Cassini y el último retrato de Saturno

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Con las imágenes obtenidas por Cassini el pasado 13 de setiembre se elaboró el último, y espectacular, retrato completo de Saturno. Vía: Jason Major.-
 El pasado 15 de setiembre todos experimentamos algo extremadamente raro pero cada vez más frecuente: emoción, tristeza, angustia. Finalizaba una de las misiones espaciales más caras, largas y exitosas de la historia. Nos emocionamos ante el fin de vida de un robot real, que nos introdujo en la rutina de maravillarnos con uno de los planetas más fascinantes de nuestro Sistema Solar. Eso, que ya pasó cuando desconectaron a HAL, me parece una inequívoca señal de que hace rato estamos en el futuro.
 El final de Cassini está pletórico de imágenes épicas, que quedarán en las mejores páginas de la historia de la exploración espacial. Aún queda mucho por hacer con los datos recolectados por la misión. La foto de portada es el último retrato que tenemos de Saturno tomado desde la distancia orbital de Cassini. Fue captada en una secuencia de once fotografías obtenidas el pasado 13 de setiembre, mientras Cassini se aproximaba a su final en la atmósfera de Saturno. Si bien la toma de imágenes se realizó con los filtros para el rojo, el verde y azul, los mismos han sido exagerados para aumentar el contraste de los detalles del planeta y sus anillos.
 Y el resultado es espectacular. Esta es la última imagen de Saturno provista por Cassini, y por mucho tiempo será el retrato definitivo de Saturno.
 Vía: Jason Major.-

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Las bacterias del cielo

Publicado en Chile Científico.
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Durante el invierno, las temperaturas descienden, los días grises son más frecuentes y las nubes se vuelven las protagonistas de este periodo. Ahora, ¿qué vuelve especialmente interesante a las nubes? Pues que ellas contienen mucho más que simplemente vapor de agua. Las nubes son un aerosol, una mezcla de gas y partículas microscópicas de diversa naturaleza, como polvo, carbón, sal de mar u otros minerales que arrastrados por el aire, llegan hasta las capas superiores de la atmósfera.

Lo sorprendente es que dentro de las nubes también podemos detectar partículas de origen biológico, como bacterias.

Sabemos que las nubes se forman a partir de vapor de agua, el que al ganar altitud comienza a enfriarse y condensarse. Sin embargo, esta transición de vapor a líquido requiere de pequeñas partículas en suspensión, los llamados núcleos de condensación de nubes (NCCs).

Los NCCs son la fracción sólida de las nubes, las partículas microscópicas que mencionamos al comienzo. Pues bien, los microorganismos también pueden actuar como NCCs. El caso más conocido de NCC de origen biológico es el de Pseudomonas syringae, una bacteria que secreta una proteína que promueve la condensación y formación de hielo a temperaturas cercanas a 0ºC. Así el hielo formado por P. syringae rompe la pared celular de las plantas a quienes infecta, favoreciendo su proliferación al interior de ellas.

Aunque este fenómeno se produce a nivel terrestre, investigaciones que mezclan la microbiología y el estudio del clima han demostrado la existencia de bacterias en la tropósfera, la capa más baja de la atmósfera terrestre y que va desde los 20 km en el trópico hasta los 7 km en los polos. Aunque el rol que cumplen ahí aún no está claro, sabemos que existen en gran cantidad. Se han detectado hasta 100.000 células por m3 de aire, y en algunos casos representan hasta el 20% del total de micro-partículas en suspensión. Además, un porcentaje mayoritario de estas bacterias se encuentran activas biológicamente, y muchas de ellas parecen funcionar como NCCs.

Pero, ¿por qué esto es importante? Al actuar como NCCs las bacterias estarían participando de la formación de nubes, de las gotas de lluvia y de la nieve. Entonces nos tendríamos que preguntar, ¿cómo llegan hasta ahí? Las tormentas, huracanes y en general cualquier actividad, humana o natural, que implique el movimiento y remoción de tierra y polvo produce el desplazamiento hacia la atmósfera de NNCs, tanto biológicos como no biológicos. Sin embargo, actuar como NNCs no es el único papel de las bacterias en la formación de nubes, también son una importante fuente generadora de NCCs no biológicos.

Pelagibacterales es el grupo de bacterias más abundante en el océano, constituyendo un tercio de la comunidad microbiana que en él habita. Como parte de su metabolismo, Pelagibacterales degrada un compuesto producido por el plancton, liberando a su vez dimetil sulfuro (DMS) a la atmósfera. Este compuesto es el que da su olor característico al mar y también actúa como NCC, ayudando a la generación de las nubes. Para algunos científicos esto podría tener importantes consecuencias sobre el clima. Ellos proponen que el aumento de la radiación solar favorece el crecimiento del plancton, quien a su vez produce más del compuesto precursor utilizado por los Pelagibacterales. Como consecuencia habría un aumento del DMS atmosférico, lo que generaría más nubes, enfriando el ambiente. Esta hipótesis, conocida como CLAW, aún no se comprueba, pero tendría implicancias muy importantes para el clima, ayudando a la mejor comprensión de uno de los mecanismos que regulan la formación de nubes.

Aún se requiere bastante investigación para conocer que funciones cumplen las bacterias que se encuentran en la atmósfera. Por ahora sabemos de su presencia y que una parte significativa de ellas se encuentra activa. En el futuro sería muy interesante conocer cómo se adaptan a las condiciones extremas de radiación solar a las que se ven sometidas, cuál es la distancia que logran viajar, por cuánto tiempo y quá tipo de bacterias son las que mejor logran desplazarse por la atmósfera.

Fuentes

Klein AN, Bohannan B, Jaffe D, Levin DA, Green JL. Molecular Evidence for Metabolically Active Bacteria in the Atmosphere. Front Microbiol. 2016 7: 772.

DeLeon-Rodriguez N et al. Microbiome of the upper troposphere: Species composition and prevalence, effects of tropical storms, and atmospheric implications. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013. 110(7): 2575–2580.

Smith DJ, Griffin DW, Jaffe DA. The High Life: Transport of Microbes in the Atmosphere. Eos. 2011. 92(30): 249-250.

Sun J et al. The abundant marine bacterium Pelagibacter simultaneously catabolizes dimethylsulfoniopropionate to the gases dimethyl sulfide and methanethiol. Nat Microbiol. 2016. 1(8):16065.

La inesperada vida en una cueva subglacial/ «Dicen del mundo…

Publicado en Historias Cienciacionales.
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La inesperada vida en una cueva subglacial

/ «Dicen del mundo algunos que ha de perecer en fuego; otros, que en hielo», dice el poeta estadounidense Robert Frost. No es difícil tomar esta metáfora del odio como factor desolador de las relaciones humanas y llevarla a lo que pensamos sobre las capacidades de los seres vivos. Seguro nada puede sobrevivir en un fuego intenso; seguro nada puede sobrevivir en un hielo perpetuo. «[…] Para la desolación, el hielo es eficaz y no haría falta nada más», termina Frost.

Si uno visita la Antártida, de inmediato puede pensar que Frost lleva algo de razón. En este continente de mínimas temperaturas, la vida es sumamente rara tierra adentro. Casi toda el agua del entorno está congelada; no está  fácilmente disponible para los organismos vivos. Los nutrientes son escasos y, vaya, son parte del hielo. En suma, se pasa sed, hambre, y tanto frío como seguramente el que debe hacer en alguno de los círculos del infierno.

Mas la vida existe ahí, especialmente en forma microscópica. Y ahora estamos empezando a saber que es abundante y diversa. La pura presencia de muchos tipos de microorganismos es un indicio para algunos científicos que los páramos blancos de la Antártida, junto con otras zonas del mundo donde abunde el hielo, debe considerarse un nuevo bioma. El hábitat de los organismos que prosperan en el frío. El bioma glacial.

Las regiones del planeta con capas de hielo o glaciares conforman al 10% de la superficie terrestre. En una gran parte de la biósfera, las temperaturas son menores a 5°C y eso es seña de que una gran parte de los microorganismos del planeta están adaptados al frío, según argumentan Alexandre Anesio y Johanna Laybourn-Parry, del Centro de Glaciología de la Universidad de Bristol, Reino Unido. Ellos, que pugnan por que los glaciares y los hielos sean reconocidos como parte de la biósfera, escribían en 2012 en la revista Trends in Ecology and Evolution [Tendencias en Ecología y Evolución], que las comunidades de microorganismos glaciales son poco conocidas pero parecen ser auténticos ecosistemas en miniatura. Y los hielos de la Antártida son un buen ejemplo.

Debajo de una extensa cubierta helada, la Antártida es un continente geológicamente activo. El calor de las capas internas de la tierra es suficiente para derretir la base de muchos glaciares. A lo largo del continente, existen numerosos lagos “subglaciales”, como se les ha llamado. El más conocido es el lago Vostok, localizado en la parte oriental de Antártida y el sexto lago más grande del mundo, medido por volumen de agua. Los científicos suponen que este cuerpo de agua enterrado  (o mejor dicho, “englaciado”)  se conecta con varios otros por medio de un sistema de escorrentías y ríos. Debido a la posible contaminación por los métodos de excavación, hasta el momento no ha sido posible asomarse directamente al agua del lago, aunque en la columna de hielo que lo sepulta se han encontrado varios indicios de microorganismos.

Sin embargo, los lagos subglaciales no son los únicos sitios que pueden albergar vida en ese desierto frío. En la superficie de los hielos se pueden crear pequeños cuerpos de agua miniatura dentro de agujeros formados por sedimentos que hacen que el hielo se derrita, por diferencias en la temperatura de fusión. Ahí se han encontrado bacterias fotosintéticas. Se han hallado además comunidades enteras bacterianas en el agua estival dentro de glaciares de alta montaña. E incluso la nieve es hogar de microorganismos. Ahora, parece que se puede añadir otro hábitat a la lista: las cavernas geotermales.

En una isla cercana al continente antártico, se alza el Monte Erebus, el volcán activo más al sur que se pueda encontrar. El calor proveniente del interior de la tierra no sólo encuentra vías de salida en el cráter de ese volcán, sino también en forma de cavernas de hielo que se forman por los gases calientes que emanan desde abajo. Son túneles blancos que asemejan un fotograma fijo del movimiento de una ola embravecida. La temperatura es sorprendentemente alta, lo suficiente para entrar en ellos con bermuda y playera y sentirse cómodo, aunque sin lugar para asolearse.

Mas no fue así como entraron vestidos Ceridwen Fraser, investigadora de la Universidad Nacional de Australia, y su equipo cuando fueron a tomar muestras a las cuevas aledañas al monte Erebus. Con las precauciones de quien trabaja en la zona de hielo perpetuo (entiéndase, al menos una chamarra), su equipo de investigadores de Nueva Zelanda y Estados Unidos buscaba una de las señales más inequívocas de presencia de vida en un sitio: moléculas de ADN. Para encontrarlas, basta tomar una muestra de suelo y tomar en el laboratorio todo el ADN que se pueda encontrar ahí. Hay que asegurarse de que no esté contaminada con ADN de otros organismos del camino o, como a veces pasa, con el ADN de los mismos investigadores. Pero si esos controles se superan, como fue el caso del estudio de Fraser y sus colegas, publicado la semana pasada en la revista Polar Biology, entonces puede uno obtener una lista aproximada de los organismos que han vivido en el sitio.

Los investigadores encontraron evidencia de que en esas cuevas aledañas al Monte Erebus hay una diversidad de bacterias, protozoarios, algas y virus. Una comunidad en forma, pero que ya ha sido encontrada en otros puntos gélidos antárticos y árticos. Sin embargo, había una serie de fragmentos de ADN en ese suelo que no empataban con ningún organismo unicelular conocido. Al ampliar la comparación con otros grupos de seres vivos, Fraser y sus colegas hallaron los pares: se trataba de ADN propio de especies de plantas y animales.

Entre los tipos de organismos multicelulares cuyo ADN se encontró en esas cuevas había musgos, artrópodos, un tipo de gusanos microscópicos llamados nematodos y otro tipo de gusanos anillados llamados oligoquetos. Todos las secuencias de ADN pertenecen a especies ya conocidas, mas quedaron algunas sin identificar, lo que sugiere la posible existencia de organismos endémicos a aquellas cuevas. Sobrevivirían gracias a la luz del sol que llega a colarse a la caverna y a las minúsculas cantidades de nutrientes que llegan de afuera o de los gases del volcán.

Fraser y su equipo saben que aún es pronto para decir que la vida animal y vegetal prospera en esas cuevas. Nadie ha visto a los organismos como tal. «El siguiente paso sería darle una mirada más de cerca a las cuevas y buscar organismos vivos. Si existen, se abre la puerta a un mundo nuevo y emocionante», dijo Laurie Connell, una de las colaboradoras del estudio, en una entrevista para el semanario Newsweek. Pero vaya que es una puerta emocionante. Pensar que en el corazón cálido de las tierras más frías del planeta podría haber biomas enteros en miniatura, que sobreviven gracias a las migajas que le llegan del mundo más caliente, nos debe hacer reflexionar sobre el potencial de los seres vivos para mantenerse, pues, vivos.

Parece entonces que bastan algunos nutrientes, ínfimas cantidades de agua disponible, y algo de luz de sol para que el caldo de la vida comience a ebullir. Robert Frost decía que no hacía falta nada más que hielo para la desolación. Y la mera agua congelada traería en verdad un páramo sin vida. Sin embargo, ahora podemos matizar esas palabras. Bastan una fina capa de sedimento o un poco de agua líquida, y podemos toparnos con un ecosistema. Para que la vida pueda evadir la desolación, basta con que haya un poquito más que sólo hielo. Este fin del mundo, pues, no se vestirá de blanco.

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La foto está tomada de este sitio, y tiene de crédito a Michael Becker y la AFP.

En este sitio puedes leer más en español sobre la cobertura periodística del caso.

Aquí el estudio de Fraser y sus colegas.

Aquí el escrito de Anesio y Laybourn-Parry, en el que proponen que los glaciares y los hielos sean considerados un bioma.

CIENCIA SUBTERRÁNEA

Publicado en Revista Persea.
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Ellos, ahora estaba demasiado claro, no se localizan en parte alguna; viven en el subte, en los trenes del subte, moviéndose continuamente. Su existencia y su circulación de leucocitos —¡son tan pálidos!— favorece el anonimato que hasta hoy los protege.

Julio Cortázar, Texto en una Libreta

Imagina que puedes observar el Universo desde las entrañas de la Tierra. Imagina que explosiones de supernovas e hipernovas, agujeros negros supermasivos en centros de galaxias, y demás eventos que ocurren a miles de millones de años luz, puedan ser observados bajo la cubierta de miles de toneladas de roca. Imagina un lugar donde la vida es escasa, pero enigmas de biología molecular pueden ser descifrados.

Aunque suene extravagante, muchas preguntas fundamentales sobre la composición y origen del Universo requieren montajes experimentales enterrados a kilómetros bajo la superficie de la Tierra para su estudio y solución. Un laboratorio subterráneo es un sueño muy caro, no obstante a punto de hacerse realidad en el cono sur.

Los cimientos

La frontera entre Argentina y Chile, una de las más largas del mundo, está delineada por la implacable topografía de la colosal cordillera de los Andes.  Conectar efectivamente a ambos países a través de vías seguras es un desafío que no puede ser eludido, por el bien económico y social de ambas naciones.

Situado estratégicamente en la franja central de Argentina se encuentra el paso de Agua Negra, una de las escasas 13 vías fronterizas bioceánicas de la región. Es una carretera lenta y peligrosa con tramos estrechos, a veces sin asfaltado, que franquea penosamente cumbres nevadas y borrascosas a más de 4700 metros sobre el nivel del mar. Los transeúntes, que no pueden más que dejarse impresionar por el paisaje formidable de los glaciares y a la vez de sentirse intimidados por los acantilados insondables, claman por una mejor vía.

 

No hace falta hacer énfasis en el enorme impacto que para la integración regional, el comercio y la salida al mar produce el mejoramiento de vías de comunicación limítrofe.  Por estas razones, ambos países han estado planificando la construcción de un túnel de 14 kilómetros de largo que atravesará la frontera entre San Juan (Argentina) y Coquimbo (Chile), justamente debajo del paso de Agua Negra. Hablamos de una obra de envergadura que se podrá catalogar entre los pasajes subterráneos más importantes del mundo.

Y es aquí donde entra la sagacidad de los científicos latinoamericanos quienes conciben al túnel de Agua Negra como algo más que una simple vía de comunicación. La comunidad científica, ávida de infraestructura para hacer experimentos en condiciones especiales ha adelantado planes para añadir a las ventajas regionales que proporciona el túnel, beneficios para la humanidad.

 

Corte longitudinal de la cordillera de los Andes por donde pasará el túnel. Diagrama del Consorcio Latinoamericano de Experimentos Subterráneos CLES. 

Corte longitudinal de la cordillera de los Andes por donde pasará el túnel. Diagrama del Consorcio Latinoamericano de Experimentos Subterráneos CLES.

Ubicación del Paso de Agua negra. Elaboración propia con Google Maps. 

Ubicación del Paso de Agua negra. Elaboración propia con Google Maps.

 

Una visión del Universo desde las profundidades   

Una amplia gama de áreas de investigación se pueden abordar en laboratorios subterráneos: desde astronomía y física subatómica, hasta geología y ciencias de la vida . Muchos científicos pasan la vida cazando literalmente un huequito con infraestructura para hacer observaciones que de otra manera serían imposibles o excesivamente costosas.

Algunos grupos de investigación han logrado instalar temporalmente equipos de experimentación en minas, pero casi ninguno se ha logrado mantener por largo tiempo. Un ejemplo es un experimento de observación de materia oscura en una mina de hierro en Argentina en 1995 y otro en una mina de oro en Sudáfrica en 1965 que contribuyó al descubrimiento de los neutrinos atmosféricos. Es por esto que la oportunidad dorada de usar la construcción civil del túnel de Agua Negra no puede ser desperdiciada.

Pero, ¿qué busca un científico en las profundidades que no encuentra en la superficie?

No hay mejor ejemplo que el de la fiesta. La música está a todo volumen, tumultos de gente hablando, algunos gritan, es incluso difícil comunicarte con tus compañeros de mesa. En medio de todo ese desbarajuste, un amigo quiere pasarte un mensaje desde la puerta, pero él solo puede susurrar, ¿cómo haces para escuchar el mensaje? Los científicos se enfrentan a este problema en todo momento: poder identificar un mensaje o una señal muy débil producida por una fuente en medio de una cantidad de ruido ambiental.

En el caso de las investigaciones científicas subterráneas, el ruido que se quiere eliminar es debido a la radiación nuclear y cósmica que puede tener origen local o extraterrestre, incluso de los lugares más remotos del Universo.

 

Diagrama del Consorcio Latinoamericano de Experimentos Subterráneos CLES. 

Diagrama del Consorcio Latinoamericano de Experimentos Subterráneos CLES.

La radiación cósmica está compuesta de partículas subatómicas procedentes del espacio exterior:  del Sol, de eventos catastróficos como supernovas o hipernovas, de agujeros negros supermasivos de galaxias lejanas, entre otros.  En su trayectoria, estas partículas  pasan por la Tierra e impactan permanentemente los átomos de la alta atmósfera o ionósfera produciendo cascadas con miles de millones de más partículas subatómicas o rayos cósmicos atmosféricos. Muchos pierden energía y se absorben en el aire dejando un flujo de millones por metro cuadrado por día que llegan a la superficie. Una vez que llegan al suelo, la roca sólida es capaz de filtrarlos muy efectivamente, dejando un flujo insignificante después de unos cientos de metros de espesor.

El recientemente creado Consorcio Latinoamericano de Experimentos Subterráneos está integrado por científicos visionarios de la región, quienes se plantean como objetivo impulsar el avance de las ciencias hechas en el subsuelo. Por iniciativa del consorcio y junto con investigadores de diversas universidades nace el proyecto ANDES: Agua Negra Deep Experiment Site, (en español: Sitio para experimentos de profundidad en Agua Negra), un complejo de investigaciones subterráneo será edificado dentro del túnel de Agua Negra, cerca del límite entre Argentina y Chile.

Esa ubicación asegura un espesor de roca unos 1750 m, que servirá de magnífico filtro natural a la radiación cósmica , reduciéndola más de un millón de veces en intensidad ¿Recuerdas la fiesta ruidosa y el mensaje de tu amigo que está lejos?, bueno, la inmensa montaña de Agua Negra servirá como gran aparato natural para eliminar el ruido del Universo que nos molesta y no nos deja ver ciertos fenómenos que nos llegan como susurros de regiones muy lejanas del Universo.

Un laboratorio subterráneo multidisciplinario

El complejo de laboratorios ANDES albergará varios experimentos y observatorios de diferentes áreas del conocimiento. Los investigadores planean hacer estudios sobre materia oscura, neutrinos, biología molecular y sísmica. Veamos los detalles.

Detección de materia oscura.

Los astrofísicos manejan una cantidad sobrecogedora de evidencia que apunta o bien a que las teorías gravitacionales existentes requieren modificación o bien que el Universo posee mucha más materia que la observada con telescopios. Este exceso de materia, nada menos que el 85%, se conoce como materia oscura. Sin duda, determinar la naturaleza de la materia oscura es uno de los problemas más importantes en la cosmología moderna y la física subatómica, con grandes consecuencias sobre nuestra comprensión del Universo.

Esta imagen compuesta muestra el cúmulo de galaxias 1E 0657­56, formado después de la colisión de dos grandes conglomerados de galaxias. El gas caliente detectado por el telescopio de rayos X “Chandra”, representado por el color rosado, contiene la mayor parte de la materia ordinaria. Las regiones en azul muestran donde debería estar la mayor parte de la masa según efectos gravitacionales (usando la técnica de los lentes gravitacionales). La mayoría de la materia, en el lado azulado, está claramente separada de la ordinaria (región rosada) y no es observable directamente. La mejor explicación de la que se dispone es que allí hay Materia Oscura. Imagen cortesía: Colaboración Chandra, Universidad de Harvard.

Esta imagen compuesta muestra el cúmulo de galaxias 1E 0657­56, formado después de la colisión de dos grandes conglomerados de galaxias. El gas caliente detectado por el telescopio de rayos X “Chandra”, representado por el color rosado, contiene la mayor parte de la materia ordinaria. Las regiones en azul muestran donde debería estar la mayor parte de la masa según efectos gravitacionales (usando la técnica de los lentes gravitacionales). La mayoría de la materia, en el lado azulado, está claramente separada de la ordinaria (región rosada) y no es observable directamente. La mejor explicación de la que se dispone es que allí hay Materia Oscura. Imagen cortesía: Colaboración Chandra, Universidad de Harvard.

Las observaciones hechas con el telescopio Chandra, lanzado al espacio en 1999, indican que las interacciones de la materia oscura son muy débiles. En general la materia oscura debería estar compuesta de partículas muy estables. La mayor parte de las partículas elementales decaen en otras partículas. Estos decaimientos ocurren en tiempos sumamente cortos, en fracciones de segundos. Mientras que algunas como el protón y el electrón nunca decaen o su vida es tan, pero tan larga que no hemos logrado observar su decaimiento. A este tipo de partículas que no se ven decaer se califican como estables. Observaciones cosmológicas indican que la materia oscura siempre ha estado allí, desde las edades tempranas del Universo, por esto se cree que de existir, la materia oscura es sumamente estable.

Por otro lado, todo apunta a que no pueden ser muy masivas, de lo contrario formarían conglomerados por gravedad y eso no se observa. Los modelos cosmológicos requieren que la materia oscura sea fría o no bariónica. Materia bariónica o los bariones son partículas compuestas de quarks como lo neutrones y protones.

Por todas estas razones detectar materia oscura requiere de un montaje experimental que logre eliminar en gran medida el ruido del fondo cósmico.

El sistema solar en su travesía por la Vía Láctea, en principio, transita un halo de materia oscura. Según los modelos una variación estacional de la señal de materia oscura debería detectarse durante la translación de la Tierra alrededor del Sol. La colaboración científica DAMA/LIBRA, del laboratorio nacional subterráneo del Gran Sasso en Italia, ha reportado haber observado la variación en la señal en el halo de materia oscura. Si bien la señal es extremadamente clara, según revelan los datos, no hay consenso científico en la interpretación. Por lo que se requieren más y mejores experimentos.

Captura de neutrinos

Los neutrinos son partículas subnucleares muy livianas con respecto al resto de las sustancias subatómicas conocidas. No tienen carga eléctrica, de modo que se pueden generar en diferentes regiones del Universo y viajan por el espacio recorriendo miles de millones de años luz sin ser desviados por campos magnéticos, incluso pueden atravesar toda la atmósfera y hasta cientos de kilómetros de roca sólida o agua, sin interactuar con absolutamente nada.

Las muy antipáticas sustancias sólo participan en reacciones nucleares conocidas como electrodébiles, donde intervienen fuerzas de muy corto alcance, estamos hablando de distancias del tamaño de un protón.

En otras palabras, los neutrinos son prácticamente inatrapables, sumamente escurridizos a los montajes experimentales, muy difíciles de desviar y detectar. A causa de todo esto, al eliminar el ruido cósmico en los laboratorios de profundidad, lo único que queda de la materia conocida es justamente eso: los neutrinos.

Gran detector de neutrinos de Daya Bay, EE. UU. Foto de Roy Kaltschmidt, Lawrence Berkeley National Laboratory.

Gran detector de neutrinos de Daya Bay, EE. UU. Foto de Roy Kaltschmidt, Lawrence Berkeley National Laboratory.

En su viaje a la tierra, los neutrinos sufren trastorno de personalidad, esto es, cambian entre los tres tipos o sabores que los clasifican, propiedad que se conoce como oscilación de neutrinos. Este descubrimiento lo debemos principalmente a los profesores Takaaki Kajita and Arthur B. McDonald, a quienes se les otorgó el premio Nobel de física 2015 por su hallazgo. Y es que este comportamiento de los neutrinos no es poca cosa: revela su naturaleza masiva, característica que no está contemplada en los modelos actuales de partículas subatómicas.

El estudio detallado de los neutrinos y de sus oscilaciones es imprescindible para nuestro entendimiento de la naturaleza. Tanto los rayos cósmicos como los neutrinos cuentan la historia de los orígenes de nuestra galaxia, nuestro grupo local y del mismo Universo, por eso es fundamental atraparlos. ANDES albergará una instalación para detectar neutrinos que permitirá a los científicos ahondar en la comprensión de su origen y propiedades.

Daños al ADN

ADN dañado siendo reparado por la enzima ligasa. Imagen de Tom Ellenberger, Washington University School of Medicine in St. Louis.

ADN dañado siendo reparado por la enzima ligasa. Imagen de Tom Ellenberger, Washington University School of Medicine in St. Louis.

La radiación cósmica produce ionización de los átomos y las moléculas y por supuesto que esto tiene efectos en el desarrollo de los seres vivos. La posibilidad de tener un ambiente protegido de la exposición a la radiación permite evaluar su impacto sobre numerosos procesos biológicos.

Por ejemplo, los daños que sufren las moléculas de ADN pueden ser causados tanto por el metabolismo celular como por agentes externos, como los rayos cósmicos. No obstante, se han observado células no expuestas a la radiación ionizante que muestran deterioro. Un laboratorio subterráneo podría ser clave en el estudio riguroso de la influencia de la radiación en el daño y reparación del ADN y de otros procesos metabólicos de las células. Estos experimentos son relevantes en estudios de generación de patologías serias como el cáncer y en el entendimiento de los procesos de envejecimiento celular.

Estudios geológicos

Detalles de zona de subducción, imagen de Wikipedia

Detalles de zona de subducción, imagen de Wikipedia

El laboratorio ANDES quedará ubicado en una zona geológica de subducción, esto es, una zona en la que una placa tectónica de la corteza oceánica se hunde debajo de una placa tectónica de la corteza continental. En este caso la placa oceánica es la de Nazca y la continental es la placa Sudamericana. Este mecanismo de subducción es el que da origen justamente a la cordillera de los Andes. La región del paso de Agua Negra tiene la particularidad de que no tiene volcanes, de modo que es ideal para hacer mediciones geofísicas de bajo ruido sísmico. El plan consistiría en colocar sismógrafos, medidores de campo magnético y gravitacional de alta sensibilidad dentro del túnel, permitiendo una visión única de la actividad sísmica de la región y del estudio de la dinámica de la tectónica de placas.

 

 

Los laboratorios subterráneos no son cosa rara hoy en día.  Existen unos 12 a nivel mundial y hay otros en construcción. Eso sí, casi todos están ubicados el hemisferio norte. En el hemisferio sur hay sólo dos proyectos de construcción de laboratorios subterráneos de profundidad, uno de ellos es el Laboratorio de Física Subterráneo de Stawell en Australia y el segundo es precisamente ANDES.  Aunque de altura, ANDES sería el tercer laboratorio más profundo del mundo, después de Jin Ping en China y el Observatorio de neutrinos de Sudbury en Canadá proporcionando una visión exclusiva del Universo desde América Latina.

Para saber más

  1. En la página web ANDES encontrarás información actualizada en la medida que progresa el proyecto.
  2. Bertou, X., (2013). The ANDES Deep Underground Laboratory, 33rd International Cosmic Ray Conference, Rio de Janeiro, Brasil. The Astroparticle Physics Conference. arXiv:1308.0059 [astro-ph.IM]
  3. Sidelnik, I. (2013). Astroparticles in Latin America: current status and outlook. 10th Latin American Symposium on Nuclear Physics and Applications, Montevideo, Uruguay. arXiv:1407.8117 [astro-ph.IM]

A pocos minutos del pitazo final: Ideas para el 2° tiempo en la creación del MinCyT

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Ignacio Ormazábal

La discusión sobre la necesidad y conformación de un Ministerio de Ciencia y Tecnología (MinCyT) para nuestro país, es un debate que lleva al menos 10 años y ha tenido altos y bajos.

De años en los que se descartaba la utilidad de definir una cartera específica para esta área, pasando por años de conflictividad y movilizaciones por la crisis de la ciencia chilena, entramos al año 2016 con el anuncio presidencial para crear al MinCyT en enero, abriendo la discusión de cómo debería ser este órgano del estado y la necesidad de tener una perspectiva política de largo plazo.

Este debate tiene un punto de inflexión a comienzos de este año, con el ingreso del proyecto de ley (PdeL) que crea el MinCyT a la cámara de senadores. Este punto es clave para entender un cambio de ciclo en el escenario político del desarrollo del conocimiento en Chile, pues nos sitúa en el proceso de transición inédito entre el cierre de un ciclo, determinado por la formación del ministerio como una estructura que sirve de piso político e institucional, y la apertura de otro para impulsar el desarrollo de políticas públicas donde la ciencia y la tecnología sea un aporte real al desarrollo del país.

La reciente aprobación del PdeL en general en la cámara de senadores, se sitúa en un marco temporal complejo, que tiene al menos dos planos de desarrollo y determinan el proceder de los actores de la ciencia.

El primero tiene relación con los tiempos que dura el periodo presidencial y las mayorías relativas en las cámaras de diputados y senadores. El segundo esta dado por los tiempos parlamentarios, en el marco de la discusión y aprobación del proyecto.

Sobre el primer escenario, sabemos que este año está cruzado por las elecciones presidenciales, la renovación de la cámara de diputados y la renovación parcial de la cámara de senadores. El primer temor que emerge de esta situación, es que si hay un cambio de la tendencia política del gobierno, el PdeL al ser propuesta del ejecutivo, pueda ser retirado  para hacerle cambios importantes, lo que significaría un retroceso para las definiciones actuales del MinCyT. De igual forma la modificación de la composición de las cámaras puede cambiar las mayorías actuales agregando dificultades a la aprobación del proyecto.

El segundo escenario está determinado por el procedimiento que está en curso en el Senado, el cual se encuentra saliendo de la discusión general y entrando a la discusión en particular. En esta discusión se espera realizar las últimas indicaciones para pasar a la comisión de hacienda y aprobar el PdeL. Luego de esto, el proyecto pasa a la Cámara de Diputados, donde se repite el proceso que considera el paso por una comisión técnica, para luego discutir lo general, pasar a discutir lo particular y su posterior votación. Aquí yace el segundo temor en el proceso. Considerando que en la cámara del senado hay altas probabilidades de su aprobación, el problema estaría en las dificultades para llegar acuerdo en Cámara de Diputados, debido principalmente a que la derecha puede alinearse en función de las ideas del programa electoral de Piñera, que habla de la creación de un “Nuevo Ministerio de Educación Superior, Ciencia y Tecnología y Superintendencia de Educación Superior”, concretándose el retroceso.

Por otro lado esta dificultad podría agudizarse si se hacen llegar demasiadas indicaciones al proyecto, pues uno de los recursos que se podría utilizar por parte de algunos sectores, es que se necesita tiempo para estudiar todas las indicaciones recibidas. Esto según los tiempos parlamentarios significa dejar el PdeL dormido por un tiempo, siendo el cambio de gobierno una realidad.

Es sabido que el actual PdeL solo pretende definir el marco institucional del sistema. Esto implica que la discusión se centrará en cómo ordenar los organismos del Estado para articular el Sistema Nacional de Ciencia y Tecnología, y las definiciones políticas que determinarán soluciones a los actuales problemas de la ciencia chilena, se discutirán en un segundo proceso.

Esto permite definir, en analogía a un partido de fútbol, un primer y segundo tiempo de este proceso de transición cierre/apertura de ciclo.

El primer tiempo, está a la mitad de su duración. Se caracteriza por los tiempos parlamentarios descritos anteriormente, limitado por las reglas existentes para llevar esta discusión en el poder legislativo y con un plazo ideal de aprobación del proyecto dado por el debate del presupuesto para el año entrante. De esta forma, se pueden dejar listos los fondos necesarios para que el MinCyT comience a funcionar desde  el año 2018.

En el tiempo que queda, las organizaciones de la comunidad científica deben tomar una decisión clave a la hora de plantearse una estrategia para llegar al segundo tiempo con capacidad de juego y siendo titulares en discusiones de largo plazo. Una de ellas esta tiene relación con las indicaciones a realizarse según las  debilidades que se identifican al proyecto.

Estás van desde el reconocimiento efectivo de la diversidad de disciplinas y áreas del conocimiento, mecanismos de resguardo de la Estrategia al momento de definir políticas públicas, formas de Descentralización efectiva y más participación en los distintos niveles del Ministerio, hasta la consideración de los Institutos del Estado, como mejorar las condiciones laborales de los trabajadores de la ciencia y el asegurar un aumento progresivo del presupuesto para la ciencia y la tecnología.

Si consideramos los reglamentos establecidos para dar indicaciones, cualquier modificación que implique, explícita o implícitamente, un aumento del presupuesto asignado será rechazada. Por otra parte cualquier indicación que se haga al proyecto que tenga una discusión más de fondo que la estructura no se aceptara, porque es parte de definiciones políticas que están fuera de este proyecto. Esto implica la elaboración de un piso mínimo de acuerdos factibles de entrar en el proyecto y generar la presión suficiente para que sean consideradas.

En algún momento, a minutos del pitazo final de este primer tiempo, habrá que sopesar dos posiciones. La primera, de ordenar el repliegue con victoria parcial (apoyo crítico a un proyecto con vacíos importantes), o la segunda de rechazar el proyecto asumiendo el costo histórico que significa la posibilidad de que estemos cuatro años más esperando una oportunidad para la creación del MinCyT.

El segundo tiempo tiene dos posibilidades. La pesimista, considerando la no aprobación del proyecto este año, lo que nos pone en un escenario de remontada del marcador bajo condiciones adversas. Esto por la necesidad de instalar nuevamente la creación del MinCyT durante los cuatro años siguientes, con un posible gobierno que se negara hasta las últimas. Por otro lado, la posibilidad optimista dada por la aprobación del proyecto, nos plantea el escenario de definiciones políticas de mediano plazo, en una estructura ministerial en conformación y definiendo el reglamento.

Aquí el desafío radica en la elaboración  de una estrategia que contemple un acuerdo político mayor entre los actores de la ciencia chilena y sus organizaciones, la profundización y documentación de los temas identificados como debilidades y la consolidación de una coordinación mayor en los espacios de incidencia política, como el Consejo de la Sociedad Civil (COSOC) y la demostración de fuerza en las calles.

Esta hoja de ruta, de la mano de la conformación de la comunidad científica como un actor social con vocación de transformación colectiva, allanan el camino de la titularidad para las discusiones políticas de largo aliento y da la oportunidad para ser un aporte al escenario de cambio político en Chile.