOAA, por sus siglas en inglés). “Es un poco insatisfactorio no poder explicarle a alguien en una pizarra por qué obtenemos los números que obtenemos”.

Jeevanjee y otros como él se han propuesto construir una comprensión más sencilla del impacto de la concentración de CO2 en el clima.

El científico sueco Svante Arrhenius fue, en 1896, la primera persona que determinó la sensibilidad de la temperatura de la Tierra a los cambios en los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera. Fuente: Chronicle/Alamy

Una pregunta clave fue el origen de la escala logarítmica del efecto invernadero (el aumento de temperatura de 2 a 5 grados que los modelos predicen que ocurrirá por cada duplicación del CO2). Una teoría sostenía que la escala se debía a la rapidez con la que la temperatura bajaba con la altitud. Pero en 2022, un equipo de investigadores utilizó un modelo simple para demostrar que la escala logarítmica se debía a la forma del “espectro” de absorción del dióxido de carbono (cómo su capacidad para absorber la luz varía con la longitud de onda de la luz).

Volvemos a aquellas longitudes de onda que son ligeramente más largas o más cortas que 15 micras. Un detalle crítico es que el dióxido de carbono es peor (pero no mucho peor) a la hora de absorber la luz con esas longitudes de onda. La absorción cae a ambos lados del pico a la velocidad justa para dar lugar a la escala logarítmica.

“La forma de ese espectro es esencial”, afirma David Romps, físico climático de la Universidad de California en Berkeley, coautor del artículo de 2022. “Si la cambias, no obtienes la escala logarítmica”.

La forma del espectro del carbono es inusual: la mayoría de los gases absorben un rango mucho más estrecho de longitudes de onda. “La pregunta que tenía en el fondo de mi mente era: ¿por qué tiene esta forma?”, cuenta Romps. “Pero no podía precisar la razón”.

Movimientos consecuentes

Wordsworth y sus coautores Jacob Seeley y Keith Shine recurrieron a la mecánica cuántica para encontrar la respuesta.

La luz está formada por paquetes de energía llamados fotones. Las moléculas como el CO2 pueden absorberlos solo cuando los paquetes tienen exactamente la cantidad de energía adecuada para llevar a la molécula a un estado mecánico cuántico diferente.

El dióxido de carbono suele encontrarse en su “estado fundamental”, en el que sus tres átomos forman una línea con el átomo de carbono en el centro, equidistante de los otros. La molécula también tiene estados “excitados”, en los que sus átomos ondulan o se balancean.

Un fotón de luz de 15 micras contiene la energía exacta necesaria para que el átomo de carbono gire alrededor del punto central en una especie de movimiento de hula-hula. Los científicos del clima han culpado durante mucho tiempo a este estado de hula-hula del efecto invernadero, pero, como anticipó Ångström, el efecto requiere una cantidad de energía demasiado precisa, como han descubierto Wordsworth y su equipo. El estado de hula-hula no puede explicar la disminución relativamente lenta de la tasa de absorción de fotones más allá de las 15 micras, por lo que no puede explicar el cambio climático por sí solo.

La clave, según han descubierto, es otro tipo de movimiento, en el que los dos átomos de oxígeno se mueven repetidamente hacia y desde el centro de carbono, como si estiraran y comprimieran un resorte que los conecta. Este movimiento requiere demasiada energía para ser inducido por los fotones infrarrojos de la Tierra por sí solos.

Pero los autores han encontrado que la energía del movimiento de estiramiento es casi el doble de la del movimiento de hula-hula, por lo que ambos estados de movimiento se mezclan. Existen combinaciones especiales de ambos movimientos que requieren un poco más o un poco menos de la energía exacta del movimiento del hula-hula.

Este fenómeno único se llama resonancia de Fermi en honor al famoso físico Enrico Fermi, quien lo dedujo en un artículo de 1931. Pero su conexión con el clima de la Tierra solo se ha establecido por primera vez el año pasado en un artículo de Shine y su estudiante, y el artículo de esta primavera es el primero en exponerlo por completo.

“El momento en que escribimos los términos de esta ecuación y vimos que todo encajaba, fue increíble”, dijo Wordsworth. “Es un resultado que finalmente nos muestra cuán directamente se vincula la mecánica cuántica con la visión de conjunto”.

En cierto modo, dice, el cálculo nos ayuda a entender el cambio climático mejor que cualquier modelo informático. “Parece ser algo fundamentalmente importante poder decir en un campo que podemos demostrar a partir de principios básicos de dónde proviene todo”.

Joanna Haigh, física atmosférica y profesora emérita del Imperial College de Londres, está de acuerdo y añade que el artículo agrega poder retórico a la defensa del cambio climático al mostrar que está “basado en conceptos fundamentales de la mecánica cuántica y la física establecida”.

En enero de este año, el Laboratorio de Monitoreo Global de la NOAA informó que la concentración de CO2 en la atmósfera aumentó desde su nivel preindustrial de 280 partes por millón a un récord de 419,3 partes por millón en 2023, lo que ha provocado un calentamiento estimado de 1 grado Celsius hasta el momento.

 

El artículo original, Physicists Pinpoint the Quantum Origin of the Greenhouse Effect, se publicó el 7 de agosto de 2024 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

El artículo El origen cuántico del efecto invernadero se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Juanma Gallego

DNAren zein isotopoen analisian abiatuta, ikertzaile talde batek ondorioztatu du tximeleta multzo batek 4.200 kilometroko bidaia egin duela, Afrikatik Hego Amerikara.

Planetan izaten diren migrazio handiek arreta ematen dute beti. Besteak beste, telebistako dokumentaletan irudi indartsuak eskaintzen dituzte ugaztun talde handiek pasaia ikusgarrietan egindako mugimendu zabalek. Lurra bizirik dagoelako beste seinale bat ekarri ohi dute gogora irudiok.

1. irudia: Kardu tximeletek migrazio handiak egiten zituela ezagutzen zen, baina aurreneko aldia da bidaia transatlantikoa frogatzen dena. (Argazkia: Jean-Pol Grandmont – CC BY 3.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia Commons)

Dena dela, migrazio hitza aipatzean, burura berehala datoz hainbat animalia mota, hala nola itsas edo lur ugaztunak, arrainak edota hegazti taldeak. Arraroa da zeregin horretan intsektuak irudikatzea, eta are arraroagoa horren txiki eta hauskor diruditen tximeletak.

Baina horiek ere migratu egiten dute, eta beren txikitasuna baino askoz zabalagoak diren tarteetan egin dezakete beren mugimendua. Adibidez, biologoek ezagutzen dute Monarka tximeletak (Danaus plexippus) eta beste hainbat tximeleta espezie migratzaile gai direla haizeak erabiliz hegazkadak eta planeaketak tartekatzeko, eta modu horretan oso tarte luzeak egin ditzaketela.

Baina orain, hamar urteko lan baten ondorioz, zientzialari talde batek aurkitu du zinez tarte luzea egin dezakeela Vanessa cardui edo kardu tximeleta espezieak. Orain arte, Europa eta Afrika artean egindako migraziorik luzeenak egiten dituztela ezagutzen zen, baina, orain, Nature Communications aldizkarian argitaratutako zientzia artikulu batean azaldu dutenez, bidaia horiek are luzeagoak izan daitezke; Ameriketara iristerainokoak.

Aurkeztutako ebidentzien arabera, zientzialariek uste dute intsektuek 4.200 kilometroko bidaia egin dutela Ozeano Atlantikoan zehar, Afrikatik Guyana Frantseseraino. Hori da aurkitu duten gutxieneko tartea. Baina, isotopoen analisian oinarrituta, ez dute baztertzen bidaia askoz luzeagoa izan ahal zutelako ideia: migrazioa Europan hasi ahal zutela azaldu dute. Hala gertatu izan balitz, horrek suposatuko zukeen 7.000 kilometro inguruko bidaia.

Ikerketa luze baten emaitza izan da hau. Izan ere, duela hamarkada bat baino gehiago abiatu zen hau guztia, 2013ko urrian CSIC Bartzelonako Institutu Botanikoko ikertzaile Gerard Talaverak Guyana Frantseseko hondartza batean hainbat kardu tximeleta hondartzan atzeman zituenean. Berehala jabetu zen ezohiko aurkikuntza baten aurrean zegoela, tximeleta horiek ez direlako bizi Hego Amerikan. Bost zentimetro inguruko intsektu txikiak ziren. Orotara, ikertzaileak hamar ale aurkitu zituen, guztiak hegoak kaltetuta zituztenak

Topaketa arraro horri erantzun bat eman nahian, ikertzaileek bi hipotesi izan dituzte esku artean: batetik, tximeleta horiek Ipar Amerikatik etorri izana, bertan badirelako espezie horretako populazioak. Bigarren hipotesia zen tximeleta horiek Europatik edo Afrikatik etorri izana. Baina, horretarako, noski, Ozeano Atlantikoa gurutzatu behar zuten ezinbestean.

Haizeen ibilbidea aztertuta, ikusi dute horien norabidea bat zetorrela tximeletek egin ahal zuten ibilbidearekin. Are, bidaia luze hori alisio haizeen laguntzari esker posible izan zela argi dute. Ozeano Atlantikoan zehar bost eta zortzi egun bitarteko bidaia izan zela kalkulatu dute ikertzaileek. Intsektu espezie batek eskalarik gabe egin duen mugimendurik luzeena delakoan daude ikertzaileak.

2. irudia: tximeletetan aurkitutako Guiera senegalensis (argazkian) eta Ziziphus spina-christi landareen polenak eman die zientzialariek behin -betiko argudioa. (Argazkia: Marco Schmidt – CC BY 3.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia Commons)

Hipotesia lantzeko, dena dela, diziplina arteko ikerketa bidea erabili dute. Batetik, kontinente guztietako tximeleten lagin genetikoak bildu eta aztertu dituzte, eta modu horretan ebatzi ahal izan dute Guyanan aurkitutako tximeleta horien DNAk lotura zuela Europako eta Afrikako populazioetako aleekin. Modu berean, horrek alde batera utzi zuen Ipar Amerikakoak izateko aukera.

Dena dela, behin betiko froga polenak eman zien. Izan ere, tximeleten hegaletan harrapatutako polen aleetako azterketa genetikoa egin zuten ere. Bertan hamabi bat landare espezieen DNA aurkitu zuten, baina landare horietatik gehienak zabalpen handikoak ziren. Gauzak hala izanik ere, horietako bi urtaro euritsuaren ondoren bi Afrika Mendebaldean baino loratzen ez diren espezieetakoak ziren. Horrela demostratu ahal izan dute tximeleta horiek Afrikan ibilitakoak zirela.

Azken urteotan bereziki arkeologiaren alorrean duela gutxira arte eginezinak ziruditen izugarrizko aurkikuntzak ahalbidetzen ari den diziplinaz ere baliatu dira Ozeano Atlantikoan zehar egindako bidaia izan dela berresteko. Isotopoen analisiei buruz ari gara.

Zehazki, tximeleten hegaletako hidrogeno eta estrontzio isotopoak aztertu dituzte. Ikertzaileek jakin badakite hegaletan mantentzen dela larba zireneko garaiko osaketa isotopikoa. Izan ere, isotopoen proportzioa desberdina izan ohi da eremu geografikoaren arabera. Ondorioz, proportzio horiek batez ere Europako zein Afrika mendebaldeko lurraldeekin bat datozela uste dute. Zehazki, jatorrizko habitaten zerrendan proposatu dituzten jatorrizko herrialdeak honako hauek dira: Erresuma Batua, Irlanda, Frantzia, Portugal, Mali, Senegal eta Ginea-Bissau.

Haizeek eman duten laguntza modelizatu dute ikertzaileek, eta kalkulatu dute horien laguntzarik gabe tximeletek soilik egin ahalko zituztela 780 kilometro inguru, energiarik gabe amildu aurretik. Uste dute aldeko haize lasterrak izan zituztela, eta tartekatu zituztela goranzko haizeen bultzada eta hegaldi aktiboak.

Hain zuzen, hemen behin baino gehiagotan aipatu dugunez, ezaguna da Saharatik ateratzen diren haizeek garrantzi handia daukatela hautsa eta horiekin batera bestelako materialak eramateko Atlantikoan zehar. Bada, oraingoan ere ikertzaileek ikusten dute Saharako haize geruzak zer esana izan zuela tximeleta hauen hegaldia abiatzerakoan. Ikertzaileek nabarmendu dute material horiekin batera doazen elementu biologikoak edo organismo txikiak ere aintzat hartu beharrekoak direla etorkizunean egin beharreko ikerketetan.

Izan ere, uste dute orain aurkitutako tximeletak ez direla kasu bakarra izan, eta, horregatik, munduan zehar kontinenteak lotzen dituzten aire bidezko ibilbide naturalak badaudela; hortaz, horiek ere sakontasun handiz ikertu beharrekoak direlakoan daude. Ikertzaileen arabera, baliteke gaur egun horrelako intsektuen mugimendu luzeak uste baino ohikoagoak izatea; hortaz, horregatik ikusten dute aintzat hartu behar direla zientzialarien artean, ekosistemetan ere inpaktu bat izango dutelako.

Ohi bezala klima aldaketak honetan guztian izango duen eraginaz ere ohartarazi dute berez ia horrelako mugimendu gehiago izateko aukerak handitu daitezkeelako.

Erreferentzia bibliografikoa:

Suchan, Tomasz; Bataille, Clément P.; Reich, Megan S.; Toro-Delgado, Eric; Vila, Roger; Pierce, Naomi E.; Talavera, Gerard (2024). A trans-oceanic flight of over 4,200 km by painted lady butterflies. Nature Communications, 15, 5205. DOI: 10.1038/s41467-024-49079-2

Egileaz:

Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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La microbiota intestinal es la comunidad de organismos microscópicos que viven en nuestro intestino, una comunidad compuesta por numerosas variedades de bacterias, virus, hongos y protistas unicelulares (eucariotas). Se trata de un ecosistema esencial para nuestra salud, ya que protegen contra patógenos, sintetizan vitaminas (K, ácido fólico), neurotransmisores (serotonina) y otros metabolitos beneficiosos. Además, son esenciales para la digestión de carbohidratos complejos. En los últimos años se está prestando mucha atención a la composición de la microbiota, ya que sus alteraciones pueden estar asociadas a enfermedades muy diversas: autoinmunes, inflamatorias, metabólicas o neurodegenerativas.

Los estudios sobre la microbiota intestinal se centran sobre todo en las bacterias, su principal componente. En nuestro intestino hay alrededor de cien billones de bacterias de unas mil especies diferentes. Los virus pueden ser cinco veces más abundantes, mientras que los hongos son una décima parte de esa cifra. Los protistas son mucho menos abundantes y están menos estudiados. Algunos de ellos causan enfermedades como la amebiasis o la giardiasis, mientras que otros no suponen ningún inconveniente.

Figura 1. Cuatro formas en las que se presenta Blastocystis: vacuolar, granular, ameboide y quística. Todavía no se conocen las razones de esta variabilidad morfológica. De Valentia Lim Zhining (Valzn) – Trabajo propio, CC BY-SA 3.0

Vamos a ocuparnos del protista intestinal más abundante en la población mundial, llamado Blastocystis hominis. Se trata de un pequeño organismo (5-40 micrómetros) que despliega una gran variabilidad morfológica (Figura 1), y cuyo ciclo vital es todavía poco conocido (Figura 2).

Figura 2. Ciclo vital de Blastocystis propuesto por el microbiólogo Kevin Tan Shyong-Wei. De Valentia Lim Zhining (Valzn) – Trabajo propio, CC BY-SA 3.0

Nuestros lectores tienen un 25% de probabilidades de albergarlo en su intestino, como veremos luego. Si buscan información en Internet sobre este organismo se inquietarán, ya que se le ha achacado ser el causante de una enfermedad, la blastocistosis, caracterizada por diarrea, dolor abdominal, náuseas y pérdida de peso. Sin embargo, otras fuentes indican que su patogenicidad es muy dudosa. El tema acaba de ser aclarado por un artículo recién publicado en la revista Cell que ha dado un sorprendente giro de guion a este asunto. Blastocystis podría ser incluso beneficioso para la salud de sus portadores.

La investigación ha sido realizada por un equipo internacional liderado desde la universidad de Trento (Italia). El estudio incluyó 56 989 metagenomas (conjunto de genomas de la microbiota) secuenciados a partir de heces de individuos de 32 países. 41 428 de los individuos fueron considerados sanos, mientras que 15 561 padecían algún tipo de patología.

Blastocystis fue detectado en 8 190 muestras. La prevalencia media fue por tanto del 14,4%, una cifra que ascendía al 16% considerando solo los individuos sanos. Esta cifra varió mucho entre continentes y países. América del Norte no llegó al 7%, mientras la media europea fue del 22%, similar a la de África y América del Sur. Asia ocupó una posición intermedia, con el 16% de portadores. Entre los países, los valores extremos se dieron en Fiji (56%) y Japón (2,5%). En España, Blastocystis fue detectado en un 25,4% de las muestras. Prevalencias muy altas (>35%) fueron halladas en países como Etiopía, Camerún y Tanzania.

Podría pensarse a primera vista que la presencia de Blastocystis en el intestino humano estaría asociada a un menor nivel de desarrollo, pero la situación se reveló más compleja cuando se analizaron otros datos de las poblaciones estudiadas. Existía una relación significativa entre la presencia de Blastocystis y el tipo de alimentación. Las personas vegetarianas y veganas mostraban una mayor prevalencia de Blastocystis que las omnívoras. Además esa prevalencia se asociaba positivamente al consumo de verduras, aguacate, frutos secos o legumbres, y negativamente a la ingesta de pizza, hamburguesas o bebidas azucaradas.

Más sorprendente resultó la asociación positiva de la presencia de Blastocystis con indicadores de buena salud cardiometabólica, como colesterol total y triglicéridos bajos, elevado HDL-colesterol (el llamado “bueno”) o reducidos marcadores de inflamación. Los individuos con un índice de masa corporal correcto tenían más probabilidad de portar Blastocystis que los que tenían sobrepeso u obesidad.

Los investigadores diseñaron un experimento de intervención de la dieta en un total de 1 124 individuos. Tras seis meses de dieta saludable, tanto la prevalencia como la abundancia de Blastocystis aumentaron significativamente en la población, de forma paralela a una mejora en indicadores de salud cardiometabólica.

Estos resultados parecen descartar que Blastocystis constituya un problema desde el punto de vista clínico. Más aventurado resulta considerarlo un agente beneficioso. La asociación con mejores marcadores de salud cardiometabólica se puede interpretar de dos formas. Por un lado sería la dieta sana la que genera un estado favorable de salud en el que Blastocystis prolifera cómodamente, sin ser responsable directo de los beneficios. Pero los autores del artículo plantean otra interesante hipótesis, ya que comprobaron que la presencia de Blastocystis se asocia a una composición más saludable de la microbiota. Según esta idea, Blastocystis podría favorecer la proliferación de microorganismos intestinales más convenientes para la salud o prevenir la expansión de microbios perjudiciales.

Una forma de comprobar esto sería el transplante de Blastocystis en humanos o al menos en modelos animales. De hecho, una serie de patologías se están tratando en la actualidad mediante el transplante de microbiota intestinal. Curiosamente, la presencia de Blastocystis en las muestras de microbiota las invalidaba hasta ahora para ser trasplantadas, por las sospechas de que pudiera ser un patógeno. El estudio publicado en Cell abre nuevas posibilidades para la intervención en la microbiota intestinal con fines clínicos.

No obstante, ¡prudencia! Es importante recordar que correlación no implica causalidad. Un profesor y buen amigo explicaba en sus clases que existía una correlación negativa y significativa entre el número de paraguas desplegados en París y el precio de las sardinas en sus mercados. El nexo es obvio, el mal tiempo implica menos barcos faenando. Lo que no tendría sentido es creer que abriendo paraguas puede abaratarse el pescado.

Referencias

Piperni, E., Nguyen, L.H., Manghi, P., et al. (2024). Intestinal Blastocystis is linked to healthier diets and more favorable cardiometabolic outcomes in 56,989 individuals from 32 countries. Cell. doi: 10.1016/j.cell.2024.06.018

Sobre el autor: Ramón Muñoz-Chápuli Oriol es Catedrático de Biología Animal (jubilado) de la Universidad de Málaga

 

 

 

 

El artículo Blastocystis, ¿parásito intestinal o buena noticia para tu salud? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Euskal Herriko Unibertsitateko, Universitat Politècnica de Catalunya-ko – BarcelonaTech-eko (UPC) eta Barcelona Supercomputing Center-eko (CNS-BSC) ikertzaileek Jupiterren Orban Gorri Handiaren hainbat ezaugarri argitu dituzte.

1. irudia: aldaketak Jupiterren Orban Gorri Handiaren tamainan 134 urtetan. Ezkerrean, 1890ko urriaren 14an Lickeko Behatokian (AEB) lortutako argazkia, apur bat koloreztatuta obaloa nabarmentzeko. Eskuinean, 2024ko urtarrilaren 5ean Hubble Teleskopio Espazialarekin lortutako irudia. (Argazkiak: BDIP-Observatoire Paris (ezkerra) eta HST/NASA/ESA/OPAL program (eskuina). Iturria: UPV/EHUko prentsa bulegoa)

Ikertzaileek behaketa historikoak aztertu dituzte XVII. mendeaz geroztik, eta eredu numerikoak garatu dituzte fenomeno meteorologiko zirraragarri horrek planeta erraldoi gaseosoaren atmosferan duen adina eta izaera azaltzeko. Lan hori American Geophysical Unioneko Geophysical Research Letters aldizkarian argitaratu da.

Jupiterren Orban Gorri Handia (ingelesez GRS, Great Red Spot), ziurrenik, egitura atmosferiko ezagunena da, Eguzki Sistemako objektuen artean ikono hedatua. Bere tamaina handiari esker (gaur egun Lurraren diametroa du) eta baita bere kolore gorrixkak planetako hodei zurbilekin duen kontrasteari esker, erraz ikus daiteke, baita teleskopio txikiekin ere. Jupiterren Orban Gorria zurrunbilo antizikloniko handi bat da, eta haren periferiatik 450 km/h-ko abiaduran ibiltzen dira haizeak. Eguzki Sistemako planeten atmosferetan dagoen zurrunbilo handiena eta urtetsuena da, baina haren adina eztabaidagaia da, eta eraketa-mekanismoa ere ez da ezagutzen oraindik.

GRSren jatorriari buruzko hausnarketak Giovanni Domenico Cassini astronomoaren lehen behaketa teleskopikoekin hasi ziren. 1665ean obalo ilun bat aurkitu zuen GRSren latitude berean eta “Orban Iraunkorra” (ingelesez PS) izena jarri zion; izan ere, hark eta beste astronomo batzuek 1713ra arte behatu zuten. Ondoren, 118 urtez galdu zen haren arrastoa, eta 1831ean eta hurrengo urteetan S. Schwabek egitura argi bat ikusi zuen, gutxi gorabehera obalatua eta GRSren latitude berekoa. Egungo GRSren lehen behaketatzat har daiteke, agian sortzen ari den GRS batena. Ordutik, GRS aldizka behatu izan da teleskopioekin eta, gaur egunera arte, planeta bisitatu duten misio espazialekin.

Jupiterren organ Gorriaren bilakaera

Egindako azterketan, egileek, alde batetik, denboran zehar tamainak izan duen bilakaera, egitura eta bi eraketa meteorologikoen mugimenduak aztertu dituzte, PS eta GRS zaharra; horretarako, XVII. mendearen erdialdeko iturri historikoetara jo dute, teleskopioa asmatu eta gutxirako iturrietara. “Tamaina eta mugimenduen neurketetatik ondorioztatzen dugu oso gertagaitza dela egungo GRS G. D. Cassinik ikusitako PS izatea. Ziur aski, PSa noizbait desagertu zen XVIII. eta XIX. mendeen erdialdean; kasu horretan, esan dezakegu Orban Gorriak, oraingoz, gutxienez 190 urte baino gehiagoko bizi luzetasuna duela”, azaldu du Agustín Sánchez Lavega ikerketa honen buru izan den UPV/EHUko fisikako katedradunak. Orban Gorriak 1879an 39.000 km-ko tamaina zuen ardatzik luzeenean, eta uzkurtzen joan da eta biribildu egin da, gaur egun 14.000 km-ra iritsi arte.

Bestalde, 70eko hamarkadaz geroztik, hainbat misio espazialek gertutik aztertu dute fenomeno meteorologiko hori. Duela gutxi, “Jupiterren inguruko orbitan dagoen Juno misioko hainbat tresnek erakutsi dute GRS ez dela oso sakona eta mehea dela haren tamaina horizontalarekin alderatzen bada, bertikalki 500 km inguru hedatzen baita”, azaldu du Sánchez Lavegak.

Haizearen kontua

Zurrunbilo izugarri hori nola sortu zen jakiteko, UPV/EHUko eta UPCko taldeek simulazio numerikoak egin dituzte Espainiako superordenagailuetan, hala nola Espainiako Superkonputazio Sarean (RES) sartuta dagoen BSCko MareNostrum IVan, Jupiterren atmosferako zurrunbilo meheen portaeraren bi eredu osagarriren bidez. Planeta erraldoian, paraleloetan zehar doazen haize korronte biziak nagusitzen dira, beren norabidean latitudearekin txandakatuz. GRSren iparraldean, haizeak mendebalderantz jotzen du 180 km/h-ko abiadurarekin; hegoaldean, berriz, kontrako noranzkoan jotzen du, ekialderantz, 150 km/h-ko abiadurarekin. Horrek zizaila handi bat sortzen du iparretik hegoaldera haizearen abiaduran, eta hori bere baitan zurrunbiloa hazteko oinarrizko osagaia da.

2. irudia: ezkerretik eskuinera: Enrique García-Melendo (UPC) Agustín Sánchez Lavega eta Jon Legarreta (UPV/EHU). (Argazkia: Fernando Gómez. Iturria: UPV/EHUko prentsa bulegoa)

Ikerketan hainbat mekanismo aztertu dituzte GRSren sorrera azaltzeko, besteak beste, superekaitz erraldoi baten erupzioa, Saturno planeta bikian oso gutxitan ikusten direnen antzekoa, edo haizearen zizailak sortutako zurrunbilo txikiago askoren fusioa. Emaitzek adierazten dutenez, bi kasuetan antizikloi bat eratzen bada ere, antizikloi hori ez dator bat egungo GRSren forma eta propietate dinamikoekin. “Gainera, uste dugu ezohiko fenomeno horietako bat gertatu izan balitz, ziur aski bera edo atmosferan izandako ondorioak garaiko astronomoek behatu eta jakinaraziko zituztela”, adierazi Sánchez Lavegak.

Zelula egonkorrak

Esperimentu numerikoen hirugarren talde batean, ikertaldeak GRSren sorrera aztertu du haizeen ezegonkortasun ezagun batetik abiatuta. Uste dugu ezegonkortasun hori zelula luzanga bat sortzeko gai dela, eta horiek entzerratzen eta harrapatzen dituela. Zelula hori proto-GRS bat izango litzateke, sortzen ari den Orban Gorri bat, eta haren uzkurtzeak XIX. mendearen amaieran ikusten den GRS trinko eta azkar birakaria eragingo luke. Zelula luzanga handien eraketa Jupiterren beste zurrunbilo garrantzitsu batzuen sorreran ikusi da. “Gure simulazioetan, superordenagailuen erabilerari esker, aurkitu dugu zelula luzangak egonkorrak direla Jupiterren haizeen abiadurarekin periferiatik biratzen direnean, ezegonkortasun horren ondorioz sortzen direnean espero zen bezalaxe”, adierazi du Enrique García-Melendo UPCko Fisika Saileko ikertzaileak. Bi eredu numeriko erabiliz, bata UPV/EHUn eta bestea UPCn, ikertzaileek ondorioztatu dute proto-GRSren errotazio abiadura inguruko haizeena baino txikiagoa bada, zatitu egiten dela, eta ezinezkoa dela zurrunbilo egonkor bat sortzea. Eta, oso altua bada, bere propietateak ez datoz bat egungo GRSren propietateekin.

Etorkizuneko ikerketen helburua GRSren uzkurdura denboran erreproduzitzen saiatzea izango da, denboran mantentzearen azpian dauden mekanismo fisikoak zehatzago ezagutzeko. Aldi berean, GRS desintegratu eta desagertuko den iragartzen saiatuko dira, muga-tamaina bat lortzean, Cassiniren PSri gertatu ahal izan zitzaion bezala, edo mugako tamaina batean egonkortuko den, zeinetan urte luzez iraun dezakeen.

Erreferentzia bibliografikoa:

Sánchez-Lavega, A.; García-Melendo, E.; Legarreta, J.; Miró, A.; Soria, M.; Ahrens-Velásquez, K. (2024). The origin of Jupiter’s Great Red Spot. Geophysical Research Letters, 51(12). DOI: 10.1029/2024GL108993

Iturria:

UPV/EHU prentsa bulegoa: Jupiterren Orban Gorri Handiaren adina eta jatorria zehaztu dute

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Comparándolos con los quesos duros, la fabricación de quesos de pasta blanda en sí es un proceso más sencillo. A cambio, su affinage puede ser más complejo y el trato a sus cortezas da lugar a múltiples variedades de quesos, dependiendo de las levaduras, mohos y bacterias que se incluyen y las técnicas que se utilizan.

Templado de la leche al baño maría a 30.7ºC constantes, para efectuar la siembra. Foto: Victor Etxebarria

 

De la misma manera que comenzamos el proceso de fabricación de quesos duros, partimos del laboratorio perfectamente ordenado y limpio, y usamos el baño maría mostrado en la Figura 1 para colocar la leche a una temperatura cercana a los 30ºC, ideal para los Lactococcus mesófilos, que comienzan a consumir lactosa y acidificar la leche a pleno rendimiento. Para regular la acidificación, añadimos a la leche al menos Lactococcus lactis, cremoris y quizás diacetylactis, que son las lactobacterias más utilizadas en la fabricación de queso y las más fáciles de obtener en el mercado. La dosis aproximada es un gramo de fermento por cada 10 litros de leche.

Incorporamos ahora también los mohos y levaduras que usaremos para tratar la superficie de la corteza del queso. Uno de los casos más comunes es la adición de hongos Penecillium camemberti y Geotrichum candidum, utilizados en los conocidos quesos Brie o Camembert, entre muchos otros. Dependiendo del tipo de queso que queremos obtener, se pueden incluir en este caso otros hongos e incluso bacterias aerobias. Microorganismos muy empleados en este momento son Brevibacterium aurantiacum, Arthrobacter nicotianae y Debaryomyces hansenii. La posterior técnica del lavado de la corteza que a veces se lleva a cabo emplea típicamente estas bacterias y hongos.

Distribuimos la siembra completa en la leche templada con la espumadera y dejamos actuar a los microorganismos añadidos alrededor de una hora, lo cual nos debe permitir detectar un ligero descenso inicial del pH de la leche, primer indicador fácilmente medible de la actividad de los fermentos lácticos.

Una vez detectado el inicio de fermentación de la leche, es el momento de coagularla. Un paso adicional justo antes de ello es rectificar el balance químico de la leche añadiendo cloruro cálcico saturado en agua. Sobre todo, si se emplea leche procesada (homogeneizada o pasteurizada), esta sal de calcio es ingrediente imprescindible para garantizar una coagulación firme, ya que los iones de calcio Ca++ forman sólidos puentes entre moléculas de proteínas de la leche.

Preparada una dosis de 1ml de cloruro cálcico saturado en agua por cada 4l de leche, más un extra de 10-20 ml de agua no clorada, se añade esta mezcla a la leche y se distribuye con la espumadera. Ahora se trata de cuajar la leche mediante la quimosina o el cuajo natural. Estas peptidasas -en misma dosis que el cloruro cálcico- se distribuyen también por todo el volumen de la leche con la espumadora durante un minuto. Después se tapa y se deja todo en reposo absoluto durante 45 minutos.

Como en todos los quesos, debemos probar la firmeza de la cuajada con la espátula. Si la coagulación es aún débil, se debe aumentar unos 10 minutos el tiempo. Obtenida la cuajada firme, la cortamos en grandes cubos de 2-3 cm de lado con la misma espátula. Dejamos reposar los cuajos unos 30 minutos y verificamos que el pH continúa descendiendo. Si el pH del suero es 6.4 o inferior, observamos que los Lactococcus están acidificando el queso a buen ritmo.

Removemos muy suavemente los cuajos con la espumadera durante 10 minutos, dejando al baño maría descender la temperatura lentamente por debajo de 30ºC. De esta forma los cuajos se van homogeneizando. Después de otro reposo de pocos minutos, podemos pasar ya los cuajos a los moldes. Si se quiere, puede retirarse directamente la parte superior del suero sobrante, aunque no es necesario.

Cuajos transvasados a moldes cilíndricos y separación del suero sobrante por gravedad. Foto: Victor Etxebarria

 

El paso de la delicada cuajada a los moldes se realiza como se ilustra en la Figura 2. Se usan moldes cilíndricos ligeramente agujereados y sin tapa inferior ni superior. Para comenzar el proceso, se cubren las bases con rejillas de plástico aptas para la alimentación. Con cuidado y usando la espumadera llenamos los moldes hasta el borde. Observamos que, de esta forma, el suero va separándose por gravedad y los quesos van compactándose.

Una vez llenos los moldes, a intervalos de una o dos horas los volteamos cubiertos por rejillas y vamos así igualando la forma y la humedad de ambas caras de los quesos, a medida que se va escurriendo el suero sobrante por gravedad. En 24 horas los quesos resultan unos discos sólidos, compactos, ligeramente húmedos y elásticos. En este tiempo el pH habrá descendido hasta menos de 5 y la acidificación habrá terminado, puesto que las Lactococcus dejan de reproducirse en este ámbito ácido.

Los quesos pueden ahora salarse en seco, frotando sal común gruesa no yodada por todas sus superficies. La dosis de sal es 2% de la masa de cada queso que se sala. Se observa que la sal se adhiere fácilmente, se disuelve y se absorbe en pocos minutos. Los quesos están ya fabricados (pero no terminados).

Inicio de la maduración de la corteza y de la masa de los quesos en vinoteca. Temperatura en torno a 15ºC y humedad superior al 90% en las cajas cerradas. Foto: Victor Etxebarria

 

El siguiente paso es el afinado (affinage) de estos quesos de masa blanda. En primer lugar, los introducimos en cajas de plástico bien desinfectadas y usamos una rejilla plástica como base, para que cierta cantidad de suero que aún pueda separarse quede en el fondo de la caja. Tal y como se ilustra en la Figura 3, se introducen estas cajas en una cava o en una vinoteca a 15ºC. Esta cava puede emplearse simultáneamente para madurar quesos duros y para afinar la corteza de los quesos de masa blanda. La humedad del interior de las cajas de plástico cerradas es superior al 90%, pero no afecta al exterior.

Cada uno o dos días los quesos deben voltearse para garantizar su desarrollo uniforme. Dependiendo de los hongos y bacterias aerobias añadidas para afinar su corteza, en menos de dos semanas se comenzará a observar su desarrollo por toda la superficie del queso. Estos microorganismos no se desarrollan en el interior, sino solo en la corteza. Normalmente, con las manos desinfectadas abrimos las cajas, observamos la evolución de mohos y levaduras y volteamos los quesos.

Inspección visual, táctil y olfativa del desarrollo de las cortezas, volteo de los quesos y renovación de la atmósfera de las cajas. Foto: Victor Etxebarria

 

En la Figura 4 se ilustra un proceso de supervisión del desarrollo de la corteza de quesos blandos. Los mohos se visualizan rápidamente, el tacto resbaladizo o pegajoso de las levaduras y el aroma generado por todos los microorganismos nos indican la evolución del afinado. El volteo uniformiza todas las superficies, y alrededor de tres o cuatro semanas la corteza debería haberse desarrollado por completo.

Una técnica especial para producir quesos de pasta blanda de fuerte sabor y aroma es el lavado de la corteza. Como decíamos, los simples quesos mohosos como el Brie o Camembert no necesitan lavado. Sin embargo, los quesos de fuerte aroma y sabor como Epoisses, Reblochon o Stinking Bishop basan sus características en el lavado de sus cortezas. Para ello se emplea una salmuera débil (5% de sal no yodada disuelta en agua no clorada) a la que se añaden los mismos microorganismos (mohos, levaduras y bacterias aerobias) que decidimos utilizar en el sembrado de la leche. Así, aunque los hongos pueden comenzar a aparecer en la superficie, el lavado refuerza el desarrollo de la corteza, incluyendo olorosos gases característicos producidos por las bacterias aerobias introducidas, al descomponer aminoácidos azufrados presentes en las proteínas de los quesos.

Técnica de lavado de la corteza para quesos de fuerte aroma y sabor. Foto: Victor Etxebarria

 

En la Figura 5 se muestra el proceso del lavado de la corteza. Se empapa un pañuelo limpio en la salmuera débil con los microorganismos elegidos y se lavan las cortezas. Ello -dos veces por semana- mantiene la corteza dando prioridad a las levaduras, mohos y bacterias aerobias deseadas. En la Figura 5, se utiliza un baño salino débil con Brevibacterium aurantiacum, Arthrobacter nicotianae, Debaryomyces hansenii y Geotrichum candidum. Este lavado produce un fuerte aroma (olor a pies, más interesante de lo que parece) cuando va desarrollándose.

El affinage por tanto incluye el tratamiento de las cortezas, proceso de la máxima importancia en el desarrollo de distintas variedades de quesos de masa blanda. Sea con lavado de corteza o sin ello, falta un último paso para un afinado completo de estos quesos. Dependiendo de la textura interior final que se desea para consumir el queso, la maduración puede durar varias semanas más.

El proceso de la afinación de la masa interior se produce mediante una serie de reacciones químicas muy interesantes. Una vez formada la corteza, los hongos metabolizan el ácido láctico generado (o su versión ionizada, el lactato) en dióxido de carbono y agua (en presencia de oxígeno). Esto aumenta el pH de la superficie. Cuando el lactato superficial se consume, el lactato interno comienza a moverse hacia la superficie y va consumiéndose también.

El aumento de pH hace que las proteínas del queso pierdan su punto isoeléctrico y dejan de ser hidrofóbicas (vuelven a ser cada vez más solubles en agua cuanto más se alejan de su punto isoeléctrico). Así, este pH de la superficie va haciendo más cremosa la masa interior del queso. Globalmente el pH de la superficie es cercano a 7, el interior inmediato es algo más ácido (6.5) y cremoso, y el núcleo central del queso puede ser más ácido (5.5) y sólido, si el afinado no ha durado el tiempo suficiente.

Queso tipo camembert semi-affiné (afinado corto) para sabor y aroma suave. Foto: Victor Etxebarria

 

Dependiendo del nivel de afinado que queremos, este proceso de maduración interior puede durar típicamente entre dos y cinco semanas (siempre contando tras formar la corteza). Cuando es corto el afinado interior, como el mostrado en la Figura 6 de un camembert, el sabor y aroma que se obtiene no es tan fuerte y el interior es blando pero sólido. Esto puede llamarse un camembert semi-affiné que muchas personas prefieren.

Queso blando de cabra affiné à point (en su punto) para sabor y aroma excelentes. Foto: Victor Etxebarria

 

Cuando el afinado es más largo, el sabor y aroma es más fuerte, como el mostrado en la Figura 7, en un queso de cabra con el interior más cremoso, en un afinado à point. La corteza y la masa cremosa amplifican los sabores y olores del queso y durante unos pocos días está en su mejor momento.

Los quesos de pasta blanda y corteza tratada pueden degustarse suaves, más fuertes -en su punto- o hay personas que prefieren mantener aún más tiempo la maduración en el frigorífico. Esto implica que los hongos descompongan los aminoácidos de las proteínas, generen amoniaco y por tanto ambiente aún más alcalino en el interior del queso. Esto puede dar lugar a un sabor extrafuerte, una textura casi líquida y un olor cuyo carácter quesero empieza a alterarse, al dominar el amoniaco. Esta situación es del gusto de amantes de sabores fuertes, pero pasado de este límite, el queso deja de ser comestible.

Sobre el autor: Victor Etxebarria Ecenarro es Catedrático de Ingeniería de Sistemas y Automática en la Universidad del País Vasco (UPV/EHU)

El artículo Cómo hacer un queso de pasta blanda y corteza tratada en casa se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Enara Calvo Gil

Asteon zientzia begi-bistan igandeetako gehigarria da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna jaso eta laburbiltzea da gure helburua.

Matematika

Informatikari talde batek CVM izeneko algoritmo berritzaile bat garatu du, datu-fluxu bateko elementu bakarren kopurua modu eraginkorrean zenbatesteko. Ausazkotasuna erabiliz, algoritmoak aukera ematen du elementuak zerrenda luzeetan zenbatzeko, Facebookeko erabiltzaileak edo testu bateko hitzak, adibidez, elementu guztiak gogoratu behar izan gabe. Metodoak hobetu egiten du eskura dugun memoriaren tamaina, eta aurrerapen handia dakar elementu desberdinen arazoa konpontzeko. Azalpen guztiak Zientzia Kaieran.

Osasuna

OMEk patogeno berrien jatorriak ikertzeko nazioarteko esparru bat argitaratu du, SAGO taldearekin elkarlanean. Pandemiak edo izurrite larriak eragin ditzaketen patogeno arriskutsuen agerpena prebenitzea du helburu ekimen horrek. Zerrenda berrituan, SARS-CoV-2, ebola eta zika bezalako birusak eta kolera bezalako bakterioak daude. Giza eta animalien arteko transmisioaren ikerketa, azterketa genetikoak eta biosegurtasun neurriak jorratzen ditu esparruak. Gainera, zaintza-sistemak eta araudiak ezartzen ditu agerraldiak modu eraginkorragoan detektatzeko eta kontrolatzeko. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Teknologia

Ikertzaileek FPL (Flexible Power Links) potentzia-bihurgailuak aztertu dituzte, sare elektriko adimendunek akats elektrikoen aurrean duten erresilientzia hobetzeko. Matlab-Simulink programarekin egindako ikerketan, bi bihurgailu topologia alderatu zituzten: lau adarrekoa eta hiru adarrekoa. Lau adarreko topologiak eraginkortasun hobea eta korronte txikiagoa eskaintzen ditu, irteerako iragazkiaren tamaina txikitzeko aukera emanez. Hala ere, hiru adarrekoa merkeagoa da, eta kontrolatzeko errazagoa. Bi ikuspegi horien helburua da hornidura elektriko jarraitua eta orekatua bermatzea, baita sarean akatsak daudenean ere. Datuak Zientzia Kaieran.

Adimen artifiziala

Nazioarteko ikertzaile-talde batek DL4MicEverywhere plataforma garatu du. Horri esker, zientzialariek adimen artifiziala  erabil dezakete irudi biomedikoak erraz aztertzeko. Portugalgo Gulbenkian Institutuak beste kolaboratzaile batzuekin batera sortutako tresna honek zelulen eta ehunen identifikazioa errazten du, irudien bereizmena hobetzen du eta ezagutza tekniko aurreraturik gabe analisi konplexuak egiteko aukera ematen du. Plataforma edozein ordenagailutatik sar daiteke eta FAIR (irisgarria, elkarreragingarria eta berrerabilgarria) irizpideak jarraitzen ditu. Informazio guztia Zientzia Kaieran.

Kutsadura

Environmental Research Letters aldizkarian argitaratutako ikerketa baten arabera, metano-kontzentrazioa inoiz baino gehiago handitu da azken bost urteetan eta metanoaren urteko isuriak % 20 hazi dira azken bi hamarkadetan. Isurtzen den metanoaren bi heren giza jardueretatik dator, hala nola erregai fosiletatik, abeltzaintzatik eta zabortegietatik. Metanoa berotegi efektuko bigarren gas garrantzitsuena da, CO2aren atzetik. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Fisika

Soken teoriak, fisikaren teoria liluragarri eta konplexuenetako batek, zientzia fikziozko autoreak inspiratu ditu, Liu Cixin kasu, bere narratibetan ezinezkoak diren teknologiak imajinatzera. Lurraren iraganaren oroitzapena izeneko trilogian, Liuk fisikaten teoria hori erabiltzen du “sofoiak” sortzeko. Sofoi hauek dirudiena baino sinpleagoak dira, baina dimentsio osagarriak zabaltzeko gaitasunak ematen dien ñabardura abstraktu horrek bihurtzen ditu fenomeno exotiko. Azalpen guztiak Zientzia Kaieran.

LHCko zientzialariek lehenengo aldiz behatu dute quarken arteko lotura kuantikoa ATLAS detektagailuan, Nature aldizkarian jakinarazi bezala. Aurretik, energia baxuko partikuletan behatu zen gurutzatze kuantikoa, baina hemen, protoien talken ondoren, energia handiko baldintzetan lortu zen. Milioi bat quark t eta anti-t pare aztertuta, quarken artean astunenak, haien spinetan endredo kuantikoaren ebidentzia antzeman zen. Quark hauek, bizitza laburra izan arren, elkarlotura mantentzen dute beste partikula batzuk sortu aurretik. Informazioa Elhuyar aldizkarian.
Astrofisika

Ikertzaileek ondorioztatu dute Lurrak eraztunak izan zituela Ordoviziarren garaian, duela 446 milioi urte. Ekuatoretik gertu dauden 21 krater aztertzean, asteroide bat planetatik gertu igarotzean zatitu egin zela ondorioztatu zuten, dozenaka milioi urtez iraun zuen eraztun sistema bat sortuz. Fenomeno horrek kliman eragina izan zezakeen eta hirnantiako glaziazioarekin, (Lurraren historiako garairik hotzenetako batekin) zerikusia izan zezakeen. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Medikuntza UPV/EHUko ikertzaileek protokolo zehatz bat garatu dute neke kronikoaren sindromea ebaluatzeko, gaixotasun neurologiko konplexua eta diagnostikatzeko zaila, batez ere emakumeetan. Ikerketa Frontiers in Psychiatry aldizkarian argitaratu zen, eta sintomak karakterizatu eta pazienteen azpitaldeak sortu zituen, patologia hori beste batzuetatik bereizten lagunduz, post-COVID-19 sindromea kasu. Nerbio-sistema autonomoaren funtzioak eta autoantigorputzak ebaluatu zituzten, inpaktu neurologikoa eta immunea aztertzeko. Protokolo horri esker, diagnostiko azkarragoak eta zehatzagoak egin ahal izango dira, eta aurrerapauso erabakigarria izango da batez beste bost urte behar dituen gaixotasun batean. Informazio guztia Elhuyar aldizkarian.
Egileaz:

Enara Calvo Gil kazetaria da eta UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedrako komunikazio digitaleko teknikaria.

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Urtero, balizko farmako berrien ehunka saiakuntza kliniko bertan behera uzten dira hainbat arrazoirengatik. Ikerketa berri baten arabera, farmakoaren jarduera-mekanismoetan inplikatutako genetikak zeresan handia… eta diru aurrezte handia ditu. Aborted clinical trials: what genetics has to say, Rosa Garcia-Verdugoren eskutik.

Planetak behar duen iraultza energetikoa metatu daitezkeen energien araberakoa izan beharko da nahitaez. Bateriak ez dira konponbide egokia; izan ere, onak izan arren, balio-bizitza mugatua dute, eta, gainera, elementu kimiko arraroak behar dituzte eta birziklatzearen mende daude. Birziklatzea, ona bada ere, ez da inoiz % 100ekoa izango, eta horrek ingurumenean eragina izango du. Irtenbide bat hidrogeno berdea da, energia berriztagarriak erabiliz uraren hidrolisitik lortzen dena. Baina erreakzioa katalizatu egin behar da eta katalizatzaile industrial eraginkor eta merke bat aurkitzea lastategi handi batean orratz bat bilatzea da. Hor sartzen da adimen artifiziala: A cheaper way to make green hydrogen, using AI

Aski ezaguna da txinpantzeak komunikatzen direla. Zirkulazio-agenteak eskuarekin keinu bat egin eta ibilgailua geldiarazi behar duzula dakizun bezala. Beste gauza bat da elkarrizketa bat izatea. Do chimpanzees converse?, José Ramón Alonso.

Material ferromagnetikoak erdieroale organiko edo metalorganikoekin konbinatzen dituen ikerketa-eremua da espintronika molekularra. Eta DIPCko jendeak galdetu du, eta antiferromagnetiko bat sartzen badiogu? Eta oso gauza interesgarria aurkitu dute: Inducing an antiferromagnetic exchange coupling at a hybrid metal–organic interface

Mapping Ignorance bloga lanean diharduten ikertzaileek eta hainbat arlotako profesionalek lantzen dute. Zientziaren edozein arlotako ikerketen azken emaitzen berri ematen duen gunea da. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren eta Nazioarteko Bikaintasun Campusaren ekimena da eta bertan parte hartu nahi izanez gero, idatzi iezaguzu.

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El evento de divulgación científica de referencia vuelve a Bilbao los días 20 y 21 de septiembre. Un año más la ciencia vuelve a subirse al escenario del Euskalduna Bilbao en una nueva edición de NAUKAS Bilbao en el que las breves charlas científicas llenas de humor volverán a ser las protagonistas.

A lo largo de la mañana y la tarde del viernes y el sábado, decenas de conferenciantes hablarán sobre los temas científicos más variados respetando siempre el formato NAUKAS: charlas breves (10 minutos por persona) y amenas. Este es el programa definitivo.

La entrada es libre hasta completar aforo y, además, puedes seguir el evento en streaming en el canal Kosmos de EITB.

El artículo Estamos en Naukas Bilbao. Síguelo en directo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.