25 años de planetas extrasolares
Impresión artística de Próxima b, el planeta extrasolar más cercano a la Tierra
Esta semana se han cumplido 25 años de la publicación en la revista Nature del artículo A planetary system around the millisecond pulsar PSR1257 + 12 (Un sistema planetario alrededor del púlsar de milisegundo PSR1257 + 12) por A. Wolszczan y D. A. Frail. En su resumen decía esto:
Los púlsares de radio de milisegundo, que son viejas (~109 años) estrellas de neutrones en rápida rotación aceleradas por acrecimiento de materia de sus compañeras estelares, se encuentran por lo general en sistemas binarios junto con otras estrellas degeneradas.
Usando el radiotelescopio de Arecibo para hacer mediciones precisas de los pulsos del recientemente descubierto púlsar de 6,2 milisegundos PSR1257+12 demostramos que, en lugar de estar asociado con un objeto estelar, el púlsar es orbitado por dos o más cuerpos del tamaño de un planeta.
Los planetas detectados hasta el momento tienen masas de por lo menos 2,8 M☉ y 3,4 M☉, donde M☉ es la masa de la Tierra. Sus distancias respectivas al púlsar son de 0,47 ua y 0,36 ua, y se mueven en órbitas casi circulares con periodos de 98,2 y 66,6 días. Las observaciones indican que puede haber al menos otro planeta en este sistema.
La detección de un sistema planetario alrededor de una estrella vieja y cercana (~500 pc), junto con el reciente informe acerca de un compañero planetario del púlsar PSR1829–10 plantea la posibilidad de que una fracción no despreciable de las estrellas de neutrones observables como púlsares de radio puedan tener cuerpos similares a planetas en órbita alrededor de ellas.
Los planetas a los que se referían Wolszczan y Frail en su artículo, conocidos hoy como Phobetor y Poltergeist, son los dos primeros planetas extrasolares de cuya existencia tuvimos confirmación, aunque hacía cientos de años que sospechábamos que, dado lo enorme que es el universo, tenía que haber planetas más allá de nuestro sistema solar. La existencia del tercer planeta cuya existencia insinúan, recientemente bautizado como Draugr, fue confirmada en 1994.
La última frase del resumen del artículo, además, ha resultado ser profética, ya que desde la publicación de ese histórico trabajo hemos descubierto unos 3.500 planetas extrasolares más, aunque en órbita alrededor de todo tipo de estrellas, no sólo de púlsares, Alfa Centauri, la más próxima a nosotros, incluída. Y hay otros miles esperando observaciones adicionales que confirmen –o no– su existencia, ya que detectar exoplanetas es un proceso muy delicado. De hecho a Phobetor y Poltergeist les podía haber quitado el puesto HD 114762 b, un planeta extrasolar que fue descubierto en 1989, de no ser porque su existencia no fue confirmada hasta muy recientemente, ya que había serias dudas de que no se tratara de una enana marrón.
En cualquier caso lo que ha quedado claro una vez que hemos sido capaces de comprobar que en efecto hay planetas más allá del sistema solar, y es que hay un número enorme de estrellas con planetas. Hay estimaciones que hablan de la enorme cifra 160.000 millones de planetas extrasolares sin salir de nuestra galaxia. De ellos unos 17.000 millones son de tamaño similar al nuestro.
Muchos de los exoplanetas cuya existencia hemos podido confirmar son además mucho más extraños de lo que podíamos haber imaginado: desde planetas con tres soles a planetas en los que llueven rocas a planetas que son un gran diamante, por citar algunos casos. Y por si eso fuera poco algunos de ellos han venido a poner en duda muchas ideas que teníamos acerca de cómo se forman los sistemas planetarios… pero es que a fin de cuentas sólo conocíamos un sistema solar.
La más que aparente abundancia de planetas extrasolares hace además que sea inevitable plantearse la posibilidad de que haya vida más allá de nuestra pequeña esquina del universo, algo que apoya el hecho de que cada vez vamos encontrando más planetas extrasolares potencialmente habitables. Y eso que de nuevo sólo manejamos un ejemplo de lo que es la vida, así que no sería de extrañar que nos estuviéramos confundiendo a la hora de estimar qué planetas extrasolares son potencialmente habitables.
Pero en cualquier caso lo que parece claro es que si no existiera vida más allá de la Tierra, y parafraseando la doctora Ellie Arroway, la protagonista de Contact, el universo sería un enorme desperdicio de espacio.
De planetas extrasolares y del origen de la vida en la Tierra –o puede que más allá– hablaremos, entre otras cosas, en Naukas Coruña 2017, que se celebrará el próximo 25 de febrero bajo el título La vida, el universo y todo lo demás.
Este post ha sido realizado por Javier Pedreira (@Wicho) y es una colaboración de Naukas.com con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.
El artículo 25 años de planetas extrasolares se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
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Beatriz Royo: “Ama izatea eta ikertzea bateragarriak izan daitezke”
Orain tesia idazten ari da; bost orduko lan-jarduna du, eta nahi duen bezala bete ditzake. Ordutegia alde batera utzita, kontratazio-gaietan ere ondo zainduta daudela iruditzen zaio, eta lantaldean oso giro ona dutela adierazi du: “Alde horretatik, zorionekoa naiz, zalantzarik gabe”.
Irudia: Beatriz Royo ingeniaria eta ikertzailea jardunaldi batean aurkeztutako posterraren aurrean. Horra iristeko izan duen ibilbidea kontatzean, Nekazaritza Ingeniaritza Teknikoa ikasi zuenetik abiatzen da. Nafarroako Unibertsitate Publikoan (NUP) egin zituen ikasketa horiek, eta gero Lleidara joan zen Goi Mailako Ingeniaritza egitera. Han egin zuen baita amaierako ikerketa-proiektua eta orduan sortu zitzaion ikertzeko gogoa. Izan ere, horren aurretik, industrian lan egiten ikusten zuen bere burua. Bestalde, bestelako lan batzuk ere egin zituen, aholkularitza batean, esaterako, eta lan-mota hori ez zuela gogoko konturatu zen.
Hala, berrikuntza bultzatzeko Nafarroako Gobernuak ematen zituen bi urteko beka bat eskatu zuen, eta baita lortu ere. Onddoak baliatuta, baso-mozketan lortutako ligninatik bioetanola nola sortu ikertzen aritu zen. Urtebete zeramala, master bat egiteko aukera sortu zitzaion, eta Ingurugiroaren Agrobiologia masterra egin zuen.
Tesia, amatasuna eta lanaMasterra NUP eta EHUren artekoa da, eta masterra ikasi bitartean, Iruñean eta Bilbon, ikertzen jarraitu zuen. “Garai gogorra izan zen”, onartu du, baina merezi izan zuela uste du. Hain zuzen, masterraren amaierako proiektuan Danimarkara joateko aukera eskaini zioten, eta hara joan zen, lau hilabetez. Irribarretsu kontatzen ditu hango bizipenak, asko ikasteaz gain, oso giro onean egon baitzen. “Eta hori gutxi ez, eta artikulu bat argitaratzea lortu nuen!”, gehitu du.
Handik itzultzean, tesia egiteko lau urteko beka eman zioten Landare Fisiologia eta Agrobiologia ikerketa-taldean, eta han dabil oraindik. Bi egonaldi egin ditu, bat Oxforden, lau hilabetekoa, eta bestea Kordoban, hiru hilabetekoa, eta lau urteko beka amaitzeko hiru hilabete geratzen zitzaizkionean, haurdun geratu zen. Orduan eten bat egin zuen, haurra izan eta, sei hilabeteko kontratu baten bidez, berriro itzuli den arte.
Orain, beraz, kontratatuta dago, eta tesia idazten ari da, eta otsailean aurkeztea espero du. Gutxi gorabehera orduan amaituko zaio kontratua, baina dagoeneko badaki beste sei hilabeteko kontratu batekin lotzeko aukera izango duela. Edonola ere, ez du baztertzen industrian probatzea, lanean egonkortasun handiagoa izateko, baina berriro dio: “ezin dut ukatu, zorionekoa naiz”.
Fitxa biografikoa:Beatriz Royo Castillejo Iruñean jaioa da, 1983an. Nekazaritza Ingeniaritza Teknikoa NUPen ikasi ondoren (2009), eta Goi Mailako Ingeniaritza egin zuen Lleidan (2009an). 2011n, berriz, Ingurugiroaren Agrobiologia masterra egin zuen (NUP eta EHU). Orain tesia egiten ari da Landare Fisiologia eta Agrobiologia ikerketa-taldean (NUP), eta, tartean, hainbat lan egin ditu: egonaldiak atzerrian ikerketa-bekekin, irakasle-lana, enpresan…
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Egileaz: Ana Galarraga Aiestaran (@Anagalarraga1) zientzia-komunikatzailea da eta Elhuyar Zientzia eta Teknologia aldizkariko erredaktorea.
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Elhuyar Zientzia eta Teknologia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.
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#Naukas16 Alucinaciones lingüísticas: los engaños de tu lengua materna
Nuestra lengua materna nos hace alucinar. Literalmente. Idoia Ros nos los explica.
Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus
El artículo #Naukas16 Alucinaciones lingüísticas: los engaños de tu lengua materna se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
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NASA, ¿cuándo vas a llevarnos a Venus en un barco (o en lo que sea)?
Decía Mecano que nunca hemos ido a Venus en un barco, y tenía razón. Pero sí que fuimos varias veces vez a bordo de naves espaciales (no tripuladas, lo de “fuimos” es una forma de hablar). La última vez nos llevó la sonda Magallanes. La misión partió de la Tierra en 1989 y orbitó en torno a nuestro planeta vecino hasta 1994, cuando terminó su tarea y se precipitó hacia su superficie, desintegrándose parcialmente por el camino.
La semana pasada la NASA anunciaba cuáles serían sus próximas misiones de exploración del sistema solar: la sonda espacial Lucy será lanzada en octubre de 2021 y explorará seis asteroides de los alrededores de Júpiter de 2027 a 2033, mientras que Psyche, cuyo lanzamiento está programado para octubre de 2023, visitará en la misma zona un asteroide metálico llamado Psyche 16.
Los dos proyectos han sido seleccionados entre los cinco que pasaron el corte final en 2015. Entre los tres descartados había uno que proponía volver a Venus. Se llamaba Investigación de los Gases Nobles, la Química y las Imágenes de la Atmósfera Profunda de Venus (lo que en inglés daba como resultado el poético nombre DAVINCI porque a la NASA, a marketing, no le gana nadie), y su objetivo era justamente ese: estudiar la composición química de la atmósfera venusiana durante un descenso de 63 minutos para responder preguntas como si quedan volcanes activos en Venus o cómo interacciona la atmósfera con la superficie del planeta.
Otra vez será, queridos astrónomos especializados en Venus. Unos astrónomos, por cierto, que empiezan a mosquearse porque opinan que la NASA se ha olvidado de ‘su’ planeta. Ni una sola misión ni plan de exploración en casi 30 años, tres décadas en las que se ha intensificado el estudio del sistema solar, años en los que por visitar, hemos visitado hasta el lejanísimo Plutón. Y para Venus, ni una triste sonda, ni una pequeñita.
¿Por qué deberíamos viajar a Venus?
Porque Venus es considerado por los científicos como un planeta hermano de la Tierra. Es el anterior en orden tras el nuestro partiendo desde el Sol, es rocoso y de tamaño similar. Además, se cree que se formó a partir de los mismos materiales y aproximadamente en el mismo momento que la Tierra.
Pero las similitudes terminan ahí, porque el ambiente en la superficie venusiana no tiene nada que ver con el que experimentamos en la Tierra: la presión es 90 veces superior, la temperatura media supera los 400 grados a causa de que la atmósfera está compuesta principalmente por gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono. A causa de la temperatura, no existe agua líquida en su superficie.
Para terminar de dibujar esta especie de Tierra extraña, en Venus el día dura 243 días terrestres, lo que lo convierte en el periodo de rotación más largo del sistema solar, y además gira en el sentido contrario al que lo hacen los demás planetas: en un día en Venus el sol sale por el Oeste y se esconde por el Este.
Por todos estos motivos, Venus se considera un lugar incompatible con cualquier forma de vida conocida… Y sin embargo, algunos astrónomos creen que una vez albergó océanos como los nuestros y ser habitable.
Pero en algún momento, su evolución y la de la Tierra siguieron caminos diferentes. Ambos planetas contienen la misma cantidad de dióxido de carbono, pero en la Tierra las placas tectónicas, los océanos y los seres vivos contribuyen a extraer la mayor parte de la atmósfera, dejando en ella solo una pequeña cantidad, suficiente para retener parte del calor del Sol.
En Venus, el calor que impide la presencia de agua líquida y la intensa actividad volcánica causaron que todo el CO2 fuese liberado a la atmósfera, aumentando la temperatura aún más, hasta dar forma al infierno tóxico que hoy conocemos.
¿Qué pasó exactamente para que dos planetas que en principio fueron similares hayan terminado teniendo características tan distintas? Es una pregunta que los científicos se hacen sin conocer todavía la respuesta. Obtenerla no solo aumentaría nuestro conocimiento sobre el sistema solar y su evolución, sino que nos ayudaría a entender cómo los cambios en la atmósfera afectan a la superficie y al revés. Y seamos sinceros, es algo que nos vendría muy bien saber.
Sobre la autora: Rocío Pérez Benavente (@galatea128) es periodista en El Confidencial
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Asteroide lur-koorbitalak
Lurraren orbitaren antzeko orbitetan ere aurkitu dira asteroide batzuk, eta lur-koorbitalak deitzen zaie. Beren orbitaren ardatz nagusiak 2 unitate astronomiko ditu gutxi gorabehera, eta ondorioz, translazio-periodoa ia ia urte bat da. Esan daiteke ia Lurrarekin batera mugitzen direla, normalean bere orbita-planoa eta eszentrikotasuna ezberdinak izan arren.
Goitik ikusita badirudi Lurraren orbitarekin gurutzatzen direla, baina planoak ezberdinak direnez ez da hori normalean gertatzen, nodoak urrun egon daitezke eta. Badaude nodo bat edo biak Lurraren bidetik hurbil dituenak ere, baina asteroide koorbital hauek ez dira arriskutsuak.
1. irudia: Lurra eta asteroidearen orbitak hainbat ikuspuntutik. Adibide honetan nodo bat urrun dago Lurraren orbitatik eta bestea hurbil. Pentsa liteke talka egiteko arriskua dagoela nodo hurbilean, baina ez da hala gertatuko astiro hurbiltzen direlako urtetik urtera; horrela, gure planetak grabitate-indarraren bidez aldatzen du asteroidearen abiadura eta ezin dira gehiegi hurbildu. Izan ere, oso prozesu bitxiak eta paradoxikoak gertatzen dira.
1986. urtean aurkitu zen lehenengo koorbiltal lurtarra den asteroidea, 3753 Cruithne izendatu zuten eta 5 kilometrokoa da. Asteroide honek oso orbita eszentrikoa dauka, eta beraz, Merkurioren orbitara hurbiltzen da mutur batean eta Marte baino gehiago urruntzen da Eguzkitik, bestean.
Gure planetatik ikusitako kokapen erlatiboa kontuan hartuta, ibilbide berezia dauka, ematen baitzuen bueltaka zebilela Lurraren inguruan garai hartan. Horregatik, sasisatelitea deitu zioten. Ez da Lurraren bigarren ilargia, berri batzuetan agertu zen moduan, benetan Eguzkiaren inguruan mugitzen delako, eta bere ibilbidearen arrazoi nagusia Eguzkiaren grabitatea delako. Bere ustezko Lurraren inguruko orbita erlatiboa ez da eliptikoa, indaba edo giltzurrun itxurakoa baizik.
2. irudia: (A) Benetako orbitak. (B) Cruithne asteroidearen orbita erlatiboa Lurretik ikusita, Eguzkiko erreferentzia leku finko batean jarrita. 1- kanpoan (gezi horia), 2-atzean (zuria), 3 barruan (gorria) , 4 aurrean (berdea). Egoera bitxia zen. Benetan bere translazio-periodoa ez da zehazki urte bat eta horregatik bere orbita erlatiboa ez da ixten, eta Lurrarekiko mugitzen da malguki baten antzera. (Ikusi 3. irudian A grafikoa.)
Hori gutxi balitz, 1997. urtean Paul Wiegert astronomo kanadarra konturatu zen Lurraren grabitateak bere ibilbidea aldatzen ziola noizean behin: 1902. urtea baino lehen bere periodoa 366 egunekoa izan zen, hau da, Lurra baino pixka bat astiroago higitzen zen, baina aldaketaren ondorioz Eguzkitik hurbilago mugitzen da orain 364 eguneko periodoan; gure planeta baino azkarragoa da beraz, eta gaur egun orbita erlatibotik kanpo dago Lurra, eta Cruithne ez da sasisatelitea. (Ikusi 3. irudian B grafikoa.)
XXIII. mendearen amaieran, aurkako aldaketa gertatuko da eta orbita erlatibo bitxi horrek atzera eta aurrera egingo ondorioz txikituta edo handituta. Ferra baten ertzaren antzerako ibilbidea egingo, 770 urteko ziklo batean.
3. irudia: Cruithneren orbita erlatiboaren garapena. Eskema baino ez da. Benetan bueltak askoz hurbilago daude elkarrengandik eta askoz ere gehiago dira urtero. XXI. mendearen hasieran Lurraren periodoaren antzeko periodoa duten beste asteroide batzuk aurkitu ziren:
- 2002 AA29, gure planetaren orbitaren antzekoagoa dauka; izan ere, eszentrikotasun txikia dauka, eta horretxegatik esan zen lehenengo benetako koorbitala zela. Bere bi nodoak hurbil daude Lurrarenaren orbitatik eta orain ez da sasisatelitea baina bai halakoa izan zen VI. mendean baino lehen, eta berriro izango da 550 urte barru.
- 2003 YN107, orbita antzekoa dauka: sasisatelitea zen une hartan, eta 2006. urtera arte horrela jarraitu zuen.
- 2004 GU9 asteroidea, mila urte daramatza, gutxienez, sasisatelite moduan Lurrarekin batera higitzen, eta horrela jarraituko du beste mila urte. Lurraren grabitateak saihesten du gehiegi hurbiltzea, baita urruntzea ere, baina hori ez betiko moduan, aldizkako eraginen bidez baizik. Edonola, Eguzkiaren grabitatearen ondorioz higitzen da benetan. Hemendik ikusita, malguki baten antzerako ibilbidea dauka eta Lurraren inguruan mantentzen da, aurrera eta atzera eginez.
4. irudia: 2004 GU9 asteroidearen orbitak perspektibaz: A) Benetako orbitak B) Asteroidearen orbita erlatiboa. D) Hasieran Lurra baino motelago mugiten da eta hemendik ikusita atzera doa. E) Atzera, aurrera, atzera,… ez da inoiz asko urruntzen. Aipatutako eragin grabitatorioak paradoxikoak dira. Asteroidea Lurrari atzetik hurbiltzen zaionean, Lurrak erakartzen du, gehiago azkartzen du eta horren ondorioz, kanpoko beste orbita batera ateratzen da asteroidea. Orbita hori motelagoa denez, azkenean asteroidea Lurra baino astiroago mugituko da eta urrundu egingo da.
5. irudia: Asteroide-orbitaren aldaketa. Gero eta asteroide lur-koorbital gehiago agertu dira azken urte hauetan. Horien artean hona hemen batzuk:
- 2010 TK7 Lurraren lehenengo asteroide troiarra.
- 2016 HO3 asteroidea orain dela gutxi aurkeztu zuten, sasitelite baten adibide onena eta egonkorrena balitz bezala. Berriro “bigarren ilargia dela” esan da leku askotan. Baina orain 2004 GU9 bezala higitzen da berdin berdin, baina askoz urte gutxiago daramatza sasisatelite moduan eta oso txikia da. Beste askotan bezala, berriak hanpatu egiten du aurkikuntzaren garrantzia.
Asteroide bat lur-koorbitala den ala ez erabakitzeko, ez dago definizio zehatza: orbitaren tamaina, Lurraren tamainaren antzekoa izan behar da, bai, baina muga ez dago zehaztuta. Zorrotz jokatzen ez badugu, gaur egun ezagutzen ditugun 25 asteroide inguru sartu beharko lirateke talde honetan. Kasu batzuetan orbitaren ezaugarriak oso bitxiak dira eta parametroak azkar aldatzen dira Lurraren grabitatearen eraginez baina badaude ere beste batzuk orbitak egonkorrak dituenak.
Irizpide geometrikoak erabiltzen badira, esango genuke 5 edo 6 Lurraren inguruan mugitzen direla, sasisatelite moduan.
Ez dira benetako sateliteak, Keplerren legeak betetzen ez dituztelako erdiko astroa Lurra bada. Arauak ondo betetzen dituzte ordea Eguzkiaren inguruko ibilbidea hartzen bada kontuan. Ez dira ere harrapatutako asteroideak.
Azken urteetan aurkitutako astro deigarri hauek kontuan hartuta, argi dago Lurrak ez duela garbitu bere orbita. Batzuen ibilbideak Lurraren grabitatearen menpe daudela esan daiteke, baina beste kasu batzuetan ez dago hain argi eta hori dela eta, 2006. urtean ezarritako “planeta” definizioa agian aldatu egin beharko litzateke.
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Egileaz: Esteban Esteban Peñalba Durangoko Astronomia Ikasgelaren zuzendaria da eta Asociación para la Enseñanza de la Astronomíako (ApEA) presidenteordea.
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La estructura 3D de la cota de malla invierte el efecto Hall
Estructura básica de la cota de malla
Inventada por los celtas probablemente en el siglo V antes de la era común, la cota de malla, una armadura metálica formada por anillos de hierro forjado unidos entre sí, fue usada por los romanos, durante toda la Edad Media y hasta entrado el siglo XVI como forma de protección contra los objetos punzantes. El patrón básico que la forma, donde un anillo está unido a cuatro, forma geometrías más complejas que dan lugar hoy a metamateriales con propiedades muy exóticas.
En 1879 Edwin Hall descubrió que en un conductor por el que circula una corriente eléctrica en presencia de un potente campo magnético perpendicular aparece otra corriente eléctrica perpendicular tanto a la corriente original como al campo magnético. La potencia de esta corriente es proporcional tanto a la densidad de la corriente original como a la del campo magnético. La constante de proporcionalidad se llama coeficiente de Hall.
Ahora, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe coordinado por Martin Wegener ha desarrollado un nuevo metamaterial con geometría de cota de malla en el que el hecho de adoptar esa geometría cambia el signo del coeficiente de Hall del material con el que está formada.
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El efecto Hall es la base de los sensores magnéticos que emplean, por ejemplo, las brújulas de los teléfonos inteligentes. La mayoría de los sólidos, en los que la corriente la transportan los electrones, tienen un coeficiente de Hall negativo; el coeficiente es positivo solo en el caso de que la corriente fluya en forma de agujeros (lugares en los que no hay un electrón), como ocurre en los semiconductores del tipo p. En 2015 el grupo de Wegener propuso un diseño de metamaterial en el que el coeficiente sería positivo aunque los elementos estructurales tuviesen un coeficiente negativo. Cada punto en la celdilla unidad en la estructura de este material sería un toro (anillo) semiconductor hueco, y la celdilla unidad sería la misma que la de la cota de malla.
Lo que ahora han hecho los investigadores es llevar a cabo su idea fabricando un andamio polimérico en 3D al que han recubierto de óxido de zinc. Una vez construido han medido el coeficiente de Hall para estructuras con varias distancias entre los toros, demostrando que el signo del coeficiente depende de esta distancia.
Este metamaterial podría usarse para construir nuevos sensores magnéticos que contengan elementos con coeficientes de Hall tanto positivos como negativos y que podrían por tanto detectar gradientes o vórtices en un campo magnético.
Referencia:
Christian Kern, Muamer Kadic, and Martin Wegener (2017) Experimental Evidence for Sign Reversal of the Hall Coefficient in Three-Dimensional Metamaterials Phys. Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.118.016601
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 La estructura 3D de la cota de malla invierte el efecto Hall se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
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Criptografía con matrices, el cifrado de Hill
Hace no mucho tiempo me encontraba yo buscando un ejemplo sencillo de aplicación de las transformaciones lineales que me permitiera explicarlas de una forma práctica e interesante, cuando descubrí el cifrado de Hill.
No es la primera vez que en la sección Matemoción del Cuaderno de Cultura Científica hablamos de criptografía. En la entrada Códigos secretos en la primera guerra mundial ya repasamos algunos de los métodos de encriptación clásicos, como son el cifrado de César, el atbash hebreo, el cifrado francmasón, el cifrado de Polibio, el método de Francis Bacon, el cifrado Vigenère y la cifra ADFGVX.
“La matriz rusa, multiplicación de una matriz por una matriz columna”, del artista franco-ruso Paul Kichilov
El cifrado de Hill fue inventado, basándose en el álgebra lineal, por el matemático norteamericano Lester S. Hill en 1929, y aparece explicado en su artículo Cryptography in an Algebraic Alphabet, publicado en The American Mathematical Monthly.
Es un sistema criptográfico de sustitución polialfabético, es decir, un mismo signo, en este caso una misma letra, puede ser representado en un mismo mensaje con más de un carácter. Así, en el ejemplo que vamos a analizar a continuación, la letra A del mensaje original aparece representada en el mensaje codificado de tres formas distintas, como C, K e I.
Expliquemos en qué consiste el cifrado de Hill. En primer lugar, se asocia cada letra del alfabeto con un número. La forma más sencilla de hacerlo es con la asociación natural ordenada, aunque podrían realizarse otras asociaciones diferentes. Además, en este ejemplo solamente vamos a utilizar las 27 letras del alfabeto, pero también podrían añadirse otros símbolos usuales, como el espacio en blanco “_”, el punto “.” o la coma “,”, la interrogación “?”, las 10 cifras básicas, etcétera.
Como en la correspondencia anterior, entre letras/signos y números, solamente aparecen 27 números, hay que trabajar con los números enteros “módulo 27”. Es decir, se consideran los números enteros 0, 1, 2,… , 26 y el resto se identifica con estos de forma cíclica. Así, el 27 es igual a 0, el 28 a 1, el 29 a 2, etcétera, y lo mismo con los números negativos, de forma que – 1 es igual 26, – 2 es igual 25, etcétera. Además, se reducen las operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación y división) al conjunto de los números enteros módulo 27 de forma natural, es decir, al operar dos números enteros (módulo 27) el resultado se considera también módulo 27. Por ejemplo, si se realiza la multiplicación de los números 6 y 13, módulo 27, el resultado dará 24 (módulo 27), puesto que 6 13 = 78 y 78 = 2 27 + 24. O el inverso de 2, es decir, el número a tal que 2 a es igual a 1 (módulo 27), es 14, puesto que 2 14 = 28, que es igual a 1, módulo 27.
En el cifrado de Hill se utiliza una matriz cuadrada de números A como clave, la cual determina la transformación lineal Y = A ∙ X, donde Y, X son vectores columna y A y X se multiplican con la multiplicación de matrices (véase la siguiente imagen). Veamos un ejemplo. Consideremos la matriz cuadrada 3 x 3 (aunque en general pueden considerarse matrices cuadradas de cualquier tamaño) siguiente y la correspondiente transformación lineal Y = A ∙ X:
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Supongamos que el mensaje que se quiere enviar encriptado es
“CUADERNO DE CULTURA CIENTIFICA”,
cuya transcripción numérica, teniendo en cuanta la tabla de sustitución anterior, es “2, 21, 0, 3, 4, 18, 13, 15, 3, 4, 2, 21, 11, 20, 21, 18, 0, 2, 8, 4, 13, 20, 8, 5, 8, 2, 0”. Como la transformación lineal es de orden 3, vamos a agrupar los números en grupos de tres, en ternas, sobre las que luego aplicaremos la transformación lineal, (2, 21, 0), (3, 4, 18), (13, 15, 3), (4, 2, 21), (11, 20, 21), (18, 0, 2), (8, 4, 13), (20, 8, 5), (8, 2, 0).
A continuación, vamos a transformar las ternas de números anteriores, mediante la transformación lineal dada por la clave, en nuevas ternas, que serán el mensaje numérico cifrado. ¡Ojo!, que en la transformación lineal no hay que olvidar que seguimos trabajando con los números enteros módulo 27.
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Aunque la transformación lineal de la terna (2, 21, 0) es inicialmente (44, 84, 2), como estamos trabajando con enteros módulo 27, esta terna se convierte en (17, 3, 2), ya que 44 = 1 x 27 + 17 y 84 = 3 x 27 + 3. E igual para el resto.
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Por lo tanto, el mensaje numérico cifrado es “17, 3, 2, 11, 25, 3, 25, 21, 4, 17, 5, 22, 6, 23, 2, 24, 10, 3, 1, 0, 5, 24, 3, 23, 12, 8, 8”, que al transformar de nuevo los números en sus correspondientes letras, se convierte en el mensaje cifrado
“QDCLYDYUEQFVGWCXKDBAFXDWMII”.
Y este es el mensaje que se envía para que no sea comprendido por el “enemigo” aunque este lo intercepte en el camino.
Imágenes de la patente US 1.845.947 presentada por Lester S. Hill y Louis Weisner, quienes diseñaron una máquina que implementaba el cifrado de Hill de orden 6
Para poder descodificar los mensajes cifrados mediante el método de Hill se necesita que la matriz de la transformación lineal utilizada, la clave, sea una matriz inversible. La matriz de nuestro ejemplo lo es, puesto que su determinante es no nulo, |A| = 22. Además, la matriz inversa de A, que es la necesaria para descodificar un mensaje cifrado, es
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Pero ojo, estamos trabajando con los enteros módulo 27 y vamos a transformar la matriz inversa anterior en una matriz con números enteros módulo 27. Para empezar se necesita el inverso del número 22. Se ve fácilmente que 22 16 = 352, que es igual a 1, módulo 27, luego 1/22 = 16. Y la matriz inversa se transforma, módulo 27, en
.
Expliquemos ahora el proceso de descodificación de un mensaje. Imaginemos que el receptor recibe el siguiente mensaje
“EHAHTDINRKQOPUSKVLKMUFÑG”,
y quiere conocer su significado. Para descodificar el mensaje hay que utilizar el mismo método anterior, el cifrado de Hill, pero utilizando como clave la matriz inversa A-1 (módulo 27) de la matriz A de codificación.
Por lo tanto, se empieza de nuevo transformando el mensaje en la sucesión de ternas numéricas asociada, (4, 7, 0), (7, 20, 3), (8, 13, 18), (10, 17, 15), (16, 21, 19), (10, 22, 11), (10, 12, 21), (5, 14, 6). Y entonces se transforman mediante la transformación lineal con matriz A-1, es decir, Y = A-1 ∙ X.
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.
.
En consecuencia, la secuencia de ternas numéricas original asociada al anterior mensaje codificado es (3, 8, 22), (21, 11, 6), (0, 13, 3), (15, 11, 0), (19, 12, 0), (20, 4, 12), (0, 20, 8), (2, 0, 19). Y traduciendo los números a sus correspondientes letras del alfabeto se obtiene que el mensaje original enviado es
“DIVULGANDO LAS MATEMATICAS”.
![//ciphermachines.com]](http://culturacientifica.com/app/uploads/2017/01/imagen-13-640x611.jpg "cifrado de Hill")
Máquina de cifrado M-94 utilizada por el ejército de los Estados Unidos de América entre los años 1922 y 1945, que consta de 25 discos con las letras del alfabeto. Imagen de la página Cipher Machines
Sin embargo, el cifrado de Hill no es seguro. Utilizando métodos de álgebra lineal en un “ataque con texto claro conocido” puede romperse el código y descubrir la matriz clave de encriptado. Un ataque con texto claro conocido significa que el analista que quiere romper el código dispone de un ejemplo de “texto en claro”, es decir, de un mensaje original, con el correspondiente mensaje cifrado.
Veamos cómo se puede romper este código. Supongamos que estamos utilizando la matriz clave anterior A = (1 2 3 / 0 4 5 / 1 0 6), y que el analista “enemigo” ha conseguido obtener tanto un mensaje original como el correspondiente mensaje cifrado. Por ejemplo, el primero de los utilizados en esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica.
MENSAJE ORIGINAL: “CUADERNO DE CULTURA CIENTIFICA”
(2, 21, 0), (3, 4, 18), (13, 15, 3), (4, 2, 21), (11, 20, 21), (18, 0, 2), (8, 4, 13), (20, 8, 5), (8, 2, 0)
MENSAJE CIFRADO: “QDCLYDYUEQFVGWCXKDBAFXDWMII”
(17, 3, 2), (11, 25, 3), (25, 21, 4), (17, 5, 22), (6, 23, 2), (24, 10, 3), (1, 0, 5), (24, 3, 23), (12, 8, 8)
Para romper el código se utiliza el “método de Gauss Jordan” (pero módulo 27) con la matriz asociada al mensaje original y la matriz del mensaje cifrado:
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Aunque esta última parte de la presente entrada es muy interesante, debido a que nos muestra una aplicación del método de Gauss Jordan, también es un poco técnica, por lo que las personas que lo deseen pueden saltársela y considerar simplemente que es posible romper el cifrado de Hill, mediante técnicas de álgebra lineal.
El método de Gauss Jordan consiste realizar una serie de operaciones sobre la anterior matriz, que está dividida en dos partes, la correspondiente al mensaje original y la del mensaje cifrado, para conseguir que en la parte de la izquierda quede la matriz identidad (1 0 0 / 0 1 0 / 0 0 1) en tres de las filas, para considerar entonces la parte correspondiente de la derecha, como se mostrará después. Esas operaciones consisten en sustituir cada fila de la matriz por el resultado de sumarle/restarle a esa fila una combinación lineal de algunas de las otras filas.
Como el elemento que está en la primera fila y la primera columna tiene que ser un 1, para conseguir la matriz identidad, y resulta que es un 2, debemos dividir por 2 (módulo 27) la primera fila. Ya hemos comentado al principio que el inverso de 2 (módulo 27) es 14, luego dividir por 2 es igual a multiplicar por 14 (módulo 27).
Al multiplicar la primera fila (2 21 0 : 17 3 2) por 14 (módulo 27) se transforma en (1 24 0 : 22 15 1). Ahora, para conseguir un 0 en la primera posición de cada fila se realiza las siguientes sustituciones (método de Gauss Jordan):
a) “2ª fila” se sustituye por “2ª fila” – 3 x “1ª fila” (módulo 27)
b) “3ª fila” se sustituye por “3ª fila” – 13 x “1ª fila” (módulo 27)
c) “4ª fila” se sustituye por “4ª fila” – 4 x “1ª fila” (módulo 27)
d) “5ª fila” se sustituye por “5ª fila” – 11 x “1ª fila” (módulo 27)
e) “6ª fila” se sustituye por “6ª fila” – 18 x “1ª fila” (módulo 27)
y así podría seguirse con el resto, aunque no necesitamos las tres últimas filas para conseguir nuestro objetivo. En cualquier caso, después de las sustituciones anteriores, la matriz se ha transformado en la siguiente matriz
.
Ahora queremos conseguir un 1 en la posición que se corresponde con la segunda fila y la segunda columna, de nuevo buscando conseguir la matriz identidad en la parte de la izquierda. Como en esa posición está el 13, debemos buscar su inverso módulo 27, que resulta que es 25 (ya que 13 x 25 = 325, que tomando módulo 27, es igual a 1). Es decir, hay que multiplicar la segunda fila por 25, de manera que esta segunda fila (0 13 18 : 26 7 0) se transforma, al multiplicarla por 25 (módulo 27) en (0 1 18 : 2 13 0). Y ahora buscamos obtener ceros en la segunda posición de las demás filas mediante las siguientes sustituciones (método de Gauss Jordan):
f) “1ª fila” se sustituye por “1ª fila” – 24 x “2ª fila” (módulo 27)
g) “4ª fila” se sustituye por “4ª fila” – 14 x “2ª fila” (módulo 27)
h) “5ª fila” se sustituye por “5ª fila” – 26 x “2ª fila” (módulo 27)
quedando ahora la matriz como sigue
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El siguiente paso sería conseguir un 1 en la posición que se corresponde con la tercera fila y la tercera columna, una vez más buscando conseguir la matriz identidad en la parte de la izquierda. Sin embargo, en este momento nos encontramos con una primera anomalía por trabajar módulo 27, y es que los números enteros módulo 27 admiten “divisores de cero”, como el 3 y el 9, ya que el producto de 3 por 9 es igual a 0 (módulo 27), y estos no tienen inverso.
En consecuencia, no se puede conseguir un 1 en la tercera columna de las filas 3, 4 y 5. Y al multiplicarlas por 9 se anulan todos sus elementos, luego esas tres filas no nos interesan.
Por lo tanto, vamos a intentar conseguir un 1 en la tercera columna de la fila 6, para lo cual tenemos que multiplicar por el inverso de 2, que como ya sabemos es 14. Y al fila 6 pasa de (0 0 2 : 6 10 12) a (0 0 1 : 3 5 6), al multiplicarla por 14.
Y para obtener la matriz identidad en la parte de la izquierda solo nos falta convertir el 18 que está en la tercera columna de la segunda fila en un cero, para lo cual realizamos la siguiente sustitución
i) “2ª fila” se sustituye por “2ª fila” – 18 x “6ª fila” (módulo 27)
y la matriz queda finalmente, después de todo este proceso de Gauss Jordan,
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Luego, tras el método de Gauss Jordan (módulo 27), en la parte de la derecha de la matriz, correspondiéndose con la matriz identidad de la izquierda, nos queda la siguiente matriz
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que es la matriz traspuesta (es decir, se cambian las filas por columnas, y al revés) de la matriz clave utilizada en el ejemplo que hemos visto de encriptación de Hill.
En consecuencia, el álgebra lineal que ha servido para desarrollar el cifrado de Hill, también sirve para romper su código.
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Una forma de evitar lo anterior, es modificar el algoritmo del cifrado de Hill para que la matriz clave no sea fija, sino que sea dinámica.
Bibliografía
1.- Raúl Ibáñez, Arthur Cayley, explorador victoriano del territorio matemático, RBA, 2017 (pendiente de publicación).
2.- Marie-José Pestel, Paul Kichilov, de la gravure à la anamorphose, Tangente Hors-serie 23: Maths et arts plastiques, p. 142-147.
3.- Lester S. Hill, Cryptography in an Algebraic Alphabet, The American Mathematical Monthly, vol. 36, n. 6 (1929). p. 306-312.
4.- Jorge Ramió Aguirre, Seguridad Informática y criptografía (libro electrónico), Universidad Politécnica de Madrid, 2006.
5.- OnlineMSchool, Online calculadoras para solucionar problemas matemáticas
6.- Calculadora de los números enteros modulares
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 Criptografía con matrices, el cifrado de Hill se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
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Garunak eta hortzek, nork bere bidea
Jakina da gizakiaren arbasoek guk baino garun txikiagoa eta hortz handiagoak zituztela. Burmuinaren eta haginen bilakaera elkarri lotuta daudela pentsatzen da maiz; hau da, garuna handitu ahala, harrizko tresnak egiteko ahalmena eskuratu zutela gure aurrekoek, eta tresna horiek edukita hortzak hainbeste erabili behar ez zituztenez, horiek txikitu egin zirela.
George Washington Unibertsitatean egin berri duten ikerketa batek, baina, hankaz gora jarri du uste hori: haien emaitzek iradokitzen dutenez, garunaren eta hortzen bilakaerak ez datoz bat. Ez ziren gertatu ez aldi berean, ez eta erritmo berean ere. Hala azaldu dute PNAS aldizkarian argitaratutako artikuluan.
Homininoak dira Homo generoko kideak eta horien arbaso gertukoenak; Australopithecus, Paranthropus eta Ardipithecus, alegia. Bada, berriki plazaratutako beste ikerketa batzuetan ere egiaztatu dutenez, homininoen garuna garatzen hasi eta gero ere hortz handiak izaten jarraitu zuten, eta gainera, oraindik burmuin nahiko txikia zeukaten, harrizko tresnak erabiltzeari ekin ziotenean. Aipaturiko lotura kolokan jartzen duten datuak dira, eta ikerketa berri hau ere ildo beretik doa.
1. irudia: Australopithecus homininoak guk baino garun txikiagoa eta hortz handiagoak zituen.
Artikulu honetan diotenez, aztertu duten hominino espezie bakoitzean, garunak garapen desberdina izan zuen tamaina eta erritmoari dagokionez, batez ere Homo generoaren barruan. Hortzen tamainaren bilakaera, aldiz, oso egonkorra izan da, pixkanaka txikitu baitira.
Hala azaldu du Aida Gomez-Robles artikuluaren egile nagusiak: “Gure aurkikuntzek adierazten dutenez, ez dirudi kausazko harreman soila dagoenik garunaren tamainaren bilakaeraren, tresnen erabileraren eta hortzen tamainaren artean. Batez ere, homininoen bilakaeraren konplexutasuna aintzat hartuta, eta aldaketa horiek denbora tarte oso zabaletan gertatu zirela kontuan hartzen badugu”.
Zortzi hominino espezie izan dituzte aztergai lan honetan. Hain zuzen, komunitate zientifikoarentzat polemikoak ez direnak aukeratu dituzte: ikertzaile gehienak bat datoz haien bilakaeraren xehetasunetan, eta ez dute beste zenbaitek bezainbesteko eztabaidarik eragiten. Hala, zortzi espezieon eboluzio tasari behatu diote, eta haien arteko desberdintasunei erreparatu. Bai eta kasu bakoitzean garuna eta hortzak zer unetan aldatu ziren aztertu ere. Argi ikusi dute garuna azkarrago aldatu zela hortzak baino, batez ere aurreneko Homo espezieetan. Bien garapena ez dator bat, eta bion atzean dauden faktoreak ere ez.
2. irudia: Gaur egungo giza garuna, hortzak barne, hiru dimentsiodun irudian. (Argazkia: George Washington University)
Lan honetan ez dute aztertu faktoreok zeintzuk izan daitezkeen. Hala ere, zenbait hipotesik iradokitzen dutenez, garunaren hazkundeak zerikusia izan dezake homininoen gizarte egituran eta portaeran (familia, gurasotasuna) eragin handia izan zuten zenbait aldaketatan. Hortzen tamainari dagokionez, aldiz, homininoen elikadura ohituretan izandako aldaketekin ikusi dute lotura askok. Baina bilakaera hain izan da egonkorra eta jarraitua kasu honetan, ezen ez baita ageri jakiekin zerikusia duen gorabehera nabarmenik.
Erreferentzia bibliografikoa:
Aida Gomez-Robles, Jeroen B. Smaers, Ralph L. Holloway, P. David Polly, Bernard Wood. “Brain enlargement and dental reduction were not linked in hominin evolution”. PNAS, January 3, 2017. DOI: 10.1073/pnas.1608798114
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Egileaz: Amaia Portugal (@amaiaportugal) zientzia kazetaria da.
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#Naukas16 La transferencia de conocimiento, ¿nos lleva a la pobreza?
Las universidades, aparte de enseñar e investigar, tienen una tercera misión: la transferencia de conocimiento. De esto y sus consecuencias inesperadas habla Javier de la Cueva.
Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus
El artículo #Naukas16 La transferencia de conocimiento, ¿nos lleva a la pobreza? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
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Los avanzados alquimistas indios y chinos del s. XIV
A comienzos del siglo XIV el feudalismo europeo ha comenzado su declive; el número de ciudades se ha incrementado y la nueva centralización de la Iglesia Católica hace que esta mantenga una vida intelectual propia y separada.. Los textos compilados y traducidos llenan los monasterios; las ideas de China y la India se filtran a través de viajeros y comerciantes. Todo hacía presagiar que Europa estaba lista para progresar rápidamente, pero no sería así para la química. Durante los siguientes 200 años habría mucha actividad, pero se andaría en círculos esotéricos, sin avances reales. Todo lo contrario a lo que ocurriría fuera de Europa.
Efectivamente, a comienzos del siglo XIV los alquimistas indios y chinos ya eran claramente activos en iatroquímica (la aplicación de la química a la medicina), algo que en Europa no se encontrará hasta el siglo XVI.
Pero no solo indios y chinos fueron pioneros en las aplicaciones de la química, también fueron los primeros en considerar seriamente las necesidades técnicas para desarrollar adecuadamente sus estudios. Así, destacan las descripciones de cómo deben construirse y dotarse los que hoy llamaríamos laboratorios químicos; algo similar solo se encuentra en un texto europeo de 1500.
“Lingam” de Shiva nepalí hecho de piedra
Por ejemplo en el Rasa-Ratnasamuccaya, un tratado indio del periodo dedicado a la metalurgia (“rasa” es esencia y también el metal mercurio) encontramos la siguiente descripción:
“El laboratorio debe construirse en una región en la que abunden las plantas medicinales y los pozos […] debe estar equipado con varios aparatos. El lingam (falo) de mercurio [símbolo de Shiva, el principio creador] debe colocarse al este, los hornos deben colocarse en el sureste, los instrumentos en el suroeste, las operaciones de lavado en el oeste, las de secado en el noroeste. El koshti [aparato para la extracción de esencias], recipientes de agua, un fuelle y otros instrumentos varios deben estar presentes como, asimismo, morteros para trillar y machacar, manos de mortero, tamices de distinto grado de finura, tierra para los crisoles, carbón [vegetal], tortas secas de estiércol de vaca [usadas en la India como combustible para los hornos], retortas hechas de vidrio, tierra, hierro y conchas, cacerolas de hierro, etc. “
Un laboratorio equipado de esta manera estaba claramente diseñado por alguien con conocimientos sobre muchos procesos químicos: reducción, destilación, extracción y digestión (disolver usando un ácido o una base) como mínimo. De aquí se deduce también que esta persona era capaz de llevar a cabo algunas investigaciones químicas realmente complejas.
En otra parte del mismo texto se enumeran las características del aprendiz alquímico ideal, características que se nos antojan difíciles de encontrar en muchos alumnos modernos de química:
“El aprendiz debe estar lleno de reverencia hacia su maestro, comportarse bien, ser veraz, trabajar mucho, obediente, sin orgullo ni engreimiento y fuerte en la fe […] habituado a vivir según la dieta [alimenticia] y régimen [sanitario] apropiados […] bien versado en el conocimiento de las drogas y plantas y en las lenguas de muchas regiones […]”
También había requisitos para el maestro:
“El maestro debe ser sabio, experimentado, buen conocedor de los procesos químicos, devoto de Shiva y [su consorte] Parvati, sobrio y paciente”.
Es imposible decir si las ideas orientales sobre la iatroquímica y los laboratorios diseñados sistemáticamente terminaron llegando a Europa de forma gradual o surgieron allí espontáneamente, pero lo que está claro es que estas ideas surgieron primero en India y China y tardaron siglos en aparecer en Europa.
Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance
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1. irudia: Kokondoetako karramarro erraldoia. (Argazkia: Wikimedia Commons / John Tann, Creative Commons Attribution 2.0 Generic lizentziapean)
Tropiko aldeko uharteetan bizi da Birgus, Indiako Ozeanoan eta Ozeano Barean, eta kokondoetako karramarroa da krustazeo honen izen arrunta. Kokoez, pikuez eta bestelako materia organikoaz elikatzen da. Eta kokoak jateko ahalmenari dagokio bere izena; izan ere, kokoak apurtzeko eta zabaltzeko ahalmen harrigarria du. Bere hagin edo matxardez apurtu eta barruan dagoena jaten du.
Karramarro honetaz ari naiz hemen, duela gutxi plazaratu direlako bere haginez egin dezakeen indarrari buruzko ikerketa baten emaitzak. Okinawa uharteko 29 kokondoetako karramarrook gara dezaketen indarra neurtu du Okinawa Churasima Foundationen lan egiten duen Shin-Ichiro Oka ikertzaileak zuzentzen duen taldeak. Azterketa horren emaitzen arabera, indar handia egiten dute, izugarri handia; izan ere, indar gehien egiten duen krustazeoa dela aurkitu dute.
2. irudia: Kokondoetako karramarroen matxarden morfologia eta hauen indarra neurtzen. (Argazkia: Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita eta Kei Miyamoto)
Lehen eta behin, espero bezala, ikertzaileek ikusi zuten animalien masaren proportzionala dela matxardek egin dezaketen indarra. Bestalde, neurturiko baliorik handiena 1800 newton-ekoa izan zen; indar hori garatu zuena 3 kg-ko karramarroa zenez, 4 kg-ko ale batek 3000 newton-eko indarra sor dezakeela ondorioztatu zuten. Zenbaki horien esanguraren ideia bat egiteko, kontuan hartu behar da otarrain batek 250 newton-eko indarra baino ezin dezakeela egin bere haginez, hau da, Birgus-ena baino askoz ere apalagoa. Kokondoetako karramarroak hain matxarda indartsuak edukitzeagatik janari mota asko balia ditzake eta, gainera, balio handikoak dira harraparien mehatxuei aurre egiteko eta lehiakideak uxatzeko.
3. irudia: Lurrazaleko harrapakari askoren haginkadak baino indar gehiago du kokondoetako karramarroaren matxardak. (Argazkia: Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita eta Kei Miyamoto)
Ikusi dugunez, beste krustazeoek egiten duten indarrarekin alderatuta, izugarri handia da Birgus latro-k egiten duena. Baina krustazeo ez diren beste animaliekin erkatzea ere oso adierazgarria da. Gure eskuek, esaterako 300 Newton-eko indarra egiteko ahalmena dute gutxi gorabehera, eta 1600 Newton-ekoa krokodilo baten barailezurrak sor dezakeena. Begira zein handia den kokondoetako karramarroarena, animalia-erreinuan indar handien gara dezakeen animalia krokodiloa dela kontuan hartzen badugu!
Erreferentzia bibliografikoa:
Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita, Kei Miyamoto (2016): A Mighty Claw: Pinching Force of the Coconut Crab, the Largest Terrestrial Crustacean. Plos One, November 23, 2016. DOI: 10.1371/journal.pone.0166108
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Egileaz: Juan Ignacio Pérez Iglesias (@Uhandrea) UPV/EHUko Fisiologiako katedraduna da eta Kultura Zientifikoko Katedraren arduraduna.
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Eraikuntza lanak erraztuko dituen materiala
Irudia: Azalera handiko elementu lauak dira altzairu-zuntzez indarturiko hormigoiarentzat egokienak, zuntzen bidez lor daitekeen esfortzu-birbanaketaz erarik eraginkorrenean baliatzeko.
K.A. VIII milurtekoaz geroztik, hainbat dira eraikuntza materialak indartzeko zuntzak erabiltzeko joera. Anatoliako Çatal Höyük hiri zaharrean buztina lasto eta belar onduarekin nahasten zen gisara, A. Bernardek altzairu ezpalak erabili zituen, 1874an erregistratutako patentearen arabera, alde batetik hormigoia indartu eta beste aldetik hondakin industrialak berrerabiltzeko asmoz. Nabarmentzekoa da, hormigoi armatuaren aitzindaritzat hartzen diren Jean-Louis Lambot (1856) eta Joseph Monieren (1867) patenteen garaikidea izan zela. Azken hauek ez bezala, altzairu zuntzez indarturiko hormigoiak, matrize hauskorra indartzeko ausaz kokatzen diren milaka zuntz labur baliatzen ditu, gaur egun ohikoagoak diren barren ordez. 1962an James Romualdik gidaturiko saiakuntzek beharrezko bultzada eman eta puri-purian jarri dituzte altzairu zuntzez indarturiko hormigoiaren ikerketak.
Laborategiko mailan egindako saiakuntzek aski ondo frogatu dute materialaren egokitasun mekaniko eta erresistentea. Aldiz, ikusteke dago eskala txikiko mugalde-baldintzak aldatuz gero, zelan berma litekeen egituraren segurtasuna. Hori dela eta, hormigoiaren baitan zuntz horiek hartzen duten kokapen eta orientazioa zehaztea lehentasunezkoa da. Ikerketa ildo ugarik buru-belarri dihardute kalitate kontrol teknika berriak aztertzen. Horietako askok, materialen propietate elektriko eta magnetikoak hartzen dituzte oinarri, saiakuntza ez-suntsikorrak garatuz, adibidez: korronte alternoko inpedantzia-espektroskopia (AC-IS ingelesez), erresistibitate elektrikoa, transmisio lerro ardazkidea zirkuitu irekian, uhin-gidari antenak eta metodo magnetikoak. Argi dago, teknika hauek eraginkorragoak direla zuntzak material ferromagnetikoz, altzairuz, osatzen badira.
Hormigoia era berritzailean indartzeko erabiltzen diren beste material naturalen kasuan, egur-zelulosa edo koko-zuntza kasu, ordenagailu bidezko tomografia axialak erabil litezke, elementu edo laginaren barreneko zuntz, poro edo edozelako beste gorputzak zehaztasun oso agertzen dituztelarik. Hala ere, teknika honen kostua altua da eta ezinezkoa suertatu ohi da tamaina handiko egitura elementuetan erabiltzea. Gaurkotasun handikoak diren jasangarritasun alderdiak sustatu egiten dira saiakuntza ez-suntsikor hauen erabileraz. Teknika berri hauek gauzatzea arin eta sinplea denez, interesgarria litzateke neurketa ekipoak garatu, gailu mugikor bati atxiki eta etengabeko neurketen erregistroa biltzea egituraren indartze-mapa osatuz.
Hurbilean badira hainbat adibide material hau erabiltzen dutenak, esate baterako, Bilbao Exhibition Centreko pabiloien lauzak, Bermeoko portua, Metro Bilbaoren tunel tarte baten sostengua eta LKS Ingeniaritza enpresaren egoitza nagusia. Azken hau da guztietan adierazgarriena. 660 metro karratuko forjatuak 300 mm-ko lodiera duten lauzez eraiki dira eta, zuzenean eta inolako haberik gabe, 8 x 7,8 metrora irits daitekeen zutabe sarearen gainean bermatzen direlarik. Era honetan, nabarmenki murriztu dira muntaia eta eraikitze lan eta kostuak.
Etorkizunera begira, zuntz horien kokapen eta orientazioa detektatzeaz gain, datu horiek aurreikusteko egoeran izango gara, batik bat, ordenagailu bidezko jariakinen dinamikaz baliatuz. Horrez gain, pitzadurak berez sendatzeko gai diren hormigoiak garatze bidean dira, materialaren iraunkortasuna handituz.
Artikuluaren fitxa:- Aldizkaria: Ekaia
- Zenbakia: 2016. urteko ale berezia, “2013-2014 Euskal Tesien 10 pasarte”
- Artikuluaren izena: Altzairu-zuntzez indarturiko hormigoia: Eraikuntza lanak erraztuko dituen etorkizun oparoko materiala.
- Laburpena: Altzairu-zuntzez indarturiko hormigoia, AZIH (ingelesez SFRC), arrunki ezagutzen dugun hormigoi armatuaren anaia txiki eta ezezaguntzat har genezake. Hala ere, bere ibilbidea anaia zaharrenaren eskutik egin du teknologia hauen garapenean zehar, eta orain etorkizun oparoa aurreikusten zaio. Aldi berean, azken bolada honetan garatzen dabiltzan hainbat azterketa teknika ez-suntsikorrek, kalitate kontrol erraz eta zehatza egitea ahalbidetzen dute. Hori baita AZIHak duen desabantailetako bat, hau da, behin hormigoia gogortuta, ez da hain erraza zuntzek hormigoi matrizearen baitan hartzen duten orientazioa ikusten. Hala ere, materialak merkatuan harrera ona izan dezan, ezinbestekoa da laborategiko maila gainditu eta eskala errealeko egitura-osagaien ikerketa bultzatzea.
- Egileak: Aimar Orbe
- Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua.
- ISSN: 0214-9001
- Orrialdeak: 137-144
- DOI: 10.1387/ekaia.14494
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Egileaz: Aimar Orbe Bilboko Goi Ingeniaritza Eskolako irakaslea da eta Eraikuntza Ingeniaritza, Ingeniaritza Mekanikoa Saileko ikertzailea.
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Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.
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Un nuevo fármaco revierte el déficit cognitivo asociado a esquizofrenia
Evolución en el tiempo de imágenes de gatos de Louis Wain, posiblemente esquizofrénico no diagnosticado
El compuesto, nombrado IPR19, ha demostrado su eficacia en ratones para revertir el déficit cognitivo asociado a esquizofrenia, acción que se consigue mediante la modulación de una nueva vía. Este mecanismo no ha sido explorado hasta la fecha para esta enfermedad, hecho que acentúa la novedad del trabajo. Además, se trata de una molécula estable, inocua y capaz de penetrar en el cerebro, donde realiza su función. Un gran número de potenciales fármacos son incapaces de cruzar la membrana que protege el Sistema Nervioso Central, imposibilitando su acción terapéutica. Sin embargo, el IPR19 es capaz de atravesar esta restrictiva barrera.
La empresa biotecnológica Iproteos, con sede en el Parc Científic de Barcelona, el Grupo de Neuropsicofarmacología de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU) y perteneciente al Centro de Investigación Biomédica en Red de Salud Mental (CIBERSAM), y el Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona), perteneciente al The Barcelona Institute of Science and Technology (BIST), han publicado sus resultados en European Neuropsychopharmacology que muestran la eficacia del nuevo fármaco procognitivo.
“Es la primera vez que se demuestra que un compuesto de estas características tiene potencial para ser utilizado en el tratamiento del déficit cognitivo asociado a esquizofrenia. IPR19 supone un punto de partida para la generación de nuevas terapias para esta sintomatología que carece de tratamiento actualmente”, comenta Roger Prades, autor del artículo científico publicado en European Neuropsychopharmacology.
La comprobación de la eficacia se ha realizado en modelos animales de la enfermedad. Concretamente, se ha validado la acción del fármaco en tres modelos de ratón, que se caracterizan por sufrir un déficit en la función cognitiva. Los experimentos se han realizado en colaboración con el Grupo de Neuropsicofarmacología de la Universidad del País Vasco y perteneciente a CIBERSAM. Mediante una batería de ensayos, en los que se pone a prueba la memoria de trabajo y la memoria espacial de los modelos, se ha demostrado que la administración de IPR19 es capaz de revertir el déficit en cognición hasta alcanzar los niveles basales.
“Esta publicación es un un hito muy importante para Iproteos ya que supone la validación de nuestro proyecto de esquizofrenia por parte de la comunidad internacional de expertos en neuropsicofarmacología”, afirma Teresa Tarragó, Directora Ejecutiva de Iproteos. “La colaboración con el grupo del Prof. Javier Meana, de la Universidad del País Vasco y del CIBERSAM, ha sido clave en la demostración de la eficacia de nuestro fármaco. Esta publicación es una prueba más de que la colaboración público-privada puede aportar un gran beneficio al ecosistema de investigación español, si se articula correctamente”.
Actualmente Iproteos está llevando a cabo la fase preclínica regulatoria de su candidato para el tratamiento del déficit cognitivo asociado a esquizofrenia. La empresa cerró recientemente una ronda de financiación, liderada por Caixa Capital Risc, para la realización de dichos experimentos. Se prevé que en 2018 el fármaco será evaluado en humanos.
La esquizofrenia es una enfermedad heterogénea que afecta a 45 millones de personas en todo el mundo. Los signos clínicos se clasifican en tres grupos de síntomas: positivos (alteración del habla, pensamiento y comportamiento, alucinaciones, delirios), negativos (apatía, incapacidad de disfrutar) y cognitivos (habilidad reducida para prestar atención selectiva, dificultad en procesar la información social y emocional, fallo de la memoria de trabajo). Pese a existir tratamiento para los dos primeros grupos de síntomas, el déficit cognitivo es una necesidad médica no resuelta. Esto imposibilita el día a día de los pacientes (se estima una tasa de desempleo del 90% entre los pacientes de esquizofrenia). Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), la esquizofrenia es una de las enfermedades más incapacitantes.
Referencia:
Roger Prades, Eva Munarriz-Cuezva; Leyre Urigüen; Itziar Gil-Pisa; Lídia Gómez; Laura Mendieta; Soledad Royo; Ernest Giralt; Teresa Tarragó; J. Javier Meana. (2016) The prolyl oligopeptidase inhibitor IPR19 ameliorates cognitive deficits in mouse models of schizophrenia. European Neuropsychopharmacology DOI: 10.1016/j.euroneuro.2016.11.016
Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa
El artículo Un nuevo fármaco revierte el déficit cognitivo asociado a esquizofrenia se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
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Bakterioen kontrako hortz-inplanteak
Irudia: Hortz-inplanteetarako estaldura berezi batzuk sortu dituzte UPV/EHUn, inplantazioa arrakastatsua izateko beharrezko ezaugarriak izan ditzaten.
Inplanteen inguruan bakterioak itsastea eta kolonizazioa gertatzea saihesteko gai diren gainazalak bilatzea “interes handiko gaia da, inondik ere, eta horren erakusgarri da zenbat argitalpen zientifiko atera diren gai horri lotuta”, azaldu du Beatriz Palla ikertzaileak. Izan ere, “inplanteen % 10 inguru erauzi behar izaten da osteointegrazio-arazoak medio edo infekzioak agertzen direlako”, gaineratu du.
Arazo horiei aurre egiteko estrategiak diseinatzeko orduan, kontuan izan behar da erronka bat dela titaniozko inplanteen gainazalari bakterioen aurkako propietateak ematea, eta, aldi berean, bakterio-anduiek erresistentzia handiak gara ditzaketela ohiko antibiotiko-terapien aurrean. Horixe izan zen, ikertzaileek gainditu beharreko erronka. “Dagoeneko garatuta genituen inplantearen inguruan hezurra sortzea bultzatzen duten estaldura batzuk, inplanteak hezurrean ainguratzen laguntzeko. Urrats bat aurrera egin nahian, estaldura horiek bakterizida ere bihurtzen saiatu ginen“, dio ikertzaileak.
Sol-gel deritzon sintesi-metodoa erabili zuten horretarako. Sol-gel sintesian, disoluzio bat (sol) prestatzen da konposatu aitzindariekin, eta, handik tarte batera, gel bihurtzen da. Gel horrekin estaltzen da titaniozko torlojua, eta berogailu batean tenperatura handiko tratamendua jasotakoan, ezarriko den torlojuan behin betiko itsatsita gelditzen da. “Silizioa erabiltzen dugu hasarazle gisa, ikerketa askotan frogatu baita konposatu hori osteoinduktorea dela, eta, hala, lortu nahi genuen helburuetako bat bete dezakegu. Horrez gain, materialak bakterioei aurre egiteko gai izan zitezen, zenbait agente bakterizida gehitu genituen“.
Egindako ikerketan, hiru motatako estaldurak garatu zituen Pallak, bakterioen aurkako zenbait agente erabilita. Bakterioen infekzioei aurre egiteko mekanismo jakin bat du horietako bakoitzak: batzuek eragin profilaktikoa dute, eta bakterioak hasieran itsastea saihesten dute, eta, baita ondoren infekzioa sortzea ere. Besteek, berriz, sortuta dagoen infekzioa ezabatzen dute.
Estaldura profilaktikoen kasuan, “degradazio-denbora oso luzeko materiala behar genuen, torlojuan denbora luzean itsatsita egon dadin, eta ahalik eta denbora gehiena eman dezan bakterioak itsastea galarazten”, adierazi du Pallak. Dagoeneko sortuta dagoen infekzioei aurre egitera bideratutako estalduretan, berriz, “azkar degradatzen diren materialak behar dira, ahalik eta azkarren askatzeko bakterioen aurkako agentea eta infekzioari eraso egiteko”. Azkeneko helburu horretarako sortutako estalduretako bat, gainera, “odontologia-kontsultan bertan, infekzioak hartutako torlojuan erabiltzeko diseinatu dugu, pazienteari inplantea kendu beharrik izan gabe. Patente-bidean dago material berri hori, baita industria-sekretupean ere”, nabarmendu du ikertzaileak.
Emaitzei erreparatuta, Pallaren ustez, “esan daiteke sortutako estaldurak gai direla bakterioen aurka egiteko, eta ez dutela galarazten inplantea masailezurrean behar bezala integratzea“. Hala ere, aitortzen du bide luzea dagoela oraindik odontologia-kontsultetan erabiltzeko moduko zerbait bihurtzeko, inoiz bihurtuko bada: “Egin beharko liratekeen entsegu guztiez gain, egokia litzateke gehixeago ikertzea, emaitzak optimizatzea lortzeko”.
Erreferentzia bibliografikoa:
Romero-Gavilán, F., Barros-Silva, S., García-Cañadas, J., Palla, B., Izquierdo, R., Gurruchaga, M., & Suay, J.. Control of the degradation of silica sol-gel hybrid coatings for metal implants prepared by the triple combination of alkoxysilanes. Journal of Non-Crystalline Solids, 453, 66-73.
Iturria:
UPV/EHUko komunikazio bulegoa: Hortz-inplanteak, bakterioen kontra egiteko eta hezurrean integratzea bultzatzeko gai.
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Annus horribilis
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En 2016 hemos sabido que existen las ondas gravitacionales y que se han podido detectar. Ha sido una grandísima hazaña científico-tecnológica gracias a la cual se ha podido verificar una de las predicciones de la teoría de general de la relatividad, formulada por Einstein hace un siglo. Y sobre todo, ha abierto la vía a la observación del universo mediante esos “nuevos ojos” –las ondas-, ojos que nos enseñarán aspectos hasta ahora desconocidos de lo que hay “ahí afuera”. Ha habido otros grandes avances, por supuesto, aunque sólo añadiré aquí, por los miles de vidas humanas que salvará, el de la vacuna contra el ébola que ha demostrado una eficacia del 100%.
Y sin embargo, este curioso observador del mundo que acude ante sus lectores cada dos semanas deja el año con una sensación de pesar y cierto –o mucho- pesimismo. Porque las victorias de los partidarios de la salida del Reino Unido de la Unión Europea y del candidato Donald Trump en las elecciones norteamericanas han sido dos severas derrotas de la ciencia, al haberlo sido del pensamiento crítico, pilar fundamental de aquélla.
Aunque ha sido objeto de críticas y chanzas, la palabra “posverdad” -tomada del inglés postruth– puede ser usada de forma adecuada para calificar el sustantivo “época”. De esa forma, podemos referirnos a nuestro tiempo como “época posverdad”. Esa expresión no denomina un fenómeno ya conocido, sino que nombra algo nuevo, algo acerca de lo que había ciertas pistas, elementos fragmentarios, manifestaciones parciales o anticipos, pero que no había adquirido aún verdadera carta de naturaleza. Siempre ha habido mentiras, por supuesto, pero quizás no haya habido antes tantas en el discurso público y, sobre todo, quizás nunca como ahora la falsedad o veracidad de una proposición había tenido tan poca trascendencia. En eso radica, a mi juicio, la novedad: en la “época posverdad” las verdades no importan, en la “época posthechos” (como prefiero denominarla) los hechos fehacientes no importan. Importa, más que nunca, que las proposiciones, verdaderas o falsas, se acomoden a nuestros gustos, preferencias o intereses.
Esa disposición mental no surge de manera espontánea. No nace de la nada. Aparece, en gran parte al menos, como consecuencia de la influencia que a la larga ha acabado ejerciendo el pensamiento posmoderno. El posmodernismo cuestionó de forma radical la distinción entre lo verdadero y lo falso; atribuyó a la ciencia la condición de constructo social, despojándola así de cualquier pretensión de objetividad y superioridad epistemológica; negó, en sus manifestaciones más extremas, la misma existencia de una realidad. Pues bien, ese ha sido el caldo de cultivo intelectual en que se ha desarrollado el desprecio a las nociones contrastadas, las proposiciones verdaderas e, incluso, los hechos fehacientes. Lo que no era sino el delirio de una minoría intelectual enemiga de la razón y partidaria del “todo vale”, ha acabado por convertirse en una patología social de consecuencias potencialmente devastadoras. El pensamiento posmoderno ha socavado así las bases del pensamiento crítico y de la razón.
La comunidad científica norteamericana está preocupada porque el señor Trump ha manifestado su propósito de tomar decisiones ajenas a los hechos contrastados y porque creen que su política se opondrá al progreso del conocimiento. Y los científicos del Reino Unido creen que la salida de la Unión Europea debilitará de forma significativa a la ciencia británica. De confirmarse esos temores, el avance del conocimiento se vería frenado en dos de los países con mayor tradición y potencia científica del mundo. Dejarían así un mayor espacio al avance de la sinrazón. Habría comenzado a formarse de ese modo un círculo vicioso de imprevisibles consecuencias.
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Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU
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Este artículo fue publicado en la sección #con_ciencia del diario Deia el 31 de diciembre de 2016.
El artículo Annus horribilis se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
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Ikerketa berri baten arabera, garunaren eremu batek hazten jarraitzen du helduaroan ere. Orain arteko teoriak dio haur jaioberri baten garunak baduela jada helduaroan izango duen neurona-kopuru bera (90.000 milioi inguru neurona). Horren arabera, haurra hazten doan heinean, bere garuna ere hazten doa, baina ez neurona gehiago sortzen dituelako, baizik eta neuronen tamaina eta mielinazko estaldura handitzen doazelako. Elhuyarren azaltzen digute nerabezarora iristean aukeraketa bat gertatzen dela: gutxi erabiliak eta ahulak diren neuronen arteko sinapsiak galdu egiten dira, eta gehien erabiltzen direnak sendotu. Hori dela eta, nerabezaroa hartzen zen garuna hazteko muga gisa. Orain, ordea, ikusi dute eremu batean hazten jarraitzen duela, eta gainera, neurona gehiago sortzearen ondorio dela.
Ekologia eta biologiaDatu triste batekin hasi dugu albisteen errepasoa: 7.100 gepardo baino ez dira geratzen lurrazalean. Gainera, bere bizitokien hedapena murriztu da. Amaia Portugalek kontatu digu gepardoen egoeraz inoiz egin den azterketa sakonena dela, eta Londresko Zoologia Elkartea, WCS eta Panthera erakundeak aritu direla elkarlanean. Sarah Durant ikertzaileak azaltzen du, animalia iheskorra dela eta hari behatzea zaila dela. “Orain arte ez gara ohartu zeinen ataka estuan dagoen. Gure aurkikuntzen arabera, gepardoak gune oso zabalak behar dituenez (200 eta 1.000 kilometro karratu artean) eta eremu basatian askotariko mehatxuak jasaten dituenez, desagertzeko duen arriskua guk uste baino handiagoa da”. Afrikan daude gepardo ia guztia; Asian ale eskas geratzen dira. Orain, guztira, 7.100 ale baino ez egoteaz gain, oso sakabanatuta daude.
Animaliekin jarraituz, bitxia da jarraian datorrena: Antartidako itsaso izoztuetan bizi diren Channichthydae familiako arrainek ez dute ez hemoglobinarik odolean, ezta mioglobinarik ehunetan. Horregatik dira zurixkak eta ia gardenak. Autoreek azaltzen digutenaren arabera, benetan bitxia da talde hori ornodunen artean, ornodunen ezaugarrietako bat odoleko hemoglobina-kontzentrazio altua ohi baita. Dirudienez, hemoglobinarik ez izatearen arrazoia ß-globinaren sintesirako beharrezkoa den gene funtzionalaren gabezia da. Zergatik galdu dute arrain horiek hemoglobina eboluzioan? Ez ote dute hemoglobinarik behar oxigenoa zeluletara eramateko?
Zergatik egiten dugu lo? Loaren garrantziaz jabetzeko, zenbait ikerketa egin dira eta horiek bildu ditu artikuluaren autoreak. Lehenik, dietaren eta ondo ala gaizki lo egitearen arteko lotura aztertu du Marie-Pierre St.-Ongek gidatzen duen ikerketan. Emaitzek dieta ez-kontrolatuak lo sakon eta indar-berritzailearen iraupena murrizten duela adierazten dute. Londresko King’s College izenekoan Gerda Potek zuzendutako ikerketa-taldeak loaren eta gure gorputzaren pisuaren arteko harremanari buruzko datu berri bat jakinarazi du. Argitaratutako hamaika ikerlanen meta-azterketa egin ondoren, gutxi lo egiteak (hiru ordu eta erdi eta bost ordu eta erdi bitartean) egunean 385 kcal gehiago irenstea dakarrela ondorioztatu dute. Alabamako unibertsitateak jakitera eman du beste ikerketa baten bitartez 5 ordu baino gutxiago edo 9 ordu baino gehiago lo eginez gero, arazo kognitiboak pairatzeko arriskua handiagoa dela erakusten dute.
OsasunaBitamina eta gehigarriak hartzeko ohitura asko zabaldu azken urteotan. Eskura ditugu honakoak hainbat tokitan. Baina benetan onuragarriak al dira. Berrian Edu Lartzangurenek gaia jorratzen du. Antioxidatzaile, azido foliko edo resveratrol pilulak hartzea baliagarria da zerbaitetarako? Zientziak erakutsi du belar denda, parafarmazia, gimnasio eta supermerkatuetan denen eskura dauden elikagai gehigarriak hartzeak ez duela, askotan, osasun onurarik ekartzen. Adituek argi dute auzia: egoera berezietan ez bada, gehigarriok ez dira beharrezkoak, ez dute onurarik ekartzen eta, arriskuak, ordea, badituzte.
BiokimikaBizia sortu ahal izateko molekula kimikoak nola elkartu ziren aztertzen dihardu UPV/EHUko ikertzaile-talde batek. Gantz eta aminoazido sinpleetatik tiraka, bizia nola sortu zen argitzeko lanean ari dira. DNA, RNA, proteinak, mintzak, azukreak… asko dira bizidunen zelulak osatzen dituzten osagaiak. Biologiaren alorrean, eta, zehazki, biziaren sorrerari buruzko ikerketetan, oso ohikoa da molekula-mota horietako bati bakarrik erreparatzea, eta haien mekanismo espezifikoak aztertuta bizia nola sortu zen proposatzea. “Ikerketa horiek, oinarrian, ‘biziaren molekula’ bilatzen dute, hau da, bizia sortu ahal izateko molekula garrantzitsuena zein izan zen argitzea”, esan du Kepa Ruiz Mirazo UPV/EHUkoBiofisika Unitateko eta Zientziaren Logika eta Filosofia saileko ikertzaileak. Kontuan hartuta “bizia molekula eta osagai askoren arteko joko bat dela, azken urteetan ikuspegi-aldaketa bat gertatzen ari da, eta gero eta gehiago egiten ari dira ikerketak molekulen multzoak kontuan hartuta. Sistemen kimika esaten zaio beste horri”, gaineratu du. Gantz-azidoen eta aminoazidoen arteko sinergia frogatzeaz gainera, oso garrantzitsutzat jotzen du Ruiz-Mirazok ikerketak oinarrizko osagai kimikoekin egin izana, alegia, aitzindari molekularrekin: “Biziaren sorrera oinarrizko molekula horietatik abiatuta gertatu zen; hortaz, biziaren sorrera ikertzeko ezin gara abiatu gaur egungo mintzetan aurkitzen ditugun fosfolipido konplexuetatik.
Argiak egin dio elkarrizketa Aitana Oltra zientzialariari. Herritar zientziari buruz mintzatu dira, batik bat. Haren iritziz, zientzialariek ez ezik, herritar arruntek ere espezie arrotz inbaditzaileen hedapena neurtu dezakete, herritar zientzia deritzona eginez. Oltra urteak daramatza CSICen barruko Blaneseko Ikerketa Aurreratuen Zentroan (CEAB) tigre eltxoen ezaugarriak eta hedapena ikertzen. Mosquito Alert proiektuan zientzia eta parte-hartzea uztartu nahi dituzte.
2016ko aurrerapen esanguratsuakJuanma Gallegok aurten izandako aurrerapen esanguratsuenak bildu ditu bilduma interesgarri honetan. Lehenik, Advanced Ligo behatokiak grabitazio uhinen aurkikuntza egin zuen. Duela 1.300 milioi urte bi zulo beltzek egindako talkaren seinalea izan zen atzemandakoa. Albert Einsteinen teorien baliagarritasuna frogatzeaz gain, unibertsoa aztertzeko ate berri bat ireki du grabitazio uhinen aurkikuntzak. Bigarrenik, CRISPR-Cas9 izeneko teknikaren bidez eraldatutako geneak gizaki batean txertatu zituztela gogoratzen du. Guztira, hamar bat lagunengan egingo dute saioa. Orain arte ez dute jakinarazi sendabide gisa arrakastatsua izan ote den. Erresuma Batuak, bestalde, tresna giza enbrioietan erabiltzeko aukera ireki du. Hirugarrenik, astronautika pribatua dugu. Apirilean, SpaceX enpresak Nazioarteko Espazio Estaziora bidalitako suziri batek itsasoan zegoen oholtza batean lurreratzea lortu zuen. Zerrenda honetan ere, planeta gorriaren lurrazalera egin diren bidaiak aipatu ditu autoreak. ESA Europako Espazio Agentziaren Exo Mars 2016 misioa, adibidez. Ez galdu zientzian izan diren aurrerapenak 2016.urtean zehar.
Astrofisika
“Ospea iragankorra da. Niri zenbakiek sariek baina gehiago inporta didate. Etorkizunean astronomoek nire datuak erabiltzen jarraitzen badute, hori izango da nire ohorerik handiena.” Vera Rubin (1928-2016)
Vera Rubin 2016ko abenduan zendu zen. Astrofisikaria aitzindaria izan zen. Berorrek neurtu zuen lehen aldiz izarren errotazioa galaxia barruan. Neurketa horren emaitzekin materia iluna bazegoela frogatu zuen. Aurkikuntza honez gain ibilbide oparoa egin zuen Vera Rubinek. Nobel saria jasotzeko beste ekarpen egin bazituen ere ez zuen eskuratu inoiz. Beste hainbeste bezala Gorka Zozaia kimikariak Gaur8 gehigarrian azaltzen digu, sukaldeko lana egin dutela Vera bezalako zientzialariak “iluna” argitzen.
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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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#Naukas16 Cuando Indiana Jones se hizo astrónomo
Ángel López Sánchez, astrofísico cordobés que trabaja en Australia, nos cuenta algunos resultados de su investigación de la mano de uno de sus personajes favoritos, Indiana Jones.
Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus
El artículo #Naukas16 Cuando Indiana Jones se hizo astrónomo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
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Ezjakintasunaren kartografia #142
Objektu bat aurkitzen denean aztarnategi arkeologiko batean, ezaguna den kategoria baten sailkatzen da aurkitutakoa. Eta hau horrela egiten da sailkapenerako aukera bat bera ere egokia izan ez arren. Eta beste modu batera egingo balitz? César González-Pérezek erantzuten du galdera Category-less Archaeology artikuluan.
Hormonek emakumeen garunean eragina dute. Izan ere, ez dute eragiten soilik aldarte aldaketan, entzefaloaren tamainan ere eragiten dute, eta, horrez gain, neurona-zirkuitu batzuetan. José Ramón Alonsok azaltzen digu: Brains on hormones.
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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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El ocaso de la teoría de cuerdas
Hubo una época en la que el hombre puso la Tierra en el centro del Universo. Todos los cuerpos celestes, incluido el Sol, describían órbitas a nuestro alrededor. Hoy sabemos que en realidad no lo hacen, así que los movimientos de los planetas en la bóveda celeste no se correspondían a lo predicho por la teoría geocéntrica pura. Suele decirse que, en un caso así, hay que descartar la teoría, pero quizá ésta siga manteniéndose con algunas modificaciones. Comenzaron los ajustes. Quizá los planetas no giran en torno a la Tierra de forma directa sino que describen circunferencias (epiciclos) cuyo centro, a su vez, giraba en torno a la Tierra. Quizá los planetas no giran exactamente en torno a nosotros sino a otro punto cercano. Quizá esos puntos son diferentes para cada planeta. Quizá los epiciclos giran en torno a epiciclos que giran en torno a epiciclos.
Cuando fuimos capaz de observar y medir con suficiente exactitud, la teoría geocéntrica se vino abajo. No lo hizo de un día para otro, porque los geocéntricos siguieron refinando y añadiendo complicaciones a su modelo, pero a la postre se vieron forzados a ceder: Galileo demostró que algunos cuerpos se encuentran muy cómodos girando alrededor de Júpiter y no de la Tierra, Kepler se atrevió a sugerir que quizá las órbitas planetarias no fuesen circulares, y finalmente Newton trajo la paz y la claridad a nuestra galaxia. En la actualidad la teoría geocéntrica solamente pervive en los libros de Historia y en algunos nostálgicos que todavía defienden que Bilbao es, literalmente, el centro del Universo.
El ocaso y caída de la teoría geocéntrica no es sino una expresión de un fenómeno habitual en la conducta humana: cuando un proyecto crece y se complica, existe la tendencia a mantenerlo pase lo que pase, arriesgándose a perder la perspectiva y olvidar el objetivo. Geocéntricos, detractores de la teoría atómica, constructores emblemáticos, amantes del “constrúyelo y ellos vendrán,” escritores de la gran novela moderna inacabada… es fácil caer en la tentación. Menos mal que eso ya no pasa en Ciencia.
¿Alguien ha dicho Teoría de Cuerdas?
Desde hace casi un siglo se sabe que la Mecánica Cuántica y la Relatividad General son teorías incompatibles, que funcionan perfectamente bien por separado pero se llevan fatal si intentamos unificarlas. Como consecuencia, carecemos de una teoría que explique todos los fenómenos del Universo. Lo mejor que tenemos para explicar la composición de la materia es el llamado Modelo Estándar, que postula un conjunto de partículas con distintas propiedades. Pero parece demasiado caprichoso y arbitrario. ¿Por qué el electrón tiene esa masa y no otra? ¿Guarda alguna relación con la masa de las demás partículas, o con alguna constante fundamental? Deberíamos buscar algo mejor, más sencillo, más compacto.
Uno de los intentos más famosos por obtener esa “teoría de todo” y avanzar más allá del Modelo Estándar se denomina Teoría de Cuerdas. En su génesis la idea no podía ser más sencilla: las partículas elementales no son puntuales sino que se componen de minúsculas cuerdas que vibran. Los diferentes modos de vibración dan lugar a las partículas conocidas, y explican propiedades como su masa o su carga eléctrica. Pronto se descubrió que uno de los modos de vibración daba una partícula de características similares al llamado gravitón, que transporta las fuerzas gravitatorias. ¿Significaba ello que por fin se podía unificar la gravedad con las demás fuerzas básicas? La cosa prometía.
Pronto comenzaron los problemas. Uno de ellos es que la teoría de cuerdas inicial requería la existencia de un espacio multidimensional, y nuestro Universo solamente tiene cuatro dimensiones (las tres espaciales y el tiempo). Bueno, no hay demasiado problema conceptual en ello. Ya en los años veinte el dúo Kaluza-Kelin postuló la existencia de una dimensión adicional para intentar unificar la gravedad y el electromagnetismo. Si no podemos verla, decían, es porque esa nueva dimensión es muy pequeña en tamaño y además está enrollada, o como dicen los habituales del tema, “compactificada.”
Para entender esto, piense el lector en una manguera de jardín. Vista desde gran distancia aparece como un objeto que solamente tiene longitud, pero al acercarnos podemos apreciar que tiene grosor y altura. De modo similar, Kaluza y Klein imaginaron una dimensión compactificada de un tamaño muy inferior al radio de un núcleo atómico. Sus esfuerzos no dieron fruto en su momento pero la teoría de cuerdas recuperó el concepto, y lo hizo a lo grande: ahora el Universo no tiene cuatro dimensiones sino 26. Parece un despilfarro de dimensiones, pero si están compactificadas y son minúsculas, no molestan.
Un segundo problema con la teoría de cuerdas inicial era que solamente funcionaba para algunos tipos de partículas, los llamados bosones; los fermiones (entre los que se incluyen quarks, electrones y otras partículas interesantes) se quedaban fuera. Eso sí que es un fallo grave de la teoría. Para arreglarlo, los teóricos de cuerdas postularon que cada fermión existente en la naturaleza está asociado a un compañero bosón, en un fenómeno llamado supersimetría. Por ejemplo, el electrón tendría una partícula asociada supersimétrica llamada selectrón. De ese modo, los compañeros supersimétricos podrían encajar en la teoría de cuerdas, que al añadirle esta propiedad de supersimetría pasó a denominarse teoría de supercuerdas. Como ventaja adicional, el número de dimensiones del espacio de cuerdas se redujo desde 26 a 10.
Parecía que la teoría de supercuerdas (que pronto volvería a llamarse teoría de cuerdas por eso de simplificar) iba por buen camino, pero el precio a pagar fue grande: nada menos que la aparición de toda una familia de partículas supersimétricas que, además, nunca habían sido observadas. No pasa nada, dijeron, seguro que los nuevos aceleradores de partículas las encontrarán. No fue así, y en la actualidad seguimos buscándolas. No pasa nada, dijeron, quizá es que tienen tanta masa que escapan a nuestras posibilidades de detección.
Mientras se buscaban pruebas experimentales, los teóricos de cuerdas continuaron su trabajo y la teoría, inicialmente tan sencilla, siguió complicándose. Las cuerdas ya no eran suficientes y se vieron acompañadas por nuevos y extraños bichos llamados branas. Aparecieron cinco grandes teoría de cuerdas con nombres extraños: Tipo I, Tipo IIA, Tipo IIB, heterótica SO(32), heterótica E8xE8, y como grandes corrientes disidentes de un partido político o una religión comenzaron a enfrentarse unas a otras en pos del título de Teoría de Todo. Edward Witten sugirió que todas eran manifestaciones parciales de lo que llamó Teoría M, pero la guerra continuó. Los principales centros de física teórica continúan investigando y gastando hojas de papel, los gurús del campo escriben libros divulgativos dando a entender que la teoría de cuerdas está lista salvo algunos pequeños detalles, pero lo cierto es que a la teoría de cuerdas le falta un hervor. Y le falta desde hace medio siglo.
Es en este punto cuando los científicos acuden al experimento para interrogar a la naturaleza y que ésta, como jueza implacable, decida. Es aquí donde la teoría de cuerdas muestra su cara más diabólica. El detalle es la compactificación de las dimensiones ocultas. Si tengo un bloque de corcho, puedo aplastarlo para conseguir una superficie bidimensional y luego enrollarlo para obtener una línea unidimensional. También puedo hacerlo al revés: primero enrollo y luego aplasto. Pero en la teoría M tenemos siete dimensiones nuevas. ¿Cómo se compactifican? O dicho de otro modo, ¿de cuántas formas podemos enrollarlas unas respecto a otras?
La respuesta es: nadie lo sabe. Ni siquiera los teóricos de cuerdas pueden dar algo más que una respuesta aproximada, pero todo indica que el número de posibles compactificaciones es enorme; giganteouse, que diría Forges. Las cifras sugeridas superan con mucho la del número de partículas existentes en nuestro Universo. Digamos, por fijar conceptos, que ese número es del orden de un plexollar (101000). Cada una de esas posibilidades de compactificar daría lugar a un Universo distinto, con leyes físicas distintas y con partículas de masa distinta.
Cuando tenemos dos teorías y queremos saber cuál es la correcta, no hay más que realizar un experimento en el que ambas teorías arrojen resultados diferentes. Si la teoría A nos dice que las piedras amarillas flotan en el agua y la B nos dice que se hunden, no hay más que tirar una piedra amarilla al agua y salir de dudas. ¿Pero y si tenemos tantas teorías que pueden reproducir todos los resultados experimentales imaginables? En tal caso el proceso de eliminación falla. Puede que tirar una piedra amarilla al agua y ver que flota elimine medio plexollar de posibles teorías de cuerdas, ¿pero qué pasa con el otro medio plexollar?
Y ahí está el gran problema. Por muchos experimentos que hagamos, por muchas propiedades que determinemos en el laboratorio, por mucha caña que le demos al LHC, siempre habrá una cantidad ingente de posibles compactificaciones capaces de explicar todo lo que vemos. Nunca podremos decir “la teoría de cuerdas no funciona;” pero tampoco podremos predecir nada porque todo lo que pueda suceder tendrá explicación en alguna versión de la teoría de cuerdas. Sería como un vidente que tiene una gran cantidad de visiones: alguna acertará, ¿pero qué significa eso? Exactamente nada.
Pero imaginemos por un momento que hemos tenido un gran golpe de suerte, y que un experimento permite descartar todo el plexollar de compactificaciones menos un solo caso. Tenemos finalmente una combinación de dimensiones enrolladas, y solamente una, que concuerda con lo que vemos a nuestro alrededor. La pregunta evidente es ¿por qué esa y no alguna de las demás? ¿Acaso tiene algo extraordinario, alguna propiedad basada en principios fundamentales que la distingue de las otras? Quizá es como el número ganador de la lotería de navidad, que no tiene nada especial pero que salió porque… bueno, porque alguno tenía que salir.
De ese modo, y a lo largo de cincuenta años, los físicos de cuerdas han edificado una gran teoría, pero en lugar del edificio sencillo y de líneas elegantes de los diseños iniciales han acabado con una fea aglomeración de construcciones sin orden ni concierto, que no pegan ni con cola, no sirven su propósito y ni siquiera permite al político local hacerse una foto inaugurando algo. La edificación carece de agua corriente o luz, no tiene conexión para el wifi, los paneles del techo se caen y no hay visos de que vaya a servir algún día para algo. Si hasta el propio Sheldon Cooper abandonó la teoría de cuerdas en The Big Bang Theory, por algo será.
Por supuesto, puede que dentro de veinte años, o mañana mismo, el nuevo Newton tenga la gran inspiración que le permita construir finalmente una teoría de cuerdas eficaz y elegante; pero también es posible que nunca llegue ese día. Quizá en el futuro los historiadores examinen el caso de la teoría de cuerdas igual que ahora lo hacemos con la teoría geocéntrica. El tiempo dirá si la teoría de cuerdas será una nueva senda hacia un futuro brillante o tan sólo una autopista cara que no llega a ninguna parte.
Este post ha sido realizado por Arturo Quirantes (@Elprofedefisica) y es una colaboración de Naukas.com con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.
El artículo El ocaso de la teoría de cuerdas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
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Xabier Murelaga: “Euskal Herriko arrokek itsaso azpian eman dugun iragan bat erakusten digute” #Zientzialari (64)
Arrokak mendeetan gertatu diren prozesu naturalen ondorioz sortu dira, horregatik, informazio iturri garrantzitsua dira denboran zehar mundua nola aldatu den ulertzeko. 3 multzotan banatzen dira nagusiki: igneoak, metamorfikoak eta sedimentarioak. Azken hauek dira gure inguruan ugarienak eta oso sakonera handiko itsasoetan sortuak izan zirela diote adituek.
Arroken ezagutzak duen garrantziaz hitz egin digu Xabier Murelaga UPV/EHUko geologoak Zientzialariren atal berri honetan. Honez gain, arroka baten azterketa nola burutzen den azaldu du.
‘Zientzialari‘ izeneko atal honen bitartez zientziaren oinarrizko kontzeptuak azaldu nahi ditugu euskal ikertzaileen laguntzarekin.
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