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Expansión libre, la reina de los procesos irreversibles

Una de las ideas más iluminadoras que aprendí durante la carrera fue el siguiente ejemplo. Se trata del ejemplo más sencillo que conozco para arrojar algo de luz sobre el concepto de irreversibilidad. A pesar de su sencillez da una idea bastante fidedigna del “sabor” de la mecánica estadística. Para disfrutarlo, en primer lugar, tendremos que hablar sobre la expansión libre de un gas.

Imagine el lector que tenemos dos compartimentos contiguos. En el de la izquierda introducimos un gas, que podemos visualizar como un conjunto de partículas (átomos o moléculas) rebotando contra las paredes. El compartimento de la derecha está vacío. En un momento dado, abrimos la pared que separa ambos compartimentos, permitiendo que el gas se expanda por ambas cavidades.

Si ahora volvemos a cerrar la compuerta, el gas permanecerá repartido en ambas cavidades. Tras abrir y cerrar la puerta, no se regresa al estado inicial. De hecho, esperamos que la presión y la cantidad de moléculas en cada compartimento sea la misma. Estamos ante un proceso irreversible, un proceso que sucede solamente en una dirección y nunca en la contraria.

Sin embargo, lo que tenemos ante nosotros no es más que un grupo de partículas rebotando aquí y allá. ¿Qué es lo que impide a nuestras partículas volver a organizarse en el compartimento izquierdo, aunque solo sea por casualidad? Lo cierto es que no hay nada que lo impida. ¿Por qué no sucede entonces?

Un modelo de juguete

Para continuar, introduciremos un modelo muy sencillo de la expansión de un gas. Tan sencillo que tiene forma de juego de mesa. El tablero tiene el siguiente aspecto:

Hemos introducido seis bolas en la mitad izquierda del tablero. Estas bolas representan moléculas de gas, de modo que la configuración que vemos en la figura representa el caso de gas en la cavidad izquierda y vacío en la cavidad derecha.

Ahora necesitamos establecer cuál será la dinámica del juego, esto es, qué reglas seguiremos para actualizar el tablero después de cada “tirada”. Optemos por la sencillez: en cada “tirada” lanzaremos un dado y, si obtenemos, por ejemplo, un dos, la bola número 2 cambiará de compartimento. En la siguiente figura se puede ver una sucesión de varias tiradas.

Serie de 5 jugadas. A la derecha se muestra el número obtenido en el dado. A la izquierda, el movimiento correspondiente en el tablero.

Es posible que el lector piense, y no le falta razón, que el modelo aquí presentado es demasiado simple. Al fin y al cabo, la humanidad sabe mecánica suficiente como para calcular realmente cómo se han de mover las moléculas, sin recurrir a algo tan poco sofisticado como tirar un dado. El procedimiento clásico sería:

1. Anotar todas las posiciones y velocidades de las partículas involucradas.
2. Usar las leyes de Newton para escribir sus ecuaciones de movimiento.
3. Resolver dichas ecuaciones.

Sin embargo, cuando tratamos con las cantidades colosales de moléculas presentes en una muestra macroscópica de gas, ni siquiera es posible dar paso número uno. No queda más remedio que usar métodos de mecánica estadística, en los que se asume que las posiciones y velocidades son aleatorias. Estas variables aleatorias se toman de distribuciones de probabilidad, lo cual no deja de ser un “dado” algo más sofisticado. En resumen: puede que nuestro juego sea aburrido, pero como modelo no está mal.

Juguemos

Pero volvamos a nuestro sencillo tablero. Tras unas pocas tiradas, tendremos bolas repartidas por ambos lados. El juego consiste en seguir tirando el dado hasta que bolas se vuelvan a ordenar en el compartimento izquierdo. Parece poco probable que suceda, pero no imposible. De hecho, basta con jugar el tiempo suficiente. Concretamente, uno esperaría que por azar las bolas se reordenasen como en la configuración inicial alrededor de una vez por cada 64 tiradas[1].

Lo anterior es cierto para 6 bolas, pero nada nos impide construir un tablero de mayor tamaño. Es fácil ver que un tablero con N bolas posee 2N configuraciones distintas[2]. En este caso general, uno esperaría regresar al estado inicial tras aproximadamente 2N tiradas. Con solamente 20 bolas, necesitaríamos más de un millón de tiradas para volver a la configuración inicial siguiendo las reglas del juego. Con 100 bolas, el número de tiradas necesarias es astronómico: un uno seguido de treinta ceros, y eso estimando por lo bajo. En la siguiente animación podemos ver precisamente un caso con 100 casillas[3].

Si representamos los números de partículas en cada una de las dos cavidades en función del tiempo, podemos ver cómo la “expansión” es más rápida y violenta al principio y más lenta cuánto más cerca estamos del equilibrio termodinámico. Nótese cómo incluso con una dinámica tan tonta como repartir las partículas al azar estas tienden a “repartirse” por ambos compartimentos, con pequeñas fluctuaciones.

En el caso de un gas, incluso para volúmenes no muy grandes, manejamos cantidades colosales de moléculas, y el número de “tiradas” necesarias para volver al estado inicial, al depender exponencialmente del número de moléculas, ¡crece de un modo más colosal aún! La probabilidad de que haya fluctuaciones menos extremas (por ejemplo, 70% a la izquierda-30% a la derecha) también decrece rapidísimamente con el tamaño del sistema.

En resumidas cuentas: usando una dinámica aleatoria sobre un sistema lo suficientemente grande y prestando atención a la variable adecuada (en este caso, número neto de partículas a cada lado) se obtiene un resultado que, a todos los efectos prácticos, es exacto.

Resumiendo más aún: en ocasiones, azar + inmensidad = ley física.

Bola extra

Me permito la licencia de lanzar una pregunta al lector. En el modelo que hemos mostrado todas las posibles configuraciones del tablero son igualmente probables. ¿Cómo es posible que se pase más “tiempo” en aquellas que reparten equitativamente las partículas por cada compartimento?

Pista aquí.

Este post ha sido realizado por Pablo Rodríguez (@DonMostrenco) y es una colaboración de Naukas.com con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

Notas y referencias:

[1] Dónde se han ignorado los efectos de forzar de la configuración inicial.

[2] Podemos verlo notando que nuestro tablero se parece mucho a un número binario, dónde 0 representa casilla vacía y 1 representa casilla ocupada. En el ejemplo con 6 bolas hay tantas configuraciones como números binarios entre 000000 (cero, representando todos los compartimentos izquierdos vacíos) y 111111 (sesenta y tres, representando todos llenos), esto es, 64 configuraciones posibles.

[3] El código para generar animaciones como estas está disponible aquí.

El artículo Un juego de mesa para entender la irreversibilidad se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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3. El juego del Sim

Javier Duoandikoetxea Minbiziak eraman zuen joan den uztailean Maryam Mirzakhani, berrogei urteko matematikaria, Fields domina irabazi duen emakume bakarra.

1. irudia: Maryam Mirzakhani (1977-2017) matematikariak Fields domina jaso zuen 2014an. Saria irabazi duen emakume bakarra.

Fields domina sari ospetsua da matematikan. Nobel sariaren parean jarri bada ere, badu haren aldean berezitasun bat: berrogei urtetik beherakoei bakarrik ematen zaie. 1936ko Matematikarien Nazioarteko Kongresuan eman ziren lehen aldiz sariak eta bi izan ziren. Bigarren Mundu Gerraren etenaren ondotik, 1950etik aurrera lau urterik behin egiten diren kongresu horietan banatzen dira dominak. Hasieran sari bi ziren kongresu bakoitzean; 1966tik aurrera bi eta lau artean izaten dira sarituak. 2010era arte 52 matematikari ziren Fields dominaren irabazleak, denak gizonak. 2014an azaldu zen lehen aldiz emakume bat sarituen artean, Maryam Mirzakhani irandarra; beste hirurak gizonezkoak ziren.

Matematikarako grina

Maryam Mirzakhani Teheranen jaio zen 1977an, artean Persiako xah Reza Phalavi agintean zela. Haur txikia zen xah kanporatu eta Iran islamiar errepublika bihurtu zuten aldaketa politikoak gertatu zirenean. Umetan bizi izan zuen halaber Iraken aurkako zortzi urteko gerra izugarria (1980-1988), milioi bat hildako eragin omen zuena. Bitartean, Maryamek lehen mailako ikasketak egin zituen eta, horiek bukatuta, bigarren mailakoei Farzanegan eskolan ekin zien. Eskola hori eliteko zentroa zen, neskentzat, eta sarrera-probak gainditu behar ziren onartua izateko.

Zentro berean jarraitu zuen hurrengo mailan ere, eta ordurako matematikarako trebezia erakutsia zuen. Olinpiada matematikoetan parte hartzeko mutilei eskaintzen zitzaien moduko prestakuntza berezia eskatu zuen Roya Beheshti lagunarekin batera, baita lortu ere. Lagun biak izan ziren Irango ekipoko kide 1994ko Nazioarteko Olinpiada Matematikoan. Lehen aldia zen emakumeak zeudela Irango ordezkarien artean. Gainera, Mirzakhanik urrezko dominetako bat eskuratu zuen eta Beheshtik zilarrezkoa. Hurrengo urtean ere Mirzakhanik urrea eskuratu zuen, gehienezko puntuazioa lortuta [1].

2. irudia: Maryam Mirzakhani (1977-2017) matematikaria lanean, zirriborroak egiten. Haren esanetan: “Norbaitek buruketa matematiko zail bati bueltak ematen dizkionean eta ez dituenean xehetasun guztiak idatzi nahi, zirrimarrak eginez problemarekin bat egitea lor daiteke”. (Argazkia: Mujeres con Ciencia bloga)

Teherango Sharif Unibertsitatean egin zuen matematikako karrera eta 1999an graduatu zen. Urtebete lehenago gertaera latz bat bizi izan zuen. Unibertsitateko ikaslerik onenak matematikako lehiaketa batera eraman zituzten Ahwaz hirira. Handik Teheranera bueltan zetozela, autobusak istripu bat izan zuen eta amildu egin zen. Zazpi gazte eta autobuseko gidari biak hil ziren. Mirzakhani eta Beheshti bizirik irten ziren.

Tesia egitera Estatu Batuetara jo zuen, Harvard unibertsitate ospetsura, hain zuzen. Curtis McMullen izan zen Mirzakhaniren tesi-zuzendaria. Aurreko urtean, 1998an, McMullen bera izan zen Fields dominaren irabazleetako bat. Mirzakhanik 2004an eskuratu zuen doktore titulua Harvarden, tesi bikain bat eginda, eta, ondoren, beste unibertsitate famatu batera joan zen, Princetonera, non irakasle laguntzailea izateaz gain, Clay Fundazioaren doktorego ondoko beka ospetsua ere izan baitzuen. Berriro nabarmendu zen ikerketan eta 2008an Stanford Unibertsitateak irakasle (Professor) izendatu zuen. Estatu Batuetan matematikarako dauden unibertsitate onenetatik pasatu zen Mirzakhani. Sariak ere eskuratu zituen: Blumenthal saria (2009) doktore tesiagatik, Ruth Lyttle Satter saria (2013), eta esan dugun moduan, Fields domina (2014).

Fields domina eskuratzen lehen emakumea

Haren lan matematikoa geometria eta sistema dinamikoen arloetan kokatzen da. Ibilbide arrakastatsua izan zuen tesia egin zuenetik, baina jorratzen zituen arloetatik kanpo ez zen horren ezaguna, ezta beste arloetako matematikarien artean ere. Halako batean, denok ezagutu genuen, Fields domina eman ziotenean. Orduan ikasi genuen haren izena, jakin genuen zelako bizitza izan zuen eta zer ziren saria eskuratzera eroan zuten lanak [2].

3. irudia: 2014an Seulen Fields dominaren emate ekitaldia. Bertan, Maryam Mirzakhani matematikaria Hego Koreako Park Geun-hye presidentea eta Nazioarteko Matematika Elkarteko presidentea, Ingrid Daubechiesen artean. (Argazkia: Seoul ICM 2014 – International Congress of Mathematicians)

Domina eskuratu baino urtebete lehenago aldatu zen Mirzakhaniren bizitza: bularreko minbizia antzeman zioten. Hain zuzen, minbiziaren aurkako tratamenduan zela hartu zuen saritua izango zenaren berri eta domina hartzera ez joatekotan egon zen. Nazioarteko Matematika Elkarteko presidentea ere emakumea zen, Ingrid Daubechies belgikarra, eta ahalegin berezia egin zuen emakume batek Fields domina eskuratzen zuen lehen aldi hura zuzenean gerta zedin. Baita lortu ere, Mirzakhani Seulen izan zen kongresuaren hasierako zeremonian eta han hartu zuen saria Hego Koreako presidentearen eskutik, hura ere emakumea. Beste partaideen eta hedabideen presiotik libratzeko emakume batzuek babes-talde bat antolatu zuten Mirzakhaniren inguruan.

Irango emakumeek, lege islamikoari jarraituz, burua estalita eraman behar dute. Mirzakhanik ez zuen hijaba erabiltzen bizitza arruntean, Irandik kanpo bizi baitzen, eta horrela agertzen da argazki gehienetan. 2014ko abuztuan, Mirzakhani zoriontzeko idatzi zuen txioan, Hassan Rohani Irango presidenteak argazki bi ipini zituen, batean burua estalita agertzen zen eta bestean ez. Harrigarria egin zitzaien askori Irango presidenteak halako tabu bat apurtu izana hijab gabeko argazkia zabaltzean.

Uda honetan ere, hil eta gero, Irango hedabide batzuek buru-has erakutsi dute Mirzakhani eta halaxe agertu zen haren memorian Teheranen egin zen zeremonia erlijiosoaren atariko argazkian ere.

4. irudia: Maryam Mirzakhani 2017ko uztailaren 20an agurtu zuten Teheranen zeremonia erlijioso batekin. Ekitaldia egin zen egoitzako sarreran Maryamen irudia jarri zuten, buru hutsik agertzen zen. (Argazkia: Kimia Nik / Isna Photo)

Garai hauetan, neska gazteak zientziara bultzatzeko ekimenak asko dira. Beti aipatzen da eredu falta, zientzialariaren eredu tipikoa gizonezkoa baita. Emakume matematikarien kasuan, esaterako, historian egon diren apur batzuk aipatzen dira, baina ez da ohikoa gaur egungo adibideak jartzea. Fields domina lortzen zuen lehen emakumea izanda, bazirudien Mirzakhani oso egokia zela eredu moderno modura agertzeko. Horren adibide dira Women in Science liburuko protagonisten artean sartu izana, baita emakume zientzialariei buruzko karta joko batean ere. Domina eskuratu zuenean mundu guztiko hainbat hedabidetan agertu bazen, haren heriotzaren berri are leku gehiagotan ikusi ahal izan dugu [3].

Ingrid Daubechies matematikariaren hitzak irakurri genituen 2014ko abuztuaren 13ko Berrian:

“Albiste bikaina da. Emakumeak oraindik ez daude nahikoa presente ikerketa matematikoan, eta Mirzakhani eredu bat da, emakume gehiago lehen postuetara erakartzeko”.

5. irudia: 2018 Women in Science egutegiko urtarrileko orria. (Ilustrazioa: Rachel Ignotofsky)

Beste emakume matematikari batzuentzat ere eredugarri zen: “she became an instant legend [saria eman ziotenean]”, dio Izabella Laba poloniarrak. Izan dadila, beraz, Maryam Mirzakhani matematikari irandar handia zientziara bideratuko diren neska gazteentzako eredu. Baina askoz gehiago emango ziokeen matematikari eta emakumeek zientzian duten lekuari, herioak tamalez hain gazterik eraman izan ez balu.

Oharrak:

[1] Nazioarteko Olinpiada Matematikoan sei problema jartzen dira eta bakoitzak zazpi puntu balio ditu. Herrialde bakoitzak gehienez sei partaideko ekipoa aurkez dezake. 1994an 30 urrezko domina eman zituzten, 40 puntutik gorakoentzat (Mirzakhanik 41 lortu zituen); 385 partaidetatik 25 ziren emakumeak. 1995ean ere 30 urrezko domina eman zituzten, 37 puntutik gorakoentzat (Mirzakhanik 42 lortu zituen); 412 partaidetatik 26 ziren emakumeak. Aurtengo 615 partaidetatik 62 izan dira emakumeak eta 48 urrezko domina eman dituzte, 25 puntutik gorakoentzat. Iturria: https://www.imo-official.org/.

[2] Orain leku askotan aurki daiteke informazio hori. Esate baterako, web orri hauetan: 1, 2, 3.

[3] Ingelesezko Wikipediako artikuluaren erreferentzietan daude horietako askoren estekak.

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Egileaz: Javier Duoandikoetxea Analisi Matematikoko Katedraduna da UPV/EHUn.

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Susanne Pelger

Comunicación de la ciencia: no es tan complicada… Imagen: Pexels

En momentos en los que las noticias falsas y los hechos alternativos circulan en la sociedad, difundir los hallazgos basados en la ciencia es más importante que nunca. Esto hace que la comunicación de la ciencia sea una de las tareas más importantes de la academia. Pero a pesar del papel fundamental que desempeña la comunicación científica en la sociedad, los investigadores no siempre priorizan la comunicación con el público en general.

Esto se debe en parte a que, aunque los científicos tienden a ser excelentes en investigación y en conseguir resultados, no siempre son tan buenos a la hora de comunicar estos hallazgos a un público más amplio. Escribir sobre investigación para personas ajenas a la academia requiere una perspectiva más amplia sobre las cuestiones científicas y un estilo de escritura completamente diferente. Y muchos científicos simplemente puede que no sepan cómo comunicar su investigación a la sociedad en general. La baja importancia que se le dio a esto en el pasado y la limitada (si hay alguna) capacitación que reciben los estudiantes en educación científica tampoco ayuda.

Esto es corto de miras, especialmente cuando, tal y como descubrió mi reciente estudio, alentar a los estudiantes de ciencias a escribir sobre su trabajo para una audiencia no académica les ayudó a descubrir y discutir diferentes ideas dentro de su tesis. Y esto, a su vez, les ayudó a darse cuenta de la importancia y el impacto social de su trabajo.

Ciencia para Dummies

La investigación mostró que a través de sus escritos, los estudiantes agregaron sucesivamente diferentes aspectos a sus textos, para hacerlos más relevantes para una audiencia general. Los estudiantes también cambiaron las formas en que planteaban el asunto, desde un nivel específico y detallado hasta una interpretación más general e integral. Esto significó la aparición de una perspectiva social general más amplia en paralelo al proceso de escritura de los estudiantes.

Estos hallazgos son similares a los de un estudio anterior que analizó las experiencias de los estudiantes de ciencias en la redacción de un artículo científico de divulgación sobre su trabajo de fin de estudios, a nivel de grado o maestría. Muchos de estos estudiantes describieron cómo escribir para no académicos les ayudó a crear una “visión más amplia” del tema y ver qué relevancia podría tener su proyecto de investigación en un contexto más amplio.

Ser capaz de explicar cómo y por qué ocurren las cosas es una capacidad importante para los científicos. Imagen: Pexels

Algunos de los estudiantes destacaron especialmente que la escritura de divulgación les ayudó a aclarar el objetivo de su proyecto. Otros señalaron cómo la escritura les había hecho reflexionar sobre su propio conocimiento y darse cuenta de cuánto habían aprendido realmente durante sus estudios.

Impacto duradero

En el nuevo estudio, los estudiantes también dijeron que descubrieron que la escritura para una audiencia no académica ayudó de hecho con su redacción científica. En concreto, los estudiantes encontraron más fácil tratar con diferentes perspectivas y niveles de abstracción en su tesis científica después de haber escrito un texto popular sobre su proyecto de grado.

Los cienientíficos necesitan ser cpaces de explicar su trabajo a aquelos fuera de su especialidad. Imagen: Pexels

No es difícil ver cómo la comunicación con diferentes audiencias puede ayudar a los científicos a encontrar conexiones con otras disciplinas y ver la relevancia social de su propia investigación. Y de esta forma, capacitar a futuros científicos para comunicarse con diferentes públicos podría ayudar a facilitar la investigación y el desarrollo a través de las fronteras disciplinarias.

También podría ayudar a aumentar el conocimiento y el interés de las personas en la ciencia, dando así una mayor probabilidad de decisiones políticas informadas en la sociedad.

Lo que todo esto muestra es el enorme potencial que la comunicación científica podría tener sobre el aprendizaje, la investigación y la democracia. Pero para hacer uso de este poder, los científicos necesitan poder “tomar perspectiva” y conectar su investigación con el mundo exterior. También debe ser considerado como un ejemplo de cómo se puede difundir el conocimiento nuevo. Porque, en última instancia, al reconocer y recompensar estos esfuerzos, podría desarrollarse una investigación nueva y original, así como aumentar la probabilidad de aprendizaje y alfabetización científica en toda la sociedad.

Sobre la autora:

Susanne Pelger es profesora adjunta de educación científica en la Universidad de Lund (Suecia)

Texto traducido y adaptado por César Tomé López a partir del original publicado por The Conversation el 21 de noviembre de 2017 bajo una licencia Creative Commons (CC BY-ND 4.0)

El artículo Una nueva investigación muestra que explicar cosas a la gente “normal” puede ayudar a los científicos a ser mejores en su trabajo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Imagen: Chema Madoz

¿Para qué sirve la exploración espacial? ¿Para qué sirve el Guernica? ¿Para qué sirve la poesía? ¿Para qué sirve la ciencia básica?

Resulta tentador responder con un tajante no sirven para nada. Saber que son un fin en sí mismos y estar cómodos con esa respuesta, es toda una proeza intelectual. Sin embargo, quien trata de responder con argumentos utilitaristas, a menudo fracasa.

Es más sencillo responder para qué sirve un cuchillo o para qué sirve una silla, que responder para qué sirve una ópera. Las humanidades son esas formas de conocimiento en las que esta respuesta requiere un mayor esfuerzo. Algunos incluso nos atrevemos a llamarlas inútiles, por semántica y por provocación intelectual.

Lo inútil, lo que es un fin en sí mismo, es algo que tiene valor por la simple razón de que se lo otorgamos, sin importar si está supeditado a un fin ulterior. «Así, el teléfono —escribe Unamuno en Del sentimiento trágico de la vida—puede servirnos para comunicarnos a distancia con la mujer amada. ¿Pero esta para qué nos sirve? Toma uno el tranvía eléctrico para ir a una ópera; y se pregunta: ¿cuál es, en este caso, más útil, el tranvía o la ópera?».

Paul Auster, en el discurso que ofreció en Oviedo en 2006 con motivo de los Premios Príncipe de Asturias, pronunció las siguientes palabras: «El arte es inútil, al menos comparado con, digamos, el trabajo de un fontanero, un médico o un maquinista. Pero ¿qué tiene de malo la inutilidad? Yo sostengo que el valor del arte reside en su propia inutilidad; la creación de una obra de arte es lo que nos distingue de las demás criaturas que pueblan este planeta; y lo que nos define, en lo esencial, como seres humanos». En la línea de Eugène Ionesco: «Si no se comprende la utilidad de lo inútil, la inutilidad de lo útil, no se comprende el arte».

Estas palabras de Paul Auster y de Eugène Ionesco también servirían si intercambiamos la palabra «arte» por «ciencia básica».

La ciencia básica es aquella que se desarrolla sin la pretensión de resolver un problema inmediato, en contraposición a lo que se pretende con la ciencia aplicada o con las ingenierías, formas de conocimiento inmanentemente útiles. Esto no implica que, a la larga, la ciencia básica no culmine en bienes útiles. Por ejemplo, los trabajos de Heinrich Hertz y James Clerk Maxwell sobre electromagnetismo no pretendían ningún objetivo práctico, ni siquiera inventar una nueva tecnología, sino entender y describir la electricidad y el magnetismo. Sin embargo, sus trabajos acabaron siendo de gran utilidad tecnológica, empezando por la invención de la radio. Que sus descubrimientos hubiesen culminado en tecnologías no implica que sean más valiosos que los que no lo hayan hecho y, en ningún caso, la ciencia básica debe justificarse por medio de una presumible utilidad futura.

Tal y como explica Abraham Flexner en La utilidad de los conocimientos inútiles, «Las instituciones científicas deberían entregarse al cultivo de la curiosidad. Cuanto menos se desvíen por consideraciones de utilidad inmediata, tanto más probable será que contribuyan al bienestar humano y a otra cosa asimismo importante: a la satisfacción del interés intelectual, que sin duda puede decirse que se ha convertido en la pasión hegemónica de la vida».

Las formas de conocimiento inútiles, como las artes o las ciencias básicas, no necesitan otra justificación más que el simple hecho de que satisfacen nuestra innata curiosidad. Estas inquietudes son las que nos definen como seres sensibles. Y al justificarlas sin referencia implícita o explícita a la utilidad, justificamos las escuelas, las universidades y los institutos de investigación, al margen de que tal o cual investigador haga una contribución utilitarista del conocimiento. El conocimiento es la única justificación que requieren las universidades, escuelas e institutos de investigación.

Sobre todo en los momentos de crisis económica, cuando las tentaciones del utilitarismo se presentan como la única salvación, es necesario entender el valor de las actividades que no sirven para nada. Estas son las que transforman una vida prosaica en una vida orientada por la curiosidad respecto al espíritu y las cosas humanas. Disfrutar del placer estético del conocimiento es lo que podría salvarnos de la asfixia. Las cosas que amamos, aquellas por las cuales vale la pena vivir, son, a fin de cuentas, cosas inútiles.

No existe nada más seductor y placentero que el conocimiento inútil, porque el conocimiento inútil es la forma más sofisticada de deleite.

Las cosas útiles de la vida son los utensilios. Un cuchillo, una silla, son útiles. Cuando se gastan o se rompen, dejan de ser útiles y los tiramos a la basura. Eso es lo que sucede con las cosas útiles: no tienen valor en sí mismas.

Reivindicar los saberes humanísticos, la investigación científica básica, la creación artística, todas las formas de conocimiento inútiles, es reivindicar la dignidad humana. Esta dignidad se alcanza a través del conocimiento y la educación, valores que se ven mermados en tiempos de crisis por el abandono institucional pero que nosotros, de algún modo, hemos de preservar. Como afirmaba Rob Riemen, «la única oportunidad para conquistar y proteger nuestra dignidad humana nos la ofrece la cultura».

El conocimiento en sí mismo no sirve para nada, del mismo modo que no sirve para nada enamorarse, bailar o nacer. No nacemos para la sociedad, aunque la sociedad se apodere de nosotros. Nacemos para nacer. En palabras de Ionesco, «si es absolutamente necesario que el arte sirva para alguna cosa, yo diré que debe servir para enseñar a la gente que hay actividades que no sirven para nada y que es indispensable que las haya».

Sin esta conciencia sería difícil entender una paradoja de la historia, y es que la furia destructiva se abate sobre las cosas consideradas inútiles: los libros heréticos consumidos por las llamas de la Inquisición, el saqueo de la biblioteca real de Luoyang efectuado por los Xiongnu en China, la quema de los manuscritos paganos en Alejandría decretada por el obispo Teófilo, las obras subversivas destruidas en los autos de fe escenificados por los nazis en Berlín, los budas de Bamiyán arrasados por los talibanes en Afganistán o también los manuscritos del Sahel y las estatuas de Alfaruk en Tombuctú amenazadas por los yihadistas. Cosas inútiles percibidas como un peligro por el simple hecho de existir.

En la defensa de las humanidades (sin recurrir a mitos) que recientemente firmaba el filósofo Jesús Zamora Bonilla, esgrimía varios argumentos. Uno de ellos es que «las humanidades forman parte del patrimonio colectivo y de la riqueza cultural de nuestras sociedades, y todos los ciudadanos tienen el derecho de acceder en igualdad de condiciones a ese patrimonio y a las ventajas que pueda conllevar su posesión». Y añade «no es que un conocimiento muy extendido de las humanidades sea un medio para alcanzar el fin de una “democracia más perfecta”, sino que más bien queremos que la sociedad sea democrática para que gracias a ello la mayoría de las personas puedan disfrutar, entre otras muchas cosas, de las mieles que proporcione el saber humanístico».

Otro de los argumentos que apunta es que «la contribución de las humanidades a la formación de los estudiantes consiste en ampliar y enriquecer su mundo». Entendiendo mundo tal y como Heidegger se refería a él en El origen de la obra de arte: «un mundo no es un objeto que se encuentre frente a nosotros y pueda ser contemplado. Un mundo es lo inobjetivo a lo que estamos sometidos mientras las vías del nacimiento y la muerte, la bendición y la maldición nos mantengan arrobados en el ser». El conocimiento de lo inútil es lo que nos permite vivir en un mundo mucho mayor y, por lo tanto, contribuye a nuestra libertad.

Sobre la autora: Déborah García Bello es química y divulgadora científica

El artículo La ciencia básica es inútil, afortunadamente se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. La sublime utilidad de la ciencia inútil, por Pedro Miguel Echenique
2. La ciencia y la duda
3. Ciencia, poder y comercio

Josu Lopez-Gazpio Azaroaren 17an jakinarazi zutenez, Xiaoping Ren mediku txinatarrak eta bere taldeak gizakien arteko lehen buru-transplantea egitea lortu zuten. Oraingoz hilotzen artekoa izan da transplantea, baina, Sergio Canavero neurozientzialaria ere tartean da; eta hark esan zuen 2017rako gizaki bizidunen artean transplante arrakastatsuak lortuko zituela.

Oraingoz Canaverok ez du bere hitza bete, eta zientzia-komunitatean zalantza handiak daude Txinan lortutako buru-transplantea bizidunen kasurako bideragarria ote den. Ren jaunak berak duela urte bat antzeko esperimentuak egin zituen tximuen buru eta gorputzekin, baina erabiltzen duen metodoei buruzko informazio argirik ez du erakutsi. Une honetan, argi gutxi eta itzal asko ikusten dira.

1. irudia: Gizakien arteko buru-transplanteak kimera hutsak dira une honetan, adituen ustez. (Argazkia: 52Hertz / Pixabay.com)

Buru-transplanteak tabu modukoak izan dira medikuntzaren arloan; ankerkerien mundukoak. Hilezkortasunarekin ere lotu izan dira noizbait. Beti gazte izateko irtenbidea litzateke, baina, amets bat bestetik ez, ziur asko. Hala ere, gorputz baten burua beste batean jartzen saiatu direnak egon dira. 1954an, esaterako, Vladimir Demikhov zientzialari sobietarrak txakurrekin mota horretako esperimentuak egiten aritu zen —ez bakarrik buruekin—, eta txakur txiki baten burua eta aurreko hankak txakur handiago batean transplantatzea lortu zuen. Irudi gogorrak dira, baina, esperimentuaren emaitzaren bideoak ikusgai daude sarean. Egungo ikuspuntu etikotik onartezina litzatekeen arren, Demikhovek ez zion esperimentuari amaiera eman eta 6 egunez biziraun zuen izaki hark. Zientzialari sobietarra nahiko ezezaguna den arren, badira haren ikerketak oso garrantzitsuak izan zirela dioenik ere. Txakurren Frankensteina bezala ezagutzen da, bai, eta esperimentu bidegabeak egin zituen, bai; baina Demikhoven esperimentu ankerrei esker egungo kirurgiaren oinarriak ezarri ziren. 1967an gizakien arteko lehen bihotz-transplantea lortu bazen, Demikhovei esker izan zen. 1960an ere antzeko esperimentu bat egin zen eta tximu baten burua beste tximu baten gorputzean transplantatzea lortu zen. Hala ere, bizkarrezurra lotzea ezinezkoa izan zenez, ezin daiteke esan benetako transplante bat izan zenik. Edonola ere, izaki hark arnas egin zezakeen eta 9 egunez biziraun zuen.

Gizakien arteko buru-transplantea

Sergio Canavero neurozientzialari italiarrak 2015ean esan zuen 2017rako gai izango zela gizaki baten burua gorpu batean transplantatzeko. Orduan bertan sortutako eztabaidaren ondoren, adituek esan zuten hori ezin izango zela inoiz egin, printzipio etikoak alde batera utzita ere, ezinezkoa delako bizkarrezur-muina garunari berriro konektatzea. Baliteke egunen batean posible izatea, baina une honetan ez dago Canaverok dioena babesten duen froga zientifikorik. Horrela izanik ere, Canaverok bolondres errusiar bat aurkitu zuen lehen buru-transplantea egiteko: Valery Spiridonov errusiar tetraplegikoa. Canaverok adierazi zuenez, lehen saiakera hau 2017ko abenduan egingo zuen eta Spiridonovek 4 hilabete koma induzituan igaro beharko ditu ebakuntza egiten zaion bitartean. Zientzia-komunitatearen arabera, Canaverok proposatzen duena lortzea ezinezkoa da egun eskuragarri dauden baliabideekin.

2. irudia: Buru-transplantea bizkarrezur-muineko kalteak dituzten pertsonentzat irtenbidea izan daiteke, baina, litekeena da bete ezin den ametsa izatea. (Argazkia: Engin_Akyurt / Pixabay.com)

Duela gutxi Canaveroren lankide den Xiaoping Renek jakinarazi du buru-transplantea egitea lortu dutela, eta hedabide askotan horrelako tituluak argitaratu dira. Kontuz; izan ere, lortu dutena hilotzen arteko transplantea besterik ez da izan. Giza gorputza ez dago zatika osatuta eta hortaz, ezin dira zatiak moztu eta itsasi modu erraz batean. Kasu jakin honetan, bizkarrezur-muinean dauden konexioak berregitea mirari baten parekoa litzateke, milioika konexio baitaude. Gainera, Canaveroren taldeak egiten dituen lanak eta metodologiak modu oso ilunean azaldu dituzte eta, hortaz, adituek eszeptizismo handiz jaso dituzte haien hitzak. Hain zuzen ere, arratoi eta tximuekin antzeko esperimentuak modu arrakastatsuan egin dituztela adierazi dute, baina, ez dira ezagutzen prozedurak, ikerketak, ezta lortutako emaitzak ere. Hori guztia argitzea ezinbestekoa da, baina, horretaz gainera, Canaveroren esperimentuak zalantzan leudeke ikuspuntu etikoa bakarrik kontuan hartuta.

Nolanahi ere, Canaverok jakinarazi du esperimentuekin aurrera jarraituko duela eta orain 2018 hasierarako jarri du bizidunen arteko lehen kirurgia egiteko -gorputza hilda legoke, hori bai-. Esan duenez, kirurgia egin eta urte beteko epean gorputz berria mugitzea posible luke transplantatutako buruak. Horren aurka, zientzialariek diote sasi-zientzia besterik ez dela Canavero eta bere taldekideek diotena. Buru-transplantea inoiz ez omen da izango tratamendu bideragarri bat bizkarrezur-muina kaltetuta duten gaixoentzat. Arretaz jarraitu beharko da, baina, gezurrak hanka motzak izan ohi ditu.

Informazio osagarria:

• El doctor Frankenstein de los perros, publico.es
• No, there has not been a successful human head transplant, popsci.com
• World’s first human head transplant a success, controversial scientis claims, telegraph.co.uk

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Egileaz: Josu Lopez-Gazpio (@Josu_lg) Kimikan doktorea eta zientzia dibulgatzailea da. Tolosaldeko Atarian Zientziaren Talaia atalean idazten du eta UEUko Kimika sailburua da.
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En los ríos subterráneos y las cuevas inundadas de la península mexicana de Yucatán, donde las tradiciones mayas describen un submundo fantástico, los científicos han encontrado un mundo realmente diferente. Aquí, el metano y las bacterias que se alimentan de él forman el eje de un ecosistema que es similar a lo que se ha encontrado en las capas frías de los océanos profundos y en algunos lagos.

Para llevar a cabo la investigación, el estudio ecológico más detallado jamás realizado para un ecosistema de cueva costera que siempre está bajo el agua, los científicos, encabezados por David Brankovits, de la Universidad Texas A&M en Galveston (EE.UU.), tuvieron que entrenarse en el buceo en cuevas y en el empleo de técnicas que previamente se han usado solo en vehículos de inmersión en aguas profundas.

Uno de los cenotes que da acceso al sistema de cuevas Ox Bel Ha

El estudio se realizó en el sistema de cuevas Ox Bel Ha (en maya, “tres cursos de agua”), en el noreste de Yucatán, que se describe como un estuario subterráneo porque los pasos de las cuevas inundadas contienen distintas capas de agua, una dulce proveniente de la lluvia y otra salada del océano costero. A este complejo estuario subterráneo se tiene acceso a través de 143 cenotes (del maya dzonoot “hoyo con agua”, es una dolina inundada de origen kárstico) , repartidos a lo largo de más de 270 km de longitud.

El agua dulce de las cuevas y los cenotes son importantes fuentes de agua dulce para las comunidades en toda la Península de Yucatán. El metano en las cuevas se origina de forma natural bajo el suelo de la jungla y migra hacia abajo, hacia el interior del agua y las cuevas. Esto ya es una particularidad ya que, normalmente, todo el metano formado en los suelos migra hacia arriba, hacia la atmósfera.

Submarinista en las profundidades de Ox Bel Ha donde se llevó a cabo este estudio. El cable a su derecha es una línea de seguridad que indica la salida hacia la superficie, algo imprescindible en un laberinto oscuro como este sistema de cuevas. Foto: HP Hartmann

Esta migración del metano prepara el escenario para las bacterias y otros microbios que forman la base del ecosistema de la cueva. Los microbios adquieren su energía tanto del metano como de otros materiales orgánicos disueltos que el agua dulce trae desde la superficie. Estos microorganismos luego serán la base de la alimentación de una pirámide en cuya cúspide están los crustáceos, incluyendo una especie de camarón adaptada a las cavernas que obtiene alrededor del 21 por ciento de su nutrición a partir del metano.

Los estudios anteriores daban por sentado que la mayoría del material orgánico del que se alimentan los microbios provenía de la vegetación y otros residuos proporcionados por el bosque tropical y que llegan a las cuevas desde los cenotes. Sin embargo, en las profundidades de las cuevas, donde se llevó a cabo este estudio, se comprobó que hay muchos pocos restos de la superficie, por lo que los microbios dependen del metano y otras sustancias orgánicas disueltas que se filtran través del techo de las cuevas.

En un entorno sin luz y sin comida visible toda una cadena trófica se mantiene a base de metano y poco más que llega filtrado a través de la roca. Aparte de la importancia que tienen estos resultados para comprender mejor el impacto que la elevación del nivel del mar por el cambio climático y la explotación turística pueden tener para la preservación de estos ecosistemas, también es emocionante comprobar que en los entornos más inesperados puede prosperar la vida y que, si aquí es posible, quizás también lo sea en otros lugares del universo.

Referencia:

David Brankovits et al (2017) Methane- and dissolved organic carbon-fueled microbial loop supports a tropical subterranean estuary ecosystem Nature Communications doi: 10.1038/s41467-017-01776-x

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

El artículo Ox Bel Ha, un ecosistema tropical alimentado por metano se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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En mi anterior entrada de la sección Matemoción del Cuaderno de Cultura Científica, El disputado voto del Señor Condorcet (I), habíamos hablado del problema de la elección social, es decir, de cómo convertir las preferencias individuales de un grupo de personas, ya sea una nación, la Academia de las Artes y las Ciencias Cinematográficas, el Comité Olímpico Internacional o una comunidad de vecinos, en una preferencia colectiva.

En dicha entrada habíamos mostrado que la candidatura ganadora en unas votaciones, por ejemplo, para la presidencia de un país, elegir la mejor película del año, determinar la sede de los Juegos Olímpicos o contratar la empresa que va a reformar la fachada de nuestro edificio, no está únicamente determinada por las preferencias de las personas que votan, sino también por el sistema de votación utilizado. Para ilustrar esta realidad se utilizó un ejemplo ficticio, la elección de la sede de los siguientes Juegos Olímpicos por parte del COI, con 5 ciudades candidatas. Para cada uno de los cinco sistemas de votación que se utilizó se obtuvo una ciudad ganadora distinta, luego todas ellas, sin que cambiasen las preferencias de los votantes.

Pero entonces, ¿qué sistema de votaciones debemos de elegir cuando debamos realizar una elección colectiva? Más concretamente,

¿Qué método de votaciones es el que mejor representa las preferencias de los individuos del colectivo de votantes?

Sobre esta cuestión investigó el economista y matemático estadounidense Kenneth J. Arrow (1921-2017), que además fue Premio Nobel de Economía en 1972.

El economista y matemático estadounidense Kenneth J. Arrow (1921-2017)

Lo primero que hizo Kenneth J. Arrow fue plantear cuáles podían ser los criterios que debía satisfacer un sistema de votaciones razonable. En concreto, los criterios que estableció fueron los siguientes:

1. No dictadura. Que las preferencias de ningún individuo determinen las preferencias del colectivo.

Por ejemplo, si el presidente de una compañía tiene la última palabra sobre cualquier cuestión que se plantee en el consejo de administración, entonces parece que no tiene mucho sentido, a priori, realizar votaciones puesto que las decisiones a tomar por la empresa serán las que este determine, independientemente de la opinión, establecida a través de una votación, del consejo de administración.

Fotograma de la película “El gran dictador” (1940), de Charles Chaplin

2. Universalidad. Cualquier preferencia individual, es decir, cualquier lista ordenada de preferencias entre las candidaturas, es legítima.

Imaginemos que estamos analizando las preferencias sobre ciertos colores, por ejemplo, los que aparecen en la imagen de abajo (rojo, naranja, amarillo, verde, azul y morado), de un grupo de personas, y que queremos determinar cuál es su color preferido, incluso más, el orden de preferencia del colectivo respecto a esos colores. El principio de universalidad establece que cualquier orden de preferencia debe ser elegible, no puede condicionarse la elección impidiendo, por ejemplo, que el rojo pueda elegirse por delante del verde, o un orden determinado, como verde, azul, amarillo, rojo, naranja y morado.

3. Transitividad. Si un individuo, respectivamente el colectivo, prefiere la alternativa A a la B, y la B a la C, entonces prefiere la alternativa A a la C.

En nuestro ejemplo con colores, si a cierta persona del grupo le gusta el color rojo más que el color verde y el color verde le gusta más que el morado, entonces debe de gustarle más el color rojo que el morado.

4. Principio del parapeto. Si todos los individuos del colectivo prefieren la opción A a la opción B, el colectivo debe de preferir la opción A a la B.

Es decir, si a todas las personas, del grupo que está opinando, prefieren el color azul al verde, el sistema de votación debe de mantener que el color azul sea preferido al verde.

5. Independencia de alternativas irrelevantes. Las preferencias colectivas respecto a dos alternativas o candidaturas concretas, no deben de cambiar si los votantes cambiaran sus preferencias respecto a otras candidaturas. Supongamos que el electorado prefiere la alternativa A a la B y que algunos votantes cambian sus listas de preferencias. Si ninguno de los votantes que ha cambiado sus listas de preferencias, ha cambiado la posición relativa de las candidaturas A y B (es decir, si antes de cambiar su lista de preferencias preferían A a B, al cambiarla siguen manteniendo que prefieren A a B, o si antes del cambio preferían B a A, después siguen prefiriendo B a A), entonces el sistema de votaciones deberá seguir indicando que colectivamente se prefiere la alternativa A a la B.

Ilustremos esta situación con un ejemplo real que he leído en el curso Las matemáticas en el deporte, de Annette Pilkington. Se trata del patinaje artístico femenino de los Juegos Olímpicos de Salt Lake City en 2002, cuyos resultados, obtenidos de la Wikipedia, son los que aparecen en la siguiente tabla. La medalla de oro fue para Sarah Hughes (EE. UU.), la de plata para Irina Slutskaya (Rusia) y la de bronce para Michelle Kwan (EE. UU.).

La competición del patinaje artístico en los JJ.OO. de Salt Lake City en 2002 tenía dos partes, el programa corto y el estilo libre. El programa corto se puntuaba de la siguiente forma. La patinadora ganadora recibía 0,5 puntos, la segunda 1 punto, la tercera 1,5 puntos, la cuarta 2 puntos, y así hasta el final. Al final del programa corto de los JJ.OO. de Salt Lake City el resultado entre las primeras posiciones era, según la posición que viene en la tabla,

1) Kwan: 0.5; 2) Slutskaya: 1.0; 3) Cohen: 1.5; 4) Hughes: 2.0.

En el estilo libre la patinadora ganadora recibía 1 punto, la segunda 2 puntos, la tercera 3 puntos, la cuarta 4 puntos, y así hasta el final. El orden de las patinadoras en el estilo libre de Salt Lake City fue

1) Hughes: 1.0; 2) Slutskaya: 2.0; 3) Kwan: 3.0; 4) Cohen: 4.0.

Por lo tanto, la puntuación final de la competición de patinaje sobre hielo femenino en las primeras cuatro posiciones fue:

1) Hughes: 3.0; 2) Slutskaya: 3.0; 3) Kwan: 3.5; 4) Cohen: 5.5.

Aunque se produjo un empate entre las dos primeras, de 3.0 puntos, la mejor posición de Sarah Hughes en el estilo libre le permitió obtener la medalla de oro.

Pero, siguiendo con la idea de la independencia de alternativas irrelevantes, supongamos que los jueces y juezas de la competición modifican la puntuación de Slutskaya en el estilo libre, relegándola a una posición más allá de la cuarta, de forma que las tres primeras posiciones son ahora

1) Hughes: 1.0; 2) Kwan: 2.0; 3) Cohen: 3.0,

mientras que Slutskaya obtendrá más puntos que las otras tres. La posición relativa de Hughes, Kwan y Cohen no ha cambiado, sin embargo, ahora la puntuación final sería

1) Kwan: 2.5; 2) Hughes: 3.0; 3) Cohen: 4.5.

Michelle Kwan habría obtenido la medalla de oro y habría superado, al ser desplazada Slutskaya a una posición más abajo, a Sarah Hughes, contrariamente a lo que establece la independencia de alternativas irrelevantes.

Medallistas del patinaje artístico de los Juegos Olímpicos de Salt Lake City en 2002: Sarah Hughes (EE. UU.), Irina Slutskaya (Rusia) y Michelle Kwan (EE. UU.)

Por lo tanto, este método de votaciones utilizado en el patinaje artístico de los Juegos Olímpicos de Salt Lake City en 2002 no satisface la independencia de alternativas irrelevantes. Otro método que tampoco satisface este criterio es, por ejemplo, el método de Borda, como podéis comprobar en el ejemplo de la elección de la sede de los JJ. OO. que mostramos en la entrada El disputado voto del Señor Condorcet (I).

Una vez establecidos los criterios que debe de tener un sistema de votaciones razonable, se trata de encontrar métodos de votación que los satisfagan. Por desgracia, en la década de 1950, Kenneth J. Arrow demostró que

¡¡no existen sistemas de votación razonables!!

Más concretamente, el resultado que se conoce como Teorema de Imposibilidad de Arrow establece, en su formulación más moderna, lo siguiente: “Ningún sistema de votaciones, con tres o más alternativas, que no sea una dictadura puede satisfacer el principio del parapeto y la independencia de alternativas irrelevantes”.

Papeleta en blanco que dice: “¿Estás de acuerdo con la reunificación de Austria con el Imperio Alemán efectuada el 13 de marzo de 1938 y votas en favor de la lista de nuestro Führer Adolf Hitler? Si – No”. Wikimedia

El teorema de imposibilidad de Arrow nos dice que no existe un sistema de votaciones perfecto, sin embargo, en nuestra sociedad vamos a seguir teniendo que elegir colectivamente sobre diferentes cuestiones, ante lo cual se nos plantea la duda de cómo afrontar este resultado negativo. ¿Qué sistema de votaciones deberíamos utilizar? En este sentido, hay dos caminos a seguir.

Por una parte, ante cualquier elección colectiva habrá que elegir de una forma crítica el sistema de votación a utilizar, valorando los defectos y virtudes de cada uno de los sistemas que existen e intentando determinar cuál de ellos se ajusta lo más posible a los objetivos de la elección que se quiere realizar.

Por otra parte, las personas que investigan sobre elección social siguen buscando nuevos sistemas de votación y mejorando los ya existentes con el objetivo de minimizar los aspectos negativos de los sistemas de votaciones conocidos, por ejemplo, intentando evitar, en la medida de lo posible, que sean manipulables para determinar la candidatura ganadora de unas elecciones.

Para terminar esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica vamos a mostrar dos interesantes sistemas de votaciones, en sus versiones más sencillas.

A. Método de votación “segunda vuelta instantánea” o “voto alternativo”.

En el voto aprobatorio cada votante no se limita a marcar la candidatura que desea que gane, sino que marca varios candidatos con números, 1, 2, 3, etcétera, indicando de esta forma su orden de preferencia, desde su opción preferida,1, hasta la menos preferida, pudiendo dejar candidaturas sin marcar. Un ejemplo, sería la imagen de abajo, donde el votante ha marcado, de las 5 candidaturas posibles, con un 1, luego su preferida, la candidatura C, como siguiente opción, con un 2, la candidatura B, después, con 3, la E, y finalmente, con 4, la candidatura A, dejando sin marcar la candidatura D.

Una vez realizada la votación, ¿cómo se realiza la elección de la candidatura ganadora? En primer lugar, se realiza el recuento de votos de las candidaturas marcadas con un 1. Si alguna de las candidaturas obtiene la mayoría absoluta, es decir, más del 50% de los votos, se proclama ganadora de las elecciones. En caso contrario, se elimina la candidatura que ha recibido menos apoyos, la que ha quedado en última posición tras el recuento de los votos y se procede a la segunda vuelta instantánea. Es decir, en la segunda votación se cuentan de nuevo los votos marcados con 1, salvo en los votantes que habían marcado con un 1 la candidatura que se ha eliminado, para los cuales se considera su voto marcado con el número 2, su segunda opción. Y de nuevo, se hace el recuento de votos. Si alguna candidatura obtiene la mayoría absoluta se declara ganadora, en caso contrario se realiza una tercera vuelta instantánea de la misma forma, eliminando primero la candidatura perdedora de esa segunda vuelta. El proceso se repite hasta que una de las candidaturas reciba mayoría absoluta.

Este sistema de votaciones también se conoce como el sistema de Hare, en referencia a la persona que lo inventó en 1859, el abogado inglés Sir Thomas Hare (1806-1891), o en ocasiones, el sistema de Ware, ya que fue también introducido de forma independiente en 1871 por el arquitecto norteamericano William Robert Ware (1832-1915).

Este método de votación se utiliza, por ejemplo, en las elecciones al parlamento de Australia y Malta, en las elecciones presidenciales de Irlanda y la India, en las elecciones primarias de los partidos políticos de Gran Bretaña y Canada, en las elecciones a la alcaldía de varias ciudades del mundo, como Londres o San Francisco.

Ejemplo de papeleta electoral de las elecciones al parlamento australiano, en el que puede leerse el texto “Numere las casillas de 1 a 8 en el orden de su elección”

Desde 2009 se utiliza para elegir el Oscar a la mejor película de la Academia de las Artes y las Ciencias Cinematográficas. En la categoría de Oscar a la Mejor Película se seleccionan cada año entre 5 y 10 películas, en 2017 fueron 9 (las que aparecen en la siguiente imagen), y la votación se realiza por el método de la “segunda vuelta instantánea”, marcando cada persona que vota sus preferencias, desde el 1 hasta el número que considere necesario.

Películas nominadas al Oscar a la Mejor Película en la edición 89 de la Academia de las Artes y las Ciencias Cinematográficas, en 2017

B. Método de votación “voto aprobatorio”.

El sistema de voto aprobatorio es un sencillo método de votación que consiste en que cada votante puede votar por tantos candidatos como desee. Es decir, en la lista de candidaturas que aparecen en la papeleta de votación, cada votante marca con una x, o de alguna forma similar, tantas candidaturas como desee (como se muestra en el ejemplo de la siguiente imagen). Se denomina voto aprobatorio porque de alguna forma se está aprobando, cuando se marca la casilla, o rechazando, si no se marca, cada una de las candidaturas.

El método de votación conocido como “voto aprobatorio” fue introducido en los años 1970 por varios autores. Por ejemplo, Guy Ottewell lo explicó en su texto “The Arithmetic of Voting” (la aritmética de las votaciones) publicado en 1977, aunque lo había escrito originalmente en 1968. O de forma más extensa fue explicado por el experto en teoría de juegos y ciencias políticas Steven Brams y el matemático Peter Fishburn, ambos estadounidenses, en el artículo “Approval voting” (voto aprobatorio), en 1978.

El voto aprobatorio es útil para evitar la manipulación de unas votaciones cuando se introduce una opción alternativa, aunque cercana, a la candidatura que parece que será ganadora, para dividir el voto y que gane una de las opciones contrarias. De la misma forma, es útil para evitar el problema de la existencia de muchas candidaturas similares dentro de la opción mayoritaria, mientras que la opción minoritaria se manifiesta con una única alternativa, que aunque minoritaria puede terminar ganando las elecciones por el efecto de la división del voto.

Veamos un ejemplo clásico en la literatura de la elección social, las elecciones primarias del Partido Republicano en New Hampshire (EE. UU.) en 1980. El ganador de aquellas elecciones fue Ronald Reagan, con el 50 % de los votos, mientras que sus dos rivales más cercanos fueron George Bush, con el 23%, y Howard Baker, con el 13%, mientras que ninguno de los demás candidatos llegó al 10%.

¿Qué habría pasado si se hubiese realizado un voto aprobatorio en aquellas elecciones? La cadena televisiva ABC realizó una encuesta a la salida de los colegios electorales de New Hampshire, utilizando el sistema de voto aprobatorio. El resultado fue que Ronald Reagan subió hasta el 58%, George Bush al 39%, pero el mayor beneficiado habría sido Howard Baker, que habría tenido un 41% de los votos, quedando incluso segundo en esas elecciones.

Tras las elecciones primarias de Vermont y Massuchusetts, Howard Baker se retiró de las primarias del Partido Republicano, dejando solos en la lucha a Ronald Reagan, que ganaría y sería presidente de EE.UU., y a George Bush, que quedaría segundo y sería vicepresidente con Reagan, lo que le abrió el camino para ser después el siguiente presidente de EE. UU. Si se hubiese utilizado el sistema aprobatorio quizás Howard Baker no hubiese dejado las primarias y hubiese podido ser el vicepresidente con Reagan y después el presidente de EE. UU.

El sistema de voto aprobatorio está siendo utilizado para las votaciones de diferentes asociaciones científicas como la Mathematical Association of America, la American Mathematical Society o Institute of Electrical and Electronics Engineers, entre otras, y en las elecciones primarias de algunos partidos.

En 1920 las mujeres de Estados Unidos vieron por fin reconocido oficialmente su derecho al voto. Este folleto circuló aquel año animando a las mujeres a ejercer su derecho a votar

Bibliografía

1.- Raúl Ibáñez, El disputado voto del Señor Condorcet (I), Cuaderno de Cultura Científica

2.- VV. AA., Las matemáticas en la vida cotidiana, Addison-Wesley/Universidad Autónoma de Madrid, 1999.

3.- W. D. Wallis, The mathematics of electing and voting, Springer, 2014.

4.- Annette Pilkington, Mathematics in Sports, course of University of Notre Dame, 2016.

5.- Guy Ottewell, The Arithmetic of Voting, In Defense of Variety 4, 1977.

6.- Steven Brams, Peter Fishburn, Approval voting, American Political Science Review 72, p. 831-847, 1978.

7.- Jean-François Laslier, Karine Vander Straeten, Approval Voting: An Experiment during the French 2002 Presidential Election, Revue Francaise de Science Politique 54, p. 99-130, 2004.

Sobre el autor: Raúl Ibáñez es profesor del Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU y colaborador de la Cátedra de Cultura Científica

El artículo El disputado voto del Señor Condorcet (II) se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. El disputado voto del Señor Condorcet (I)
2. Una conjetura sobre ciertos números en el ‘sistema Shadok’
3. “La cultura científica o la misteriosa identidad del señor Gauss” por Raúl Ibáñez

Juanma Gallego Gaixotasunaren eragile den bakterioaren genomaren analisian oinarrituta, duela 5.000 urte inguru, Neolito aroko migrazioekin batera izurria Europara iritsi zela proposatu dute ikertzaileek.

1386an, Itsaso Beltzeko kostaldean zegoen Kaffa (egungo Feodosia, Krimean) hiriaren setioa egiten ari ziren tartaroak, baina gaixotasunak haien armada bete-betean jo zuen. “Tartaroak konturatu ziren heriotza ekiditeko biderik ez zegoela; beraz, hilotzak katapultetan jarri eta Kaffa barrura jaurtiki zituzten, izurrite beldurgarriak etsaia ere akaba zezan; eta kristauek ez zuten modurik izan gorputz hauetatik aldentzeko”.

Hala kontatzen ditu Kaffaren inguruetan izandako liskarrak Roger Crowleyk, “City of Fortune” Veneziari buruzko liburu bikainean. Gabriele De’Mussi kronikariaren hitzak aipatzen ditu Crowleyk garai horretan gertatutakoa azaltzeko. Iturri horri esker, jakin badakigu, besteak beste, izurritea toki horretatik sartu zela Europan. (Mende batzuk geroago, veneziarrek izurritea arma biologiko gisa erabiltzeko proposamena jaso zuten otomandarren kontra jotzeko; baina, zorionez, ez zuten tratua onartu).

1. irudia: Jeronimo Bosch margolariaren ‘Heriotzaren garaipena’ margolanean irudikatzen da Erdi Aroan heriotzak izan zuen garrantzia. (Argazkia: Domeinu publikoko irudia.)

Seguruenera, bi munduko gerrekin batera, europarrek jasandako garairik latzena izan zen hura. XIV. mendean izurrite beltzaren kodaina gupidagabeak gutxienez Europako hiru lagunetatik bat eraman zuen berarekin. Zehazki, 1348 eta 1351 urteetan zabaldu zen “heriotza beltza” Europan zehar.

Garai horretan, heriotza horren erruduna nor zen ez zekiten arren, orain badakigu Yersinia pestis izeneko bakterio batek eragindakoa dela. Baina duela gutxira arte ere ez genekien bakterio hori aspalditik dagoela gure artean. Azken proposamenaren arabera, Neolito garaitik, hain zuzen.

Yersinia pestis bakterioak aspaldi egindako bidea jarraitu du Max Planck institutuko zientzialariek gidatutako ikerketa batek. Ondorioztatu dutenez, izurritea ia duela 5.000 urte iritsi zen Europara, Asiako estepetatik etorri zen, Jamna herriak ekarrita. Horren frogarik ez badago ere, teoria ezagun batek kultura hau eta hizkuntza aitzinindoeuroparraren jatorria lotzen ditu. Estepetako abeltzain horiek azkar mugitzen ziren, haiekin batera puntako teknologia zekartelako: gurdiak.

Neolito Arotik Brontze Arora (duela 4.800-3.700 urte) bitarteko arrastoetatik erauzitako bakterio horren sei genoma sekuentziatu dituzte. Current Biology aldizkarian eman dute horren berri.

Gaixotasun honen antzinako aldaerak ikertuta, ikertzaileek izurritearen eboluzioa jarraitu dute, eta hain gaixotasun bortitza zergatik bilakatu zen argitu nahi izan dute. Alemanian, Errusian, Hungarian, Kroazian eta Baltikoko herrialdeetan bildutako laginak erabili dituzte horretarako. Guztira, 563 lagunen arrastoak aztertu dituzte. Horietatik, seitan Yersinia pestis bakterioaren genoma osoak berreskuratzeko aukera izan dute.

Europako leku ezberdinetan aurkitu dute bakterioaren aztarna. Genoma horiek guztiak oso antzekoak dira. Hori dela eta, ikertzaileek bi hipotesi izan dituzte esku artean. Lehen aukera da andui beretik etorritako izurritea behin baino gehiagotan iritsi zela Europara. Bigarren aukera, aldiz, behin baino ez sartzea, baina Europan mantendu izana.

Egoera argitzeko, aztarna arkeologikoetara eta paleogenomikari buruz aurretik bildutako datuetara jo dute, eta orduan ikusi dute izurritearen etorrera eta Asiako estepetatik duela 4.800 inguru heldutako nomaden sarrera gutxi gorabehera une berean gertatu zirela.

“Antza, Yersinia pestis duela 4.800 urte inguru sartu Europan; bertan andui lokala ezarri zen, eta gero Erdiko Eurasiara bueltatu zen”, laburbildu du Max Planck Institutuko ikertzaile Alexander Herbig, ikerketa erakunde horrek zabaldutako ohar baten arabera. Bestetik, aurreko ikerketatan agertutako zantzuak berretsi dute ikerketa berri honetan: izurritearen birulentziari lotutako genetan aldaketak izan omen ziren.

2. irudia: Y. pestis baziloaren ibilbidea, egileen arabera. A) Izurritearen sarrera, nomadek eramana. B) Izurritearen itzulia, Siberiako hegoaldera. (Irudia: Current Biology).

Hipotesi zirraragarria ere mahai gainean jarri dute: agian migrazio mugimendu erraldoi hori izurritetik alde egiteko izan zela. Orain arte, halako mugimenduak azaltzeko, batez ere zio ekonomikoak, erlijiosoak edo politikoak proposatu dira. Azken aukera honek, berriz, historia ulertzeko bide berria irekitzen du.

Gaixotasun larria

Iraganeko kontua dirudi izurriak, eta hala da hein handi batean. Baina ez da guztiz desagertu. Ez da ohikoa, baina, noizean behin, izurriteak izaten dira. Aurten, esaterako, Madagaskarren egon da halako izurrite bat. 200 lagun baino gehiago hil dira Afrikako uhartean izurrite hori dela eta. Azken izurrite honen kasuan, izurri pneumonikoak eragin du kalte gehien.

Berez, hiru izurri mota daude: izurri bubonikoa, septizemikoa eta pneumonikoa. Izurri bubonikoaren kasuan, bakterioa gongoil linfatikoetan birsortzen da; ondorioz, buboi horiek handitu egiten dira. Tratamendu egokia jaso ezean, hilgarritasun eragiten duen gaitza da.

Baziloaren izena bere aurkitzaileari zor zaio: Alexandre Yersin mikrobiologoari, hain zuzen. Arratoiek gainean izan dezaketen arkakusoen ziztaden bitartez zabaltzen da gaixotasuna. Erdi Aroan arkakuso horiek izan zuten hedapenari buruz, berriz, eztabaida izan da zientzialarien artean. 2015ean, esaterako, zientzialari talde batek proposatu zuen arkakusoak Asiako egoera klimatikoaren arabera ugaldu eta urritzen zirela, haien ostalari ziren arratoien kopurua gorabehera.

Erreferentzia bibliografikoa:

Andrades Valtueña et al., The Stone Age Plague and Its Persistence in Eurasia. Current Biology 27, 1–9 December 4, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.10.025

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Egileaz: Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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El plasma sanguíneo contiene numerosas sustancias, aunque el agua representa más del 90% de su masa. En mamíferos a las proteínas plasmáticas corresponde entre un 6% y un 8%, mientras que las sustancias inorgánicas (Na+ y Cl–, principalmente) no son más del 1%. El resto corresponde a nutrientes (glucosa, aminoácidos, lípidos y vitaminas), restos nitrogenados, gases (O2 y CO2) y hormonas.

Las proteínas plasmáticas se encuentran en suspensión (o disolución) coloidal en el plasma y, dado que la mayor parte no pueden atravesar membranas o filtros biológicos (son demasiado grandes como para pasar por los poros de las paredes capilares), permanecen en el plasma sin acceder al líquido intersticial, en los animales con sistema circulatorio cerrado, ni a las células, en los de sistema abierto. Ejercen por ello una presión osmótica distinta de la que ejercen las sustancias disueltas de menor tamaño. Se denomina presión coloidosmótica y es responsable de que no se produzca excesiva transferencia de agua de la sangre al líquido intersticial. Además del efecto coloidosmótico, las proteínas plasmáticas amortiguan los cambios de pH de la sangre.

Aparte de los vertebrados, el grupo cuyas proteínas plasmáticas (en este caso de la hemolinfa) mejor se conocen es el de los artrópodos. De especial importancia es una familia implicada en la formación del exoesqueleto que, como es sabido, se renueva repetidas veces para permitir el aumento de tamaño. La construcción del caparazón nuevo conlleva la polimerización de fenoles por fenoloxidasas (PO), proceso en el que participan dos clases de proteínas: (1) hexamerinas, que transportan fenoles a las células epiteliales que producen el exoesqueleto, y (2) formas inactivas de las POs (ProPO), que se activan tras la muda y cuando se necesita reparar tejido dañado. Las ProPOs están también implicadas en las respuestas inmunes de los artrópodos.

En la sangre de los vertebrados hay tres clases principales de proteínas: albúminas, globulinas y fibrinógeno. En el cuerpo humano las albúminas representan el 55% y contribuyen por ello de forma importante a la presión coloidosmótica del plasma. Aparte del papel osmótico su principal función es la de transportar, combinándose con ellas, sustancias insolubles en agua, como bilirrubina, sales biliares y ácidos grasos. Las globulinas representan el 38% y se encuentran en tres posibles formas: alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Cumplen funciones de (1) transporte; α-globulinas y β-globulinas específicas transportan sustancias tales como la hormona tiroidea, el colesterol o el hierro (esta última se llama transferrina y es la más abundante); (2) coagulación (α-globulinas y β-globulinas); (3) reguladoras: son α-globulinas ciertas proteínas que se encuentran inactivas y que son precursoras de, por ejemplo, hormonas; son activadas por señales específicas en función de su necesidad; (4) inmunitarias: las inmunoglobulinas (anticuerpos) son γ-globulinas.

Dada su naturaleza hidrofóbica, el transporte de sustancias lipídicas en la sangre se produce mediante la formación de complejos lipoproteínicos. La mayor parte de los triglicéridos, el colesterol y los fosfolípidos se encuentran en el plasma en forma de gotitas unidas a transportadores proteicos, formando complejos de lipoproteínas que son solubles. Los cuatro tipos de lipoproteínas son: (1) de alta densidad (HDLs), con alto contenido proteico, menor de fosfolípidos y menor aún de colesterol; (2) de baja densidad (LDLs), con menor contenido de proteína, algo de fosfolípidos y más de colesterol; (3) muy baja densidad (VLDLs), con muy bajo contenido de proteína y alto de lípido, triglicéridos en este caso; y (4) quilomicrones, que son producidos por las células absortivas del intestino y que transportan triglicéridos, colesterol y fosfolípidos tras una comida.

El colesterol que se transporta mediante lipoproteínas de baja densidad (LDL) es el conocido popularmente como “colesterol malo”, porque la función de esas lipoproteínas es la de transportar el colesterol a las células y, por lo tanto, también lo transporta a las que tapizan el interior de los vasos sanguíneos, razón por la cual contribuye a que se acumule en esos enclaves. Es por ello causa importante de patologías cardiovasculares. A diferencia del LDL, el “colesterol bueno” es retirado de las células por lipoproteínas de alta densidad para transportarlo al hígado y metabolizarlo allí. De ahí el diferente significado de una y otra forma de lipoproteínas.

Además de las reseñadas hasta ahora, hay animales en cuyas cavidades internas el fluido correspondiente (líquido celómico, hemolinfa o sangre) contiene proteínas con funciones respiratorias. Se trata de pigmentos respiratorios que no se encuentran en el interior de células especializadas, sino que desempeñan sus funciones manteniéndose en suspensión coloidal. Nos referiremos a estas proteínas en una próxima anotación dedicada a específicamente a los pigmentos respiratorios.

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

El artículo Sistemas circulatorios: proteínas plasmáticas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Sistemas circulatorios: los compartimentos líquidos de los animales
2. Sistemas respiratorios: la emergencia de un doble sistema circulatorio
3. Sistemas respiratorios: el pulmón de los mamíferos

Einstein no fue el primero en hablar de marcos de referencia y movimiento relativo. Casi 300 años antes ya lo había hecho Galileo, quien también sería pionero en el uso de experimentos mentales, un procedimiento que después Einstein haría famoso. El principio de relatividad de Einstein no es más que una expansión del de Galileo. Si estudiamos éste, que es muy intuitivo, el otro nos parecerá poco menos que trivial.

Galileo lo explicó con estas palabras (en traducción libre nuestra) en un experimento mental que recogió en su obra “Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo Tolemaico, e Coperniciano” de 1632:

Enciérrate con un amigo en la cabina principal bajo cubierta de algún barco grande, y lleva contigo algunas moscas, mariposas y otros animalillos voladores. Lleva también un recipiente grande de agua con unos peces; cuelga una botella que se vacíe gota a gota en un recipiente ancho puesto debajo. Con la nave en reposo, observa cuidadosamente cómo los animalillos vuelan con la misma velocidad a todos los lados de la cabina. Los peces nadan indiferentemente en todas direcciones; las gotas caen en el recipiente que está debajo; y, al arrojar algo a tu amigo, no necesitas lanzarlo con mayor fuerza en una dirección que en otra, si las distancias son iguales; al saltar con los pies juntos, avanzas espacios iguales en todas direcciones. Cuando hayas observado todas estas cosas con cuidado (aunque no hay duda de que cuando la nave está parada, todo debe suceder de esta manera), haz que la nave avance con la velocidad que desees, siempre que el movimiento sea uniforme y no fluctúe de una u otra manera. Descubrirás que no hay el menor cambio en todos los efectos nombrados, ni podrás decir a partir de de ninguno de ellos si se estás en [un barco en] movimiento o parado.

Hoy podemos realizar el mismo experimento con mariposas o pelotas de baloncesto en un barco, en un automóvil, un tren o, mejor aún, en un avión que se mevan a velocidad constante. Hemos visto que cada uno de estos sistemas sería un marco de referencia para nuestras observaciones. El hecho de que los movimientos de las pelotas de baloncestoy las mariposas permanezcan igual, independientemente de si el marco de referencia se mueve o no a velocidad constante, indica que las leyes de movimiento de Newton son las mismas (de hecho, todas las leyes de la mecánica, la ciencia del movimiento) son las mismas para todos los marcos de referencia en reposo o que se mueven con una velocidad uniforme relativa entre sí. Esta conclusión es lo que se llama principio de relatividad galileano. Formalmente se puede expresar así:

Las leyes de la mecánica son exactamente las mismas para cualquier observador en cualquier marco de referencia que está en reposo o se mueve con una velocidad uniforme.

Luke Skywalker no puede determinar si el Halcón Milenario está en reposo o en movimiento uniforme realizando experimentos mecánicos con bolas y sables láser.

Dado que los objetos se mueven en un marco de referencia que está en reposo o en velocidad uniforme como lo harían en un marco en reposo, de ahí se deducen dos cosas importantes. La primera es que no hay manera de averiguar la velocidad del propio marco de referencia a partir de cualquier experimento mecánico realizado dentro de ese marco. Es decir, si viajamos en un avión a velocidad constante y sin turbulencias, no podemos averiguar a qué velocidad se está moviendo el avión realizando experimentos mecánicos dentro del avión.

Y la segunda es que tampoco podemos elegir un marco de referencia como el marco “verdadero”, el que está “absolutamente en reposo”. Por lo tanto, como ya vimos que apuntaba Einstein, Galileo ya sabía que no puede haber tal cosa como la velocidad “absoluta” de un objeto. Todas las velocidades medidas son relativas. Einstein redescubrió este principio eliminando las capas de sedimentos que siglos de física newtoniana y espacios absolutos habían depositado encima.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

El artículo El principio de relatividad (2): la versión de Galileo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. El principio de relatividad (1): movimiento relativo
2. Se establece el principio de conservación de la energía
3. Cuántica y relatividad por todas partes

Arturo Apraiz Geologoak eta batez ere sismologoak luma gorakorrak identifikatzen eta irudikatzen saiatu dira, teoria mailan definitu zirenetik (Morgan, 1971). Luma gorakorren agerpena baieztatzeko eta nukleo eta mantuaren arteko mugan sortzen direla egiaztatzeko frogarik argiena, sismikoki mantuan detektatzea izango litzateke. Hasieran uste baino zailagoa suertatu da ordea luma gorakorrak sismikoki identifikatzea eta, ahalegindu arren, kolokan egon da eredu hau artean ez zegoelako froga zalantza gaberik.

Sismologoek milaka eta milaka saiakera egin dituzte eta batzuetan, luma gorakorren aldeko emaitzak lortu dituzte eta beste batzuetan, aurkakoak. Teknikak hobetu ahala, hala ere, aldeko datuak ugarituz joan dira eta aurreko mendeko azken urteetan eta mende honetako lehendabizikoetan, hasi dira agian zalantza guztiak uxatuko dituen teknika berria erabiltzen: tomografia sismikoa. Teknika honetan, Lurraren barneko hiru dimentsioko irudiak lortzen dira, lurrikarek edo leherketa kontrolatuek sortzen dituzten uhin sismikoak eta munduan zehar sakabanatutako sismografo-sarea erabiliz. Tomografia sismikoak sakonera jakin batzuetan gertatzen diren uhin-sismikoen abiadura-anomaliak erabiltzen ditu oinarri gisa.

Hasiera batean, teknikaren erresoluzio maila eskasa zen eta oso eskala handiko egiturak zehazteko baino ez zuen balio. Horrelaxe identifikatu ziren mantuaren barnean abiadura sismiko txikiagoa duten bi eremu oso zabalak (1. irudia). Bata, Afrika hegoaldeko lurmuturretik abiatu eta diagonalean Afarko lurralderantz (Etiopia); bigarrena, Ozeano Barearen azpian kokatuta dago. Zehazki, puntu bero gehien dituzten lurraldeen azpitik kokatuta daude, eta abiadura sismiko baxuko lurralde handiak (LLSVP – Large low-shear-velocity provinces) edo superlumak bezala ezagutzen dira.

1. irudia: Mantuko tomografia sismikoaren irudi artistikoa. Gorriz, normalak baino abiadura sismiko txikiagoko eremuak (Afrika eta Ozeano Barearen azpian) eta urdinez, normalak baino abiadura sismiko altuagoko eremuak. (Argazkia: Cornell University, Geology Department).

Datu horietatik abiatuta, lehendabiziko hurbilketa batean, normalak baino abiadura sismiko altuagoak dentsitate altuko arroka hotzagoekin lotu ziren, eta normalak baino txikiagoak dentsitate txikiko material beroekin. Horrela, dentsitatearen eta tenperaturaren arteko erlazio zuzena erabiliz, abiadura txikiko eremuak konbekzio-korronte gorakorrekin lotu ziren, eta abiadura handikoak konbekzio-korronte beherakorrekin.

Ikerketak findu ahala, ordea, sismologoak berehala ohartu ziren tenperaturan soilik oinarritutako interpretazioa ez dela nahiko abiadura-anomaliak egokiro interpretatzeko, eta beharrezkoa dela konposizio-aldaketen gaineko eragina kontutan hartzea ere. Horrela, gaur egun, onartzen da behe-mantuko LLVSPk (abiadura sismiko baxuko lurralde handiak) inguruko mantuko arrokak baino dentsoagoak ere badirela, konposizio desberdina dutelako. Dentsoagoak izanda, aukera dute historia geologikoan zehar mantuaren beheko aldean pilatuta gelditzeko, bestela konbekzio-korronte gorakorretan gorantz egingo lukete.

2015. urtean argitaratu zen agian luma gorakorren agerpenari buruzko eztabaidari amaiera emango dion lana. Bertan, tomografia sismikoaren teknika berrienak eta super-ordenagailu modernoenen 3 milioi orduko lan-denbora erabiliz (hainbat prozesatzaile batera abian jarrita paraleloki), inoiz erdietsi den mantu-irudirik garbiena lortu zen (French eta Romanowicz, 2015).

Irudi horretan oso nabarmenak dira puntu bero nagusien azpitik gutxi gorabehera bertikalak diren zutabe zabalak (ez estuak, luma gorakor termiko teorikoek adierazten dutenen antzera) (2. irudia). Zutabeen zabalerak iradokitzen du bizitza luzeko egiturak direla eta termikoak izan beharrean, termokimikoak izan behar dutela, hau da, luma gorakorrek D’’ eremuko materiala barnean dutela. D’’ eremua, nukleoarekin kontaktuan dagoen mantuko eremurik sakonena da, bataz beste 200 km-ko lodiera du eta anomalia sismiko ugari dituelako bereizten da. Behe-mantuko material arrunta baino biskositate txikiagoa izan behar du eremu horrek.

Luma gorakorren izaera termokimikoaren alde egiten du era berean lumaren eta inguruko mantuaren arteko muga zorrotzak; lumek soilik izaera termikoa izango balute, inguruko mantuarekin duten ukipena progresiboagoa litzateke, halabeharrez.

2. irudia: Hawaiiko gune beroa elikatzen duen luma gorakorraren inoiz lortutako irudirik fidagarriena; horretarako tomografia sismikoaren teknika aurreratuenak erabili dira. Baieztatu da luma gorakorra nukleo eta mantuaren arteko mugaren inguruan sortzen dela eta 1.000 km-ko sakoneran geometria-aldaketa nabarmena duela. (French eta Romanovicz, 2015)

Luma gorakorren zutabeak nukleo eta mantuaren arteko mugatik 1.000 km-ko sakonetaraino luzatzen dira bertikalki, aldaketa nabarmenik gabe. Hori dela eta, pentsa dezakegu inguruko mantuaren berezko mugimendua oso oso motela izan behar dela. Aldiz, 1.000 km-ko sakoneran hainbat zutabetan aldaketa horizontalak ikusten dira, ustez konbekzio indartsuagoko mantuko eremu batean barneratzen delako zutabea. Sakonera horrek islatu lezake plaken mugimenduek mantuaren barruan eragiten dutenaren muga.

Irudietan, nabarmena da era berean zutabeak abiadura sismiko txikiagoko eremuetan sustraituta daudela, nukleoaren eta mantuaren arteko mugan. Hainbat kasutan (Hawaii, Islandia, Samoa), eremu horiek bat datoz abiadura ultratxikiko eremuekin (ULVZ – Ultra-low velocity zones).

Lortutako tomografia sismikoaren irudi berriek argi erakusten dute ULVZn (abiadura ultratxikiko eremu) eta luma gorakorren arteko harremana.

Teknika honen bitartez behatutako luma gorakor guztiak Afrika eta Ozeano Bareko abiadura sismiko txikiko lurralde zabalen (LLSVP) inguruan kokatzen dira, batez ere ertzetan. Aldiz, nukleo eta mantuaren arteko mugan normala baino abiadura sismiko handiagoa duten eremuen gainetik kokatutako gune beroen kasuan ez da aurkitzen nukleo eta mantuaren arteko mugaren eta gune beroen artean zutaberik. Hori azaltzeko aukera bi daude: erabilitako teknikaren zehaztasuna ez da zutabe horiek erregistratzeko bezain bestekoa, edo gune bero horien jatorria, mantu sakonean egon beharrean, goi-mantuan edo behe-mantuaren goiko aldean dago. Hau da, adibidez, Yellowstoneko gune beroaren kasua. Era berean, desberdintasun nabarmenak aurkitzen dira Afrika inguruko eta Ozeano Barearen inguruko luma gorakorren artean. Afrika iparraldeko gune bero gehienek (Afarkoa eta Eki-Afrikako riftena salbu) ez dute behe-mantuan zutabe-geometria nabarmenik, eta ematen du behe-mantuko domo egitura oso zabal batetik abiatzen direla, Afrikako LLSVPtik noski. Aldiz, Ozeano Bareko luma gorakorrek nukleo eta mantuaren arteko mugatik abiatzen diren ondo garatutako zutabeak dituzte, eta denak batera “lumen sorta” bat osatzen dute.

Datu hauek egiaztatuko balira, luma gorakorren agerpenari buruzko eztabaida betirako bukatuko litzateke, baina beste hainbat galdera daude oraindino erantzuteko. Zein da luma gorakorren konposizioa? Zein da luma gorakorren eragina plaken mugimenduan? Zergatik sortzen dira? Beste hainbat ere hor daude erantzunaren zain.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Morgan, W.J. (1971): Convective plumes in the lower mantle. Nature, 230: 42-43.
• French, S.W. eta Romanovicz, B. (2015). Broad plumes rooted at the base of the Earth’s mantle beneath major hotspots. Nature, 525: 95-99.

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Egileaz: Arturo Apraiz UPV/EHUko Geodinamika saileko irakaslea eta ikertzailea da.

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Arturo Apraizek geodinamikari buruz idatzitako artikulu-sorta:

1. Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (I): Aurrekariak eta sorrera-unea.
2. Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (II): Lumen eredua.
3. Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (III): Plaken eredua.
4. Nukleo eta mantuaren arteko muga: ilun zegoena argitzean…
5. Lurralde igneo erraldoiak: Lurraren indar-erakustaldia.
6. Superkontinenteen sorrera eta apurketa.
7. Luma gorakorrei buruzko behin betiko froga?

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Hace tres años Corey Finher y Randy Thornhill publicaron un libro en el que presentaron su teoría del estrés parasitario, teoría según la cual los patógenos con los que las poblaciones de una especie entran en contacto a lo largo del tiempo inciden en el desarrollo de los valores y cualidades de esa especie. Ya antes habían publicado algunos de sus resultados, así como avances de la teoría. En uno de los trabajos con más repercusión testaron una hipótesis en virtud de la cual la diversidad religiosa existente en una zona geográfica está directamente relacionada con el grado de estrés que las enfermedades infecciosas ejercen sobre las sociedades humanas. De acuerdo con esa hipótesis, cabe esperar que en los países con mayor variedad de enfermedades infecciosas presentar una mayor diversidad religiosa. La base argumental de la relación causa-efecto subyacente es la siguiente:

(1) Un grupo humano tiene inicialmente una distribución geográfica y un repertorio cultural y distribución de inmunidad uniformes.

(2) Con el tiempo, la inmunidad empieza a variar espacialmente, debido a la emergencia localizada de nuevos patógenos y a la evolución, también localizada, de inmunidad adaptativa en respuesta a aquellos.

(3) Bajo esas condiciones se seleccionan comportamientos que tratan de evitar el contacto con personas infectadas o potencialmente infectadas con los patógenos peligrosos. Estos comportamientos son (a) la “dispersión limitada”, reduciendo la interacción con personas de otros grupos, y (b) “socialidad restringida” a los miembros del grupo (y por lo tanto, adaptados inmunológicamente). Esta “socialidad restringida” se produce mediante el contacto (servicio religioso, reciprocidad, caza cooperativa, crianza cooperativa, etc.) y emparejamiento con individuos similares.

(4) Ese contacto selectivo promueve la divergencia cultural, al limitarse el flujo de valores e ideas entre los diferentes grupos humanos y, como consecuencia, da lugar a un aumento en la diversidad religiosa.

(5) La carrera “parásito-huésped” que se establece entre el patógeno y la persona infectada constituye un poderoso mecanismo evolutivo que puede incrementar la divergencia cultural dentro del rango cultural original del huésped.

(6) Cuanto mayor es la riqueza de patógenos en un área, mayor es la oportunidad para que se produzca variación espacial en las correspondientes carreras evolutivas “parásito-huésped”. La frecuencia, variación e intensidad de (2) (3) (4) y (5) covariarán de forma positiva con la diversidad de enfermedades infecciosas. Esto es, la diversidad de enfermedades dará lugar a una mayor diversidad cultural y religiosa.

La hipótesis la contrastan analizando la covariación de la diversidad religiosa y la diversidad de patógenos en 214 países, y estimando la correlación lineal entre ambas variables. Obtuvieron una correlación de 0’75, un valor extraordinariamente alto para variables de esta naturaleza. Concluyeron, por lo tanto, que el análisis realizado constituía un fuerte respaldo para su hipótesis.

A partir de los resultados los autores sostienen que, sin descartar el efecto de otros posibles factores, la aparición de nuevas religiones cumple la función de aislar a grupos humanos que se encuentran geográficamente próximos para así protegerlos de las infecciones para las que no están inmunológicamente protegidos. Sirva este ejemplo para ilustrar la teoría a la que hemos hecho mención al comienzo.

Fuente: Corey Fincher y Randy Thornhill (2008): Assortative sociality, limited dispersal, infectious disease and the genesis of global pattern of religion diversity Proceedings of the Royal Society B, 275: 2587-2594

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

El artículo Diversidad religiosa y el estrés de las enfermedades infecciosas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Sobre la predisposición genética a padecer enfermedades
2. Sobre la predisposición genética a padecer enfermedades (II)
3. María Trinidad Herrero, una científica contra las enfermedades neurodegenerativas #WomeninSTEM

IP teknologiara egokitzeko komunikazio arkitektura proposamena egiten du UPV/EHUk eta CAFek egindako ikerketa batek. Komunikazioen segurtasuna, fidagarritasuna eta erabilgarritasuna bermatuko duena.

Trenbideetako trafikoa kudeatzeko indarrean dagoen sistema da ERTMS. Abiadura handiko tren-zerbitzuetako nazioarteko kudeaketa-estandarra da eta segurtasun handiz kontrolatzen du trenen abiadura eta haien arteko segurtasun distantzia. Azpisistema bat baino gehiago ditu trenetara seinaleztapen komunikazioak bidaltzeko, baina komunikatzeko darabilen teknologia zaharkitua du.

ERTMS 1990eko hamarkadan zehaztu eta martxan jarri zenetik asko aldatu dira komunikazio sistemak eta teknologiak. Sistemak erabiltzen dituen teknologiak ez du funtzionatzen IP teknologiarekin (Internet Protocol, gaur egungo telefono, ordenagailu eta abarrek erabiltzen dutena). Zaharkitua egoteaz gain, ez dago ia hornitzailerik.

Hala, seinaleztapen sistemen digitalizazioan eta IP teknologiarako migrazioan murgilduta dago tren industria. Horretarako komunikazio arkitektura berria argitaratu du UNISIGek, ERTMS sistemaren espezifikazio teknikoak zehazteko ardura duen partzuergo industrialak.

Komunikazioaren abiadurari eragin diezaiokeen ezaugarri bat du, ordea, IP teknologiak: informazio mezuak paketetan banatuta bidaltzen ditu eta bakoitzak bere bidea egiten du. Horren ondorioz, ezin da saihestu paketeren bat atzeratuta iristea, sarearen punturen batean arazoren bat egonez gero.

IP bidezko komunikazioa bermatzen

Muga horri irtenbidea emateko eta hurrengo belaunaldiko ERTMS sistemaren definizioan laguntzeko komunikazioen segurtasuna, fidagarritasuna eta erabilgarritasuna bermatuko duen komunikazio arkitektura berri bat proposatzen du UPV/EHUko Komunikazioen Ingeniaritza sailak CAF enpresarekin elkarlanean egindako ikerketa honek.

Estrategia erredundante desberdinak erabilita mezuak bidaltzea da proposamena. Aldi berean teknologia ezberdinak baliatuta, hala nola GPRS bidez, LTE bidez eta wifi bidez mezua bidaltzea. Sare arkitektura bat sortzen da modu honetan eta sareetako batean akatsen bat baldin badago, mezua besteren batetik iritsiko dela bermatzen da. Sistema erresilienteago egiten du honek, fidagarritasun handiagoa ematen dio komunikazioari eta sendoago bihurtzen du.

Lehentasun handiko mezuen komunikazioan erresilentzia bereziki bermatzea izan da helburua, atzerapen txikiagoarekin iritsiko direla bermatzeko. Izan ere, ERTMS arkitekturak bi mezu-mota bereizten ditu komunikazioetan: lehentasun handikoak eta normalekoak.

Proposamena egiteaz gain, ikerketarako berariaz diseinatutako sare simulatzaile baten bidez balioztatu dute komunikazio arkitektura. Kanal interferentzien aurrean UNISIGek plazaratutakoa baino askoz sendoagoa dela ikusi dute. Lehen aldia izan da, gainera, erronka guztiak gainditzeko gai den arkitektura bat plazaratzen dela.

Bide luzea gelditzen da proposamen hori etorkizuneko kudeaketa edo komunikazio sistema izatera iristeko, iristen bada. Honelako arkitekturak estandarrak izan behar dira, edozein fabrikatzailek egindako trenak elkarrekin komunikatu ahal izan daitezen. Eta estandarizazio eta baliozkotze hori UNISIGen esku dago.

Iturria: UPV/EHUko Prentsa bulegoa, Trenbideetako komunikazioa gaurkotzeko eta seguruago egiteko sistema bat

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No falta quien diga que los primeros hombres que afrontaron tamaña aventura necesitábase estuvieran muy excitados y que fuesen excéntricos y exaltados. Preténdese, además, que los primitivos pescadores de esos monstruos no fueron los discretos hombres del Norte, sino nuestros vascos, héroes del desvarío. Andarines terribles, cazadores del Monte Perdido y desenfrenados pescadores, recorrían en barquichuelos su caprichoso mar, el golfo o sumidero de Gascuña, dedicándose a la pesca del atún. Notaron aquellos intrépidos navegantes que las ballenas retozaban, y comenzaron a perseguirlas, lo mismo que se encarnizan detrás de la gamuza en los barrancos, los abismos y los más espantosos resbaladeros. A esa pieza de caza (la ballena) muy tentadora por su tamaño y por las vicisitudes que causa el perseguirla, hiciéronla guerra a muerte doquiera que la encontrasen y sin notarlo, empujábanla hacia el polo.

Allí el pobre coloso creyó poder vivir tranquilo, no suponiendo que los hombres fuesen tan locos que lo persiguieran hasta en aquellas apartadas regiones. La pobre ballena dormía muy sosegada, cuando nuestros atolondrados héroes se acercaron a ella cautelosamente.

Apretando su cinturón colorado, el más fornido, el más ágil saltaba de su barquichuelo, y ya encima de aquella mole inmensa, sin preocuparse del riesgo que pudiese correr su vida, lanzando un ¡han! prolongado, hundía el arpón en las carnes del confiado monstruo.

Jules Michelet, El mar, 1861.

El 22 de abril de 2015 se derogó en Islandia la ley que permitía matar vascos desde 1615. Ese día, según informaban las notas de prensa, el comisario Jónas Guomundsson suprimió la ley en presencia del Ministro de Educación y Cultura de Islandia, Illugi Gunnarsson, el Diputado General de Guipúzcoa, Martín Garitano, y Xabier Irujo, como descendiente de uno de los vascos asesinados, y Magnus Rafnsson, descendiente de uno de los islandeses que mataron a los vascos en 1615.

En aquellos años, islandeses y vascos tenían un acuerdo para la caza de ballenas. Los vascos instalaron una estación ballenera en la región de los Fiordos del Oeste. Cuando acabó la estación de caza y los vascos volvían a casa, una tormenta y los icebergs hicieron encallar tres barcos en los escollos de la costa. La mayoría sobrevivieron al naufragio y pudieron regresar pero unos cuantos se quedaron en la estación. Al mes siguiente, los que permanecieron fueron asesinados siguiendo la orden de las autoridades y según la ley, recién dictada, que permitía matar vascos. Solo hubo un superviviente.

Las primeras menciones escritas a balleneros vascos en Islandia están fechadas a comienzos del siglo XVII, en 1610, en la región de los Fiordos del Oeste, en el noroeste de la isla, aunque hay autores, como Alex Aguilar, de la Universidad de Barcelona, que lo fecha en documentos de 1412. También se cuenta que tres balleneros vascos estaban en Strandir en 1608 y otro, en el mismo lugar, en 1613. Este último atracó para extraer la grasa de las ballenas, que los vascos llamaban saín, y que era su producto comercial más valioso. En 1614 llegaron 11 barcos y en 1615 fueron 16. Y entre los de este año están los tres que naufragaron y los supervivientes fueron asesinados. Según las crónicas islandesas de la época, los mandaban los capitanes Martinus de Billa de Franca, Pedro de Arguirre y Stephan de Tellaria. De los 82 marineros que llegaron a tierra, 13 fueron asesinados mientras pasaban la noche en la estación, y otros 18 murieron en la campaña contra ellos de la población del lugar, liderada por el gobernador local Ari Magnusson.

En los diez años siguientes no hay mención a la presencia de balleneros extranjeros. Después, hasta comienzos del siglo XVIII, hay menciones esporádicas a la llegada de balleneros vascos. En 1712 se mencionan por escrito y por última vez y, después, lo prohibieron las leyes de Islandia. Sin embargo, en esos años la relación con los islandeses fue tan estrecha que existen tres glosarios de euskera-islandés de finales del siglo XVII y comienzo del XVIII. Los han estudiado varios expertos y, entre ellos, está Viola Giulia Miglio, de la Universidad de California en Santa Barbara. Los glosarios están depositados en archivos de Reykiavik, en Islandia.

La relación entre la especie humana y las ballenas viene de muy antiguo. Se han encontrado imágenes en rocas en Alaska fechadas hace 6000-8000 años, o en Noruega, de hace 9000-10000 años. En el País Vasco se han recuperado arpones de hueso de ballena, fechados hace unos 13000 años, en la cueva Lumentxa, en Lekeitio.

Artefactos realizados a partir de huesos de ballena descritos por Pétillon

En la vertiente norte de Pirineos y según los estudios de Jean-Marc Pétillon, de la Universidad de Toulouse 2, existía, entre 13000 y 15000 años atrás, una industria que transformaba huesos de ballena en armas y herramientas, sobre todo en puntas de lanza de gran tamaño. Encontró artefactos, que publicó como la evidencia más antigua de industria con huesos de ballena, en la cueva de Isturitz, en Iparralde. Y más instrumentos en 11 cuevas del norte de Pirineos, de esta a oeste, y siempre fabricados con huesos de origen el Atlántico.

Algunos de esos instrumentos viajaron más de 350 kilómetros hasta el lugar donde se han encontrado. Las fechas de algunos de ellos llegan a los 17000 años atrás. Sin embargo, no se han localizado los talleres donde se fabricaban y tampoco se conoce si proceden de ballenas varadas en la costa o cazadas por balleneros. Pero, por el número de instrumentos encontrados y las distancias que han recorrido, tampoco parece que se obtengan los huesos originales en episodios esporádicos de caza o accidentales de varamiento. Propone Pétillon que, de alguna manera, debía existir algún tipo de caza de ballenas más sistemático.

Restos de ballena más recientes se han encontrado en un castro cerca de Gijón, la Campa de Torres, con fecha de entre 2300 y 2400 año, aunque, como es habitual, se desconoce si fue caza o varamiento.

Eubalaena glacialis en un fiordo noruego

La ballena que cazaban los vascos en el Cantábrico era la llamada, con propiedad, ballenas de los vascos o ballena franca (o right whale, en inglés), y de nombre científico Eubalaena glacialis. Este especie pesaba unas 60 toneladas, con un rango de 36 a 72 toneladas, media unos 15 metros, con máximos de 18 metros, y llevaba 270 barbas.

En verano, la ballena de los vascos migraba hacia el norte, hacia las Svalbard, Noruega e Islandia y, en invierno, viajaban al sur hasta Madeira, Azores, las costas del noroeste de África y, por supuesto, el Golfo de Vizcaya. Era la época del parto y, durante un tiempo, viajaban juntas la madre y el ballenato. Además, era la época en que se firmaban los contratos de caza entre los balleneros implicados y sus armadores y financiadores. Incluso entra en el contrato el atalayero, aquel que avisaba de la llegada de una ballena para que salieran de caza. Lo hacía desde la atalaya que, aunque se han perdido muchas, todavía se conserva alguna como, por ejemplo, la del monte Ulia en Donosti.

Fuente: www.albaola.com

La embarcación de los balleneros vascos para la caza de la ballena era la chalupa o, también llamada barco, vizcaína, ballenera, piragua,… Más o menos tenía 10 metros de eslora y de 2 a 2.5 metros de manga, con unos 12 marineros, con 10 remeros más el timonel a popa y el arponero a proa. Llevaban queso y vino, mantas y ropa de abrigo y, por ejemplo, en Orio, unos 150 metros de soga, dos arpones, dos jabalinas grandes y una pequeña.

La principal riqueza de las ballenas era su grasa, el llamado saín, que calentaba e iluminaba edificios en toda Europa. Las barbas de la ballena, material flexible pero escaso, tenía muchos usos, y los huesos que sujetaban las barbas servían de mango de herramientas, sobre todo de cuchillos. La carne de la ballena se consumía fresca y, también, se secaba o salaba y se vendía en toda Europa.

Despiece de una ballena en Deba (Gipuzkoa). Junto a una de las puertas de entrada a la villa, pueden apreciarse los hornos donde se elaboraba el saín. En un plano medio, la partida de una lancha ballenera, y al fondo, la señal de humo en una de las atalayas. Fuente: Ilustración de José Ignacio Treku / Deba kalez-kale

Los testimonios escritos sobre balleneros vascos más antiguos están fechados en 1059, en Bayona, sobre la venta de carne del cetáceo, o en 1181 en Donosti con el reglamento y los impuestos a abonar por esa venta. También hay documentos de Santoña en 1190 o en Motrico en 1200. En Asturias la primera fecha documentada es de 1232 y en Galicia es 1371. Hasta 47 puertos del Cantábrico tuvieron asentamientos balleneros, y, por lo menos, 14 de ellos tienen una ballena en el escudo.

Toda la infraestructura, costumbres, práctica, tecnología y reglamentos de la caza de ballenas en el País Vasco son necesarios para las expediciones que, hemos visto, se hacían a Islandia y, también, a Terranova, a las islas Spitzberg o a Groenlandia. Para cazar ballenas en estos largos viajes se necesita aprender en casa, construir barcos adecuados, conseguir financiación, provisiones y demás pertrechos, y, a la vuelta, donde vender lo capturado, sobre todo la carne y la grasa.

En el Cantábrico y según varios autores con opiniones diferentes, el apogeo de la caza de ballenas varía desde el siglo XII y XIII hasta los siglos XIV y XV. Ya en el siglo XVI, el número de ballenas avistadas en la costa cantábrica disminuye y en el XVII casi desaparecen. Quizá fue una de la razones que empujó a los balleneros vascos hacia el norte y el oeste en busca de presas. Conocían sus migraciones anuales al norte y al sur y, simplemente, las siguieron. Hay autores que afirman que se llegaban a cazar, en el siglo XVI, hasta 100 ejemplares al año, y en muchos casos eran ballenas recién paridas con su ballenato. Los balleneros sabían que, si cazaban primero a la cría, mucho más fácil de atrapar, la madre no la abandonaría y podía ser capturada a continuación.

También hay que mencionar que desde el siglo XVI, quizá incluso desde mucho antes, en el siglo XIV, los vascos pescaban bacalao y ballenas en Terranova. Quizá por entonces ya eran conocidos en el Atlántico Norte europeo, en Islandia en concreto.

Los países del norte de Europa pronto aprendieron a cazar ballenas y descubrieron el negocio que suponía, sobre todo la venta de la grasa. Y parece que lo aprendieron de los balleneros vascos pues era habitual que contrataran, por ejemplo en Holanda e Inglaterra, a arponeros vascos. Así lo decretó, en 1612, el rey Jacobo II de Inglaterra.

No es fácil reunir cifras de las ballenas que se cazaban en aquellos años. Cuando se pagaban impuestos, los llamados diezmos, al gobierno, a algunas autoridades o a la Iglesia, los datos, siempre aproximados pueden dar una idea de las poblaciones de ballenas de la época. Alfredo Salvador y Carlos Nores, del Museo Nacional de Ciencias Naturales de Madrid y de la Universidad de Oviedo, respectivamente, han recopilado datos de Zarauz, Getaria y Lekeitio. Dan 35 capturas a principios del siglo XVI, y caen hasta 5 capturas a principios del XVIII. Hay quien da la fecha de 1766 como el final de la caza de ballenas en el Cantábrico. Durante los siglos XVIII y XIX hubo algunas capturas esporádicas, e incluso se perdieron las herramientas para cazar y se olvidaron las técnicas de acercamiento y captura.

La última ballena se cazó en Orio el 14 de mayo de 1901. Y se cazó con dinamita pues, como decía, las técnicas tradicionales se habían perdido.

Además de a Islandia, como ya hemos visto, los balleneros vascos fueron de caza a Terranova, en su singladura más conocida y popular. Eran mares ricos en bacalao y hay autores que sugieren que los vascos fueron a Terranova, en primer lugar, a pescar bacalao y, de paso, aprovecharon el paso de las ballenas.

Las primeras citas de balleneros vascos en Terranova que se aceptan por los estudiosos se fechan en el segundo cuarto del siglo XVI, en concreto en 1531, tal como cuenta Selma Huxley, de la Universidad de St.John’s, en Terranova. Volvían a casa con bacalao y carne de ballena en salmuera, más el saín y las barbas de las ballenas. Entonces, con un gran desarrollo de los astilleros, y la llegada de saín y bacalao, en el País Vasco la economía se basaba en el hierro y la fabricación de herramientas y armas, y, por supuesto, en la ballena, y más en el bacalao. Los balleneros vascos fueron los primeros que montaron toda una organización social para la caza de ballenas con objetivos comerciales. También era un hecho aceptado que los vascos, en la primera mitad del siglo XVI, tenían los mejores barcos. Así que, en ese siglo, los balleneros vascos eran mayoría en Terranova.

Durante todo el siglo XVI llegaron a Terranova de 15 a 20 barcos cada verano, y traían de vuelta unos 9000 barriles de saín. A finales de siglo, declina la caza de ballenas y van pocos barcos a Terranova. La mayoría de los barcos y los marineros son alistados obligatoriamente en la Armada Invencible de Felipe II contra Inglaterra. Y el desastre que supuso también desbarató la flota vasca, tanto por pérdida de naves como de tripulaciones experimentadas. El Tratado de Utrecht, en 1713, concedió aquellas tierras a franceses e ingleses y terminó con los viajes de los balleneros vascos.

También en Terranova, como ocurría en Islandia, había una relación estrecha entre los balleneros vascos y los indios de la zona, sobre todo con los mik’mac y, todavía, algunas palabras en euskera sobreviven en su lengua y en el francés de Canadá.

Incluso podemos conocer la dieta de los balleneros con los hallazgos del grupo de William Fitzhugh, de la Institución Smithsonian, en el yacimiento de Hare Harbour, en la Isla Petit Mécatina, en el Golfo de San Lorenzo. Hay restos de ballena de Groenlandia, no de la ballena de los vascos, y bacalao que capturaban para traer a casa y comerciar. Los restos que nos indican su dieta son de aves como alcas, frailecillos, gaviotas, gansos, patos, cisnes, perdices y cuervos; de mamíferos como focas, cerdo doméstico, jabalí, caribú, vaca y zorro; y frutas como avellanas, nueces, melocotones y ciruelas.

En la actualidad, la ballena de los vascos es rara en el Atlántico Norte occidental, en las costas de Norteamérica, y mucho más rara en el Atlántico Norte oriental, en las costas europeas. Es difícil saber cuantas ballenas de los vascos quedan. A principios del siglo XX estaba cercana a la extinción, cuando se estimaba que había unos 60 ejemplares, cifra basada en escasas evidencias y más en suposiciones personales. Después se fue recuperando lentamente pero, en la década de los noventa, comenzó de nuevo a disminuir su número.

Eubalaena glacialis

Entre 1980 y 2000, el Acuario de Nueva Inglaterra fotografió unos 10000 avistamientos de cetáceos, y Masami Fujiwara y Hal Caswell, del Instituto Oceanográfico de Woods Hole, identificaron en esas imágenes a 350 ballenas de los vascos. Los autores deducen que había poco más de 300 individuos de Eubalaena glacialis a principios de este siglo. Parece que estaban muriendo las ballenas en edad de ser madres. Los autores proponen que salvando, cada año, a dos ejemplares que puedan tener crías la población se estabilizaría. La protección legal internacional de especies en peligro de extinción considera que la ballena de los vascos es la especie de gran tamaño con más riesgo de desaparecer.

A menudo se ha propuesto que se ha llegado a esta situación, por lo menos en Norteamérica, por la caza de los vascos en el siglo XVI, seguido por la acción de los balleneros de la costa oeste de Estados Unidos (recordar Moby Dick) durante los siguientes dos siglos y medio. Sin embargo, cuando Brenna McLeod y su grupo, de la Universidad Trent, en Canadá, analizaron el ADN de los 218 huesos de ballena encontrados en el asentamiento de balleneros vascos de Red Bay, en Labrador, solo uno de ellos es de la ballena de los vascos. La mayoría son de otra especie de ballena, la Balaena mysticetus, conocida como ballena de Groenlandia o ballena boreal. Para cuando llegaron a la zona de Terranova los balleneros vascos, la población de Eubalaena glacialis era mucho menor de lo que se suponía. No hay que olvidar que la ballena de los vascos tiene el dudoso honor de ser la que tiene la más larga historia de ser cazada entre todas las ballenas.

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Sobre el autor: Eduardo Angulo es doctor en biología, profesor de biología celular de la UPV/EHU retirado y divulgador científico. Ha publicado varios libros y es autor de La biología estupenda.

El artículo Eran nuestras ballenas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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2. Ataques preventivos
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Uxue Razkin

Medikuntza eta osasuna

Ameriketako Estatu Batuetako azukrearen industriak sakarosaren, minbiziaren eta hiperlipidemiaren arteko lotura erakusten zuten ikerketak ezkutatu zituela eman dute aditzera San Frantzisko Kaliforniako (AEB) Unibertsitateko ikertzaileek aste honetan. Egileek argudiatu dute ikerketaren emaitzak jakinarazteak arreta ekarriko zuela sakarosaren eta minbiziaren arteko ustezko loturak argitzeko, eta iradoki dute industriak hori ekidin nahi izan zuela.

Larruazala sintetizatzen da medikuntzan erabiltzeko eta farmakologia eta kosmetikako produktuak testatzeko. John F. Burkek lortu zuen lehenengo larruazal sintetikoa. 70eko hamarkadan, biopolimero porotsu bat sintetizatu zuten kolageno-zuntzak eta azukreak erabiliz. Emaitza, giza larruazalaren antzerako zerbait izan zen. 1979 urtean erabili zen lehen aldiz giza paziente batekin. Geroago sortu zuten “Graftskin” delakoa, behi-kolagenoz egindakoa. 2016.ean larruazala inprimatzeko ideia atera zen lehen aldiz. Inprimagailuak larruazal autologoa sor dezake, hau da, pazientearen beraren zelulak erabil ditzake. Larruazal autologoa egokia da transplanteetan eta larruazal alogenikoa farmazia eta kosmetika-produktuak testatzeko. Oraingoz, baina, inprimagailuak ezin ditu birsortu ez larruazaleko guruin sebazeoak, ez eta folikulu iletsuak eta kolorea ematen duten melanozitoak ere.

Osasunari dagokionez, Bittor Rodriguez Riverak jaso du aste honetan eskolan elikadura osasungarria sustatzearen aldeko NAOS Estrategiaren X. Saria, AECOSAN Espainiako Kontsumo, Elikagaien Segurtasun eta Nutrizio Agentziaren eskutik. Haurren artean fruta eta barazkien kontsumoa sustatzeko programa bat zuzentzen du Gasteizko Udalarekin batera eta egitasmoak emaitza onak eman ditu.

Fisika

Tximistek erreakzio nuklear atmosferikoak eragiten dituztela baieztatu dute ikertzaile japoniar batzuek. Erreakzio horietan isotopo erradioaktiboak sortzen direla ikusi dute gainera. Horien artean aurkitzen dira 13C, 14C eta 15N, adibidez.

Biologia

Khoisan jendea eta bostwanoak izan dira artikulu honen funtsa. Bi etnia horien jatorria oso desberdina da, testuan azaltzen denez. Khoisanak Kalahariko basamortuan bizi dira eta ehiztari/biltzaileak dira; bostwanoak, berriz nekazariak. Talde bien dietaren osagaiak desberdinak dira gainera. Txoriak, sugeak eta muskerrak, besteak beste, dira khoisanen dietan dauden osagaiak eta bostwanoen kasuan, artoa eta basartoa. Listuaren amilasa izan zen bi horien erkaketa egiteko aukeratu zuten entzima. bostwanoen amilasa-jarduera 248 unitate/ml-koa izan zen, eta sanena, berriz, 22 unitate/ml-koa, hamaika aldiz apalagoa. Bistan da, beraz, digestioaren beharren araberakoa dela entzima-jarduera hori.

Astronomia

Eguzki-sisteman sartu den asteroide bat aurkitu dute. Eguzki-sisteman asteroide bat sartzen den lehendabiziko aldia da. Izan ere, orain arte aurkitu izan direnak –beste kometa eta asteroideak– eguzki-sisteman bertan sortutakoak ziren. Oraingoan, Oumuamua asteroide berria kanpoan sortutakoa da. Pasa den urrian Hawaiiko Pan-STARRS teleskopioak antzeman zuen; 400 metroko luzera du, eta 7,3 ordutik behin biratzen da bere ardatzaren inguruan. Ikertzaileek adierazi dute jada pasa dela Eguzkitik gertueneko bere puntutik, eta izarrarteko espaziora bidean doala.

Zientziaren dibulgazioa

Zientziaren dibulgazioa irratian hizpide duen estatuko aurreneko tesia defendatu dute Euskal Herriko Unibertsitatean. Javier San Martin kazetariak deskribatu ditu irratiko zientzia-dibulgazioaren ezaugarriak eta ereduak. Lan horretan, Espainiako 25 irratsaiok eta Radio 4- BBC irrati publikoko irratsaioak zientziaren berri nola ematen duten konparatu da. Ikerketan ikusi da alde handia dagoela Espainiako irratsaioen eta BBCren artean, hala nola denbora, irratsaioaren arkitektura, giza baliabideekin lotutako aldeak… Edukiari dagokionez, irrati publiko batzuetan, eduki zientifikoen aldeko apustua eta sasi-zientzien eta fenomeno paranormalen aldekoa maila berean daudela utzi du agerian ikerketak. Horretaz gain, irratiko zientzia komunikazioa oraindik ere nagusiki aldebakarrekoa dela azaleratu du ikerlanak.

Berriak egin dio elkarrizketa Javier San Martin kazetariari. Orain Radio Euskadiko Hágase la luz saioan dabil lanean eta hor La cápsula de la ciencia atala egiten. Horrez gain, Activa tu neurona bloga egiten du. Elkarrizketan dio “oso deigarria” dela saioak nortzuk aurkezten dituzten. “BBCn, normalean, zientzialariak dira, baina ez edonolakoak: komunikazioan ibilbide oso luzea duten zientzialariak izaten dira. Espainiako Estatuan, berriz, kontrakoa gertatzen da: fisika edo kimikako fakultatetik atera berri diren ikasleei mikrofono bat ematen diete nahi dutena egiteko”. Estereotipo ohikoenak aipatzen ditu tartean. Esaterako, zientzia jende oso azkarraren kontua dela. Horren gainean dio: “Nerabezaroan hartzen da erabaki hori; nesken kasuan autoestimu baxuagoa izaten denez, gutxiago animatzen dira matematikan edo ingeniaritzan aritzera”.

Gazteek zientziaz ikuspegi estereotipatua dutela dio Danel Solabarrietak. Hamar urtetik gora darama Elhuyarren lanean. Bere lanaren ildo bat da “gazteei, bai hezkuntza formalean bai ez-formalean, aukerak ematea zientziarekiko ikuspegi erreala izateko”. Horregatik dio, gazteak, adibidez, “informatika-ikasketak hasi eta sorpresak hartzen dituzte, ez dakitelako, berez, zer den informatika ikastea. Zientzien mundua zenbat eta gertuago eduki, estereotipo gutxiago izango dute hari buruz”.

Arkeologia

Neolitoa Euskal Herrira nola heldu zen eta nolakoa izan zen jakiteko zantzu berriak eskuratu dituzte. Ikerketa horretan parte hartu dute Javier Fernandez Eraso eta Juan Antonio Mujika Alustiza EHUko arkeologoek, Arabako Errioxako zenbait trikuharritako laginekin. Egindako genomaren analisiari esker ikusi da “Europa osoan ikusi da Neolitoa ekarri zuten lehenengoek gurutzatze gutxiagoa izan zutela. Gero etorri zirenek, berriz, gurutzatze handiago baten arrastoa zuten euren genometan». Oro har, nahasketa horrek 3.000 urtez iraun zuela kalkulatu dute ikertzaileek.

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Asteon zientzia begi-bistan igandeetako atala da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna erreparatuz, Interneteko “zientzia” antzeman, jaso eta laburbiltzea da gure helburua.

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Egileaz: Uxue Razkin Deiako kazetaria da.

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El pasado 14 de septiembre de 2017 se celebró la primera edición de Naukas Pro, en el que Centros de Investigación, Laboratorios, científicos de renombre o equipos de trabajo contaron con 20 minutos para explicar a un público general en qué consiste su trabajo.

7ª conferencia: Lourdes Basabe, investigadora Ikerbasque, del Cluster de Microfluidica UPV/EHU, Centro de Investigación Lascaray.

Loudes Basabe presenta una charla sobre su trabajo en el laboratorio

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

El artículo Lourdes Basabe y los microlaboratorios se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Naukas Pro, en directo
2. Naukas Pro 2017: Leni Bascones y los superconductores
3. Naukas Pro 2017: Julián Estévez y la inteligencia computacional

Analisi ekonomiko askoren oinarrian pertsonak, denak, geurekoiak garela dago. Suposizio eztabaidagarria. Zer nolako eragina du honek, baina, eredu ekonomikoetan? Mario Bungek dioen bezala indargabetu egiten ditu? José Luis Ferreiraren Selfishness in Economics.

Zeluletan dagoen proteina da JNK eta bere aktibitatea, obesitatearekin areagotzen dena, II motako diabetesean intsulinari erresistentzia sortzearen kausetako bat da. Tiazolidinedionak zelula-mekanismo honen gainean eragiten eraginkorrak liratekeela frogatu du Caelles doktorearen taldeak. One kinase to rule diabetes? The role of JNK.

Simulatzaile kuantiko unibertsala lortzeko irrikitan daude egoera solidoa ikertzen duten zientifikoak; ez da erraza, baina. Pausuak ematen dituzte DIPCkoek Juan Ignacio Ciracek koordinatutako taldean: soinu uhinak erabilita, elektroiak eta kuasipartikulak harrapatzeko gai dira. Towards a universal quantum simulator: acoustic traps for quasiparticles

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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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La literatura ha tratado los conceptos de producto local, producto regional y producto tradicional como si fuesen independientes. Sin embargo, en la práctica, estos conceptos están interrelacionados en muchos productos de alimentación. El trabajo ahora publicado pretende resolver dos cuestiones principales: por una parte, conocer la valoración de productos de alimentación que reúnan las características de los productos locales, regionales y tradicionales, a través del análisis de marcas concretas de productos; por otra, estudiar el posible vínculo entre el nivel de etnocentrismo de los consumidores y la valoración y la compra efectiva de marcas locales-regionales-tradicionales.

El etnocentrismo es un concepto elaborado por la antropología para definir la tendencia emocional que hace de la cultura propia el criterio exclusivo para interpretar los comportamientos de otros grupos, razas o sociedades y, en virtud de ello, rechazar, excluir o marginar todo aquello que no forme parte de ella. En ese sentido, y aplicado al consumo de productos locales, regionales y tradicionales, hablaríamos de la predisposición de las personas por consumir ese tipo de alimentos frente a otros de origen diferente.

La mayoría de estudios previos plantean al consumidor la valoración y la intención de compra de productos locales o tradicionales, pero a un nivel general, abstracto, que no permite al encuestado valorar una marca concreta que puede encontrar disponible en el mercado y que efectivamente puede consumir. “Creemos que una aportación importante de este trabajo es el nivel de análisis elegido. Es decir, analiza marcas específicas dentro de diferentes categorías de productos en dos entornos geográficos diferentes en España”, explica Aitor Calvo Turrientes.

Para realizar el análisis se han considerado cuatro productos con denominación de origen. Todos ellos reúnen las características atribuidas a los productos locales-regionales-tradicionales: D.O.P. Queso Idiazabal, D.O.P. Rioja (Rioja Alavesa), D.O.P. Torta del Casar y D.O.P. Dehesa de Extremadura. Para el estudio, una muestra de consumidores vascos y extremeños han respondido a una serie de cuestiones relacionadas con la valoración y compra de estos productos, así como sobre sus tendencias etnocéntricas.

“Los resultados muestran que esos productos gozan de una alta consideración por parte de los consumidores, que los compran en una proporción elevada frente a otras alternativas.Además, se observa que los niveles de etnocentrismo del consumidor están relacionados, en ocasiones, pero no siempre, con la compra efectiva de esas marcas locales-regionales-tradicionales, lo que pone de manifiesto la necesidad de incluir la categoría del producto en el análisis de los efectos del etnocentrismo del consumidor”, concluye el investigador.

Referencia:

Pilar Fernández Ferrín, Aitor Calvo Turrientes, Belén Bande, Miren Artaraz Miñón, M. Mercedes Galán Ladero. (2017) The valuation and purchase of food products that combine local, regional and traditional features: The influence of consumer ethnocentrism Food Quality and Preference doi: 10.1016/j.foodqual.2017.09.015

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

El artículo El consumidor etnocéntrico se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Luz cenicienta. (Fuente: John Cudworth, Flickr.)

Auguste Comte, filósofo augusto no solo de nombre y padre del positivismo, figura inscrito con letras de oro en el panteón de Patinazos Épicos de la Historia gracias a esta lapidaria sentencia con la que —prácticamente— abrió en 1835 el segundo tomo de su Curso de Filosofía Positiva:

Concebimos la posibilidad de determinar sus formas, sus distancias, sus tamaños y sus movimientos; mientras que en modo alguno podríamos jamás averiguar su composición química, su estructura mineralógica o, con más razón, la naturaleza de la materia organizada que viva en su superficie […]

Les Luthiers nos enseñaron que no hay que perder ocasión de hacer la epistemología y por ello es de ley reconocer que la ciencia moderna le debe algo al positivismo de Comte. Eso, sin embargo, no salvó al filósofo francés de ser sumariamente atropellado con un avance fulgurante escasas décadas después de publicar su seminal obra. Hubo un aviso veinte años antes: en 1815, el joven Joseph Fraunhofer —que nunca dejaría de ser joven, para desgracia suya y de todos— había puesto a trabajar un espectrómetro con el que descubrió que a la luz solar le faltaban 574 líneas. 574 colores de menos que anunciaban la era que abrieron definitivamente Kirchhoff y Bunsen en 1859, en la que podríamos conocer a distancia la composición química de los astros: la era de la espectroscopia.

No podemos culpar a Comte de no verlo venir: no tenía el don de la presciencia ni un Google decimonónico al que consultar lo que además parece un resultado francamente antiintuitivo: ¿cómo vamos a poder conocer la composición de mundos a los que jamás podremos viajar? (Nota: si la especie humana acaba viajando por todo el Universo ocuparé con gusto mi sitio junto a Comte en ese panteón de Patinazos Épicos.) Lo cierto es que la capacidad de los átomos y las moléculas de emitir y absorber frecuencias concretas de luz nos ha conferido un superpoder: el de conocer la composición, a distancias inimaginables, de las estrellas, las nebulosas ¿y las atmósferas de los planetas?

El poder de los espectros

Descomponer la luz de otros mundos mediante un prisma es algo que lleva haciéndose rutinariamente desde hace más de un siglo y medio. Esta técnica nos ha enseñado que la composición de todos los cuerpos visibles del Universo es muy uniforme y está dominada por los elementos más simples que existen: hidrógeno (74%) y helio (24%). El 2% restante («metales» para los astrónomos) es la fracción minoritaria que centra el interés de astroquímicos y exobiólogos. El misterio aún envuelve muchos aspectos relacionados con la vida, pero parece claro que es un fenómeno de base química relacionado con la aparición de la complejidad. Sin ese dos por ciento de elementos «extra», los enlaces e interacciones posibles entre átomos se verían fatalmente limitados. Encontrar las firmas espectroscópicas de estos elementos y las moléculas que forman es clave si pretendemos averiguar, algún día, si existe vida más allá de la burbuja de aire que rodea nuestra pequeña mota azul.

Medidas de tránsito y velocidad radial para sistemas planetarios con diferentes orientaciones: para sistemas visibles «de canto» el tránsito permite observar ocultaciones parciales de la estrella por el planeta. En los sistemas vistos «desde arriba» los tránsitos son invisibles.

Desde finales de los años 80, la creciente precisión en los métodos astrométricos de detección de exoplanetas —mayoritariamente medidas de velocidad radial (coloquialmente «bamboleo» estelar) y, sobre todo, de tránsitos (ocultaciones parciales de estrellas por planetas que las orbitan y que provocan pequeños cambios en la luz recibida de éstas)— ha permitido que los descubrimientos de sistemas planetarios aumenten con un ritmo exponencial. Aunque las formas de llevar a cabo las medidas, así como su precisión, favorecieran en un principio el descubrimiento de lo que se dio en llamar «jupíteres calientes», planetas muy grandes y muy cercanos a sus respectivas estrellas, es cada vez más frecuente encontrarse con descubrimientos de planetas más pequeños y ubicados en las zonas de habitabilidad teóricas de sus sistemas estelares.

Sin duda no estamos muy lejos de ubicar planetas de tamaño terrestre transitando ante sus estrellas con órbitas que les permitirían, al menos teóricamente, sustentar agua líquida de forma permanente en su superficie. Auténticos análogos terrestres alrededor de soles lejanos: pero una cosa es encontrar un lugar que podría albergar vida y otra, muy distinta, es descubrirlo. ¿Podemos siquiera soñar con tal cosa?

Estudio de las atmósferas de exoplanetas en tránsito. (Adaptado de Sara Seager)

Si es posible detectar la minúscula fracción de luz de una estrella que, durante una ocultación planetaria, atraviesa la atmósfera del planeta para llegar hasta nuestros instrumentos, también debería poderse —restando previamente el espectro de la luz normal de la estrella— hallar la huella espectroscópica de la composición de la atmósfera planetaria. Esto, que parece una hazaña imposible, ya ha ocurrido en varias ocasiones. Un ejemplo de la precisión que puede alcanzarse hoy: utilizando técnicas de espectroscopia diferencial y el instrumento HARPS en el telescopio de 3,6 metros del Observatorio Europeo Austral (ESO) en La Silla, Chile, pudo caracterizarse la presencia de sodio atómico en la atmósfera alta de HD 189733b. Este planeta orbita una estrella de tipo espectral K (una enana naranja; nuestro Sol es una enana amarilla de tipo G) a 62,9 años luz de distancia en la constelación Vulpecula. Con una masa de 1,15 veces la de nuestro Júpiter y una órbita que le lleva a rodear su estrella cada 2,2 días, las medidas basadas en el espectro han podido incluso confirmar que su atmósfera contiene vientos de 7000 kilómetros por hora que arrastran incesantes lluvias de cristal fundido: silicatos de sodio a 700 °C.

Está claro que HD 189773b está casi todo lo lejos que se puede estar de ser un «análogo terrestre», pese a que su color (que, increíblemente, también ha podido ser estimado) debería ser un azul profundo —haciendo de él otro «punto azul pálido» en la inmensidad del espacio. Pero cuando algún día encontremos un planeta realmente similar a nuestra Tierra, algo que solo es cuestión de tiempo, ¿cómo sabremos que puede albergar vida? La respuesta a esta pregunta, más allá de la medida de características orbitales que nos lleven a inferir posibles temperaturas superficiales, pasa naturalmente por el análisis de datos espectrográficos. Y qué mejor análisis que poder comparar el espectro de un planeta así con el de la única muestra que conocemos de planeta que alberga vida: ¿por qué no medir el espectro de la luz del Sol reflejada o transmitida por la propia Tierra a gran distancia?

La Tierra (el «punto azul pálido») visto desde Saturno por la sonda Cassini. (Fuente: NASA.)

La forma obvia de obtener ese espectro consistiría en lanzar una sonda que se alejara mucho de la Tierra —idealmente unos cuantos años-luz— e hiciera la medida. Lo más cerca que hemos estado de conseguir algo así han sido las imágenes del «punto azul pálido»: la original de 1990 tomada por la sonda Voyager 1 a casi cinco horas y media de distancia a la velocidad de la luz (5900 millones de kilómetros) o la más reciente tomada por la sonda Cassini en 2013 desde la órbita de Saturno a 1500 millones de kilómetros. Lamentablemente, ni la Voyager 1 ni la Cassini estaban equipadas para realizar un espectro de la luz solar reflejada por la Tierra desde sus puntos de vista. Que alguna vez se lance una misión tan lejos con un propósito tan limitado parece, además, harto improbable. Sin embargo, hay una forma más sencilla de obtener la misma información gracias a nuestra compañera de viaje en el Sistema Solar: la Luna.

La luz cenicienta

La Luna, vista desde la Tierra, presenta lo que llamamos fases: cambios en su iluminación superficial debidos a las posiciones relativas de la Luna, la Tierra y el Sol. La fase «nueva» corresponde al momento de la órbita de la Luna en la que se encuentra situada directamente entre la Tierra y el Sol, y por tanto nos muestra su mitad oscura; para llegar a la fase «llena» la Luna debe recorrer la mitad de su órbita alrededor de la Tierra hasta encontrarse en el punto en que nos muestra su mitad iluminada —y por tanto, la Tierra está ubicada entre el Sol y la Luna. Si observamos el sistema con un poco de detenimiento, no es complicado darse cuenta de que las fases lunares están complementadas con otras análogas terrestres, pero exactamente invertidas: vista desde la Luna, la Tierra presenta la fase opuesta a la que se ve en la Luna desde la Tierra, como si se miraran en un espejo.

Además, debido a que la Luna tiene la rotación acoplada con la traslación alrededor de la Tierra, siempre muestra el mismo lado. Esto tiene como consecuencia que para cualquier punto de la cara visible de la Luna, la Tierra siempre está en aproximadamente el mismo lugar del firmamento (la libración orbital provoca un pequeño desplazamiento mensual aparente de la Tierra en el cielo lunar). Las diferencias de tamaño y de albedo superficial entre la Tierra y la Luna provocan así un interesante fenómeno: la noche lunar en la cara visible está siempre iluminada por la Tierra llena, y esta iluminación es mucho más intensa que la que provoca la Luna llena en la noche terrestre. Tanto, que puede percibirse desde la Tierra en forma de una iluminación difusa de la zona nocturna de la Luna, sobre todo cuando ésta se encuentra próxima a su fase nueva o hace pocos días que la ha pasado.

Este efecto de iluminación se denomina «luz cenicienta», y tiene la propiedad de que uniformiza completamente la luz que proviene de la cara iluminada de la Tierra debido a la rugosidad aleatoria del terreno lunar —esto es, devuelve una «luz media» de la reflejada por la Tierra. La luz cenicienta que observamos en la fase nueva de la Luna debería por tanto contener información del espectro medio de reflexión de la superficie terrestre, exactamente tal y como se vería desde un punto muy alejado del espacio que no permitiera resolver detalle superficial alguno. Es decir, como si se tratara del espectro de reflexión de un exoplaneta.

Luna en fase creciente iluminada por la luz solar (derecha, sobreexpuesta) y la luz cenicienta (izquierda). (Fuente: Tom Lee, Flickr.)

El espectro de la luz cenicienta revela de la Tierra una serie de potentes marcadores biológicos, entre los que destacan oxígeno molecular y metano en cantidades alejadas de su equilibrio químico —y que por tanto deben ser mantenidas por algún proceso externo, así como la presencia de un «borde rojo» (red edge): una zona de cambio rápido de la reflectividad en el infrarrojo cercano. La clorofila presente en las plantas terrestres absorbe una gran cantidad de luz en la zona visible del espectro, pero se hace casi transparente para longitudes de onda superiores a los 700 nanómetros.

Cuando logremos obtener un espectro de suficiente calidad de la luz de un exoplaneta similar a la Tierra podremos aplicar estas mismas técnicas de análisis para intentar determinar parámetros de la composición de su superficie y su atmósfera. ¿Aparecerán estos biomarcadores? ¿Veremos otros diferentes? El estudio del espectro de la luz de mundos lejanos nunca podrá ofrecernos una certeza absoluta acerca de «la naturaleza de la materia organizada que vive en su superficie», como dijo Comte; pero podrá acercarnos a la solución del enigma de la vida en el Universo mucho más de lo que jamás pudo soñarse hasta hace apenas un suspiro de la historia de la Humanidad.

Este post ha sido realizado por Iván Rivera (@Brucknerite) y es una colaboración de Naukas con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

Para saber más

Comte, A. (1835). Cours de philosophie positive (Vol. II, 19ème leçon). Paris: Borrani et Droz. Visitado el 29/10/2017 en http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k762681/f9.image.

Nous concevons la possibilité de déterminer leurs formes, leurs distances, leurs grandeurs et leurs mouvements ; tandis que nous ne saurions jamais étudier par aucun moyen leur composition chimique, ou leur structure minéralogique, et, à plus forte raison, la nature des corps organisés qui vivent à leur surface […]

Kirchhoff, G. (1860). Ueber die Fraunhofer’schen Linien. Annalen der Physik und Chemie, 185(1), 148-150. doi:10.1002/andp.18601850115.

Suess, H. E., & Urey, H. C. (1956). Abundances of the Elements. Reviews of Modern Physics, 28(1), 53-74. doi:10.1103/revmodphys.28.53.

Richmond, M. Spectroscopy of exoplanets. Rochester Institute of Technology. Visitado el 05/11/2017 en http://spiff.rit.edu/classes/extrasol/lectures/spectra/spectra.html.

Wyttenbach, A., Ehrenreich, D., Lovis, C., Udry, S., & Pepe, F. (2015). Spectrally resolved detection of sodium in the atmosphere of HD 189733b with the HARPS spectrograph. Astronomy & Astrophysics, 577. doi:10.1051/0004-6361/201525729.

Marín, D. (15/02/2014). El planeta azul en el que llovía cristal. Naukas. Visitado el 05/11/2017 en http://danielmarin.naukas.com/2013/07/11/el-planeta-azul-en-el-que-llovia-cristal/.

Arnold, L. (2007). Earthshine Observation of Vegetation and Implication for Life Detection on Other Planets. Space Science Reviews, 135(1-4), 323-333. doi:10.1007/s11214-007-9281-4.

Sterzik, M. F., Bagnulo, S., & Palle, E. (2012). Biosignatures as revealed by spectropolarimetry of Earthshine. Nature, 483(7387), 64-66. doi:10.1038/nature10778.

El artículo Vida bajo la luz cenicienta se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1935. urtean Eugene Wigner eta Hilliard Bell Huntington fisikariek hidrogeno molekula bat presio jakin baten pean jarriz gero, molekula bera hautsi eta hidrogeno metaliko bat sortuko litzatekeela aurresan zuten. Materia berri honek goi mailako ezaugarriak izango lituzkeela iragarri zuten eta, ordutik, berau sortzeko etengabeko ahaleginak egin dira. Bada aurten, baieztapen hura egin eta 80 urtera, Harvard Unibertsitateko hainbat ikertzailek hidrogeno metalikoa lehenengoz sortzeko gai izan direla iragarri dute. Hala ere, askok zalantzan jarri dute sorkuntza hau. Zer dakigu ordea materia honi buruz? Zergatik ekarriko luke horrelako iraultza? Non aplikatuko litzateke?

Hidrogeno metalikoari buruz gehiago jakiteko, Ion Errea UPV/EHUko Fisikako irakaslearekin izan gara. Bere esanetan, kalkulu teoriko guztien arabera, materia hau supereroalea izango litzateke giro tenperaturan, sekulako berrikuntza eraginez.

‘Zientzialari’ izeneko atal honen bitartez zientziaren oinarrizko kontzeptuak azaldu nahi ditugu euskal ikertzaileen laguntzarekin.

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