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Vanguardia de la Ciencia

Vanguardia de la Ciencia es un programa de divulgación científica creado por Angel Rodríguez Lozano en 1995. En cada episodio contamos la ciencia con amenidad y rigor para mostrar los avances que se producen en distintas áreas del conocimiento en forma de reportajes, noticias, entrevistas y curiosidades científicas.

Bacterias iridiscentes. El impacto de Chicxulub y el magma bajo el océano. El problema de la mezcla perdida. Origen de la teoría del Big Bang.

Bacterias iridiscentes, Chicxulub, termohalina, Big Bang - Vanguardia de la Ciencia Podcast - CienciEs.com

Hoy ofrecemos en Vanguardia de la Ciencia cuatro interesantes historias de ciencia para compartir con todos vosotros.

Bacterias iridiscentes.

Jorge Laborda habla hoy de la luz y más concretamente de esas irisaciones que a veces nos sorprenden por sus vivos y cambiantes colores, porque científicos del Rino Unido, Holanda y Dinamarca han conseguido crearlas con bacterias.
Flavobacterium es un tipo de bacteria que se agrupa en colonias que producen llamativos colores metálicos, que no provienen de los pigmentos, sino de su estructura interna, que refleja la luz en ciertas longitudes de onda y provoca interferencias entre las distintas frecuencias potenciando unos colores y disminuyendo la intensidad de otros.
Villads Egede Johansen, del Departamento de Química de Cambridge y su equipo llevaron a cabo un estudio sistemático de los genes culpables de esta forma de coloración basada en la estructura de las bacterias y, por extensión, en cualquier otro ser vivo.
Los investigadores consiguieron hacer mutar a las bacterias de manera que cambiaran sus dimensiones y capacidad de movimiento. Al cambiar la geometría de las bacterias y de las colonias, cambiaron las propiedades ópticas de manera que, en lugar de ofrecer el color verde, como sucede en las colonias naturales, obtuvieron todo el rango de colores del arco iris, desde el rojo hasta el azul.
La investigación abre un camino al diseño de comunidades bacterianas capaces de cambiar de color ante estímulos externos, una capacidad que podría aplicarse a múltiples campos, desde los sensores ópticos hasta la elaboración de tejidoscon colores cambiantes.
Referencia:
Johansen et al. Living colors: Genetic manipulation of structural color in bacterial colonies. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1716214115

El impacto de Chicxulub y el magma bajo el océano.

Una investigación realizada por Josef Byrnes y Lef Karlstrom del departamento de Ciencias de la Universidad de Oregón, ha permitido encontrar las huellas de un aumento de las eyecciones de magma en la dorsal Mesoatlántica provocado por las ondas sísmicas generadas tras el impacto de Chicxulub.
Hace 65 millones de años, un asteroide o cometa de entre 10 y 15 km de diámetro impactó en lo que ahora es la península de Yucatán, en México. El impacto abrió un cráter de 180 km de diámetro y provocó una catástrofe a escala planetaria. A pesar de la magnitud del fenómeno, hay científicos que todavía dudan si el acontecimiento fue lo suficientemente potente como para forzar la extinción del 75% de las especies vivas del planeta, incluidos los dinosaurios.
Josef Byrnes y Lef Karlstrom defienden la hipótesis de que el choque provocó ondas sísmicas de una magnitud varios órdenes de magnitud mayores que las de cualquier terremoto conocido. La ondas sísmicas recorrieron la superficie terrestre y provocaron una erupción masiva de magma en las dorsales oceánicas.
Los investigadores han buscado y encontrado las huellas de aquel cataclismo en la dorsal Mesoatlántica, lugar en el que se separan las placas Americanas de las placas Euroasiática y Africana. Utilizando sistemas de radar por satélite han encontrado regiones que contienen una exceso de basalto en el fondo marino cuya edad coincide con el momento de la colisión de Chicxulub. Rosa Lencero y Angel Rodríguez Lozano comentan esta investigación.

Referencia:

Byrnes and Karlstrom. Anomalous K-Pg–aged seafloor attributed to impact-induced mid-ocean ridge magmatism., Sci. Adv. 2018;4: eaao2994 http://advances.sciencemag.org/

El problema de la mezcla perdida.

Manuel Díez Minguito nos invita a visitar ambientes marinos para hablar una investigación sobre la circulación termohalina global. En conjunto la circulación global puede describirse como un flujo del agua que se calienta por el exceso de radiación solar en las zonas cercanas al ecuador y se mueve hacia los polos. En al Atlántico, las aguas cálidas del Golfo de México fluyen hacia el Norte en superficie para luego, en las regiones árticas descienden a las profundidades y volver al Sur.
Esas corrientes son conocidas desde hace tiempo y existe un modelo, desarrollado por el oceanógrafo Walter Munk, que es utilizado por los científicos para estudiar las corrientes oceánicas. El modelo teórico funciona bien pero aún quedan muchas cosas por averiguar. Se sabe bien cómo se comportan las agua superficiales al llegar a las latitudes más frías, así como los lugares donde estas se sumergen para emprender el camino de vuelta, pero no así los lugares donde las aguas afloran de nuevo a la superficie.
El problema que no se conoce muy bien es la rapidez con la que afloran esas aguas. El modelo de Munk propone una velocidad mayor de la que se ha podido medir. Ahora, investigadores del Departmento Ciencias de la Tierra de la Universidad de Cambridge, han utilizado una red de hidrófonos han mapeado la distribución de las corrientes en el Golfo de México y han obtenido resultados que, al menos en la plataforma continental, están en acuerdo con el modelo.
Referencias: Dickinson, A., White, N. J., & Caulfield, C. P. (2017). Spatial variation of diapycnal diffusivity estimated from seismic imaging of internal wave field, Gulf of Mexico. Journal of Geophysical Research: Oceans, 122, 9827–9854. https://doi.org/10.1002/2017JC013352

- Ruddick, B. R. (2018). Seismic oceanography’s failure to flourish: A possible solution. Journal of Geophysical Research: Oceans, 123, 4–7. https://doi.org/10.1002/2017JC013736

¿Cómo nació la teoría del Big Bang y a quién se le ocurrió?

Angel Rodríguez Lozano responde a esta pregunta formulada por una oyente.
La historia comienza a principios del siglo XX, cuando Albert Einstein sorprendió a la comunidad científica con la publicación de dos teorías revolucionarias: Las teorías de la Relatividad. Las ecuaciones contenidas en esas teorías daban una visión novedosa de la Naturaleza; una visión que completaba y corregía la descripción elaborada por otros grandes científicos como Isaac Newton y sus seguidores.
Cuando el Einstein comenzó a investigar las implicaciones cosmológicas de su Teoría General de la Relatividad descubrió que obtenía un resultado extraño e inquietante. De los cálculos se desprendía que el Universo debía estar o contrayéndose o en expansión, y, sin embargo, en aquellos momentos no existía ninguna evidencia experimental de que tal cosa estuviera sucediendo. Consultó a los astrónomos y éstos contestaron que las estrellas observadas, se acercaban o alejaban más o menos al azar en el espacio, vamos, que no se observaba ningún movimiento en conjunto que hiciera sospechar en una contracción o expansión cósmica. Einstein pensó que el resultado se debía a un error de la teoría y modificó las ecuaciones añadiendo un término al que llamó “constante cosmológica” para forzarlas a dar como resultado un Universo estacionario, es decir, estable. La casualidad quiso que el mismo año en el que Einstein mancilló su teoría con el añadido de la constante cosmológica, un astrónomo norteamericano, Vesto Slipher publicara la primera evidencia de la expansión del Universo, aunque ni siquiera el astrónomo se había dado cuenta de ello. En 1917, Slipher fotografió ciertos objetos astronómicos de aspecto lechoso, pensando que se trataba de nubes cósmicas de gas y descubrió algo curioso. Lo mismo que el silbato de un tren que se aleja nos da un sonido más grave, los objetos luminosos que se alejan de nosotros los vemos con una luz más rojiza. Eso fue precisamente lo que Sliper observó, aquellas manchas lechosas mostraban una luz enrojecida, como si estuvieran alejándose de nosotros a toda velocidad.
Lo que Slipher descubrió no dejaba de ser una curiosidad astronómica más. Pero años después, otro astrónomo llamado Edwin Hubble logró descubrir la verdadera esencia de aquellos objetos: no eran nubes de gas sio agrupaciones gigantescas de estrellas. Galaxias enormes que competían en tamaño con la Vía Láctea. Observando ciertas estrellas variables contenidas en esas galaxias logró establecer su distancia y descubrió que se sitúan muy lejos de nosotros y, lo más importante para el tema que nos ocupa, cuanto mayor es su distancia más rápido se alejan. Sin embargo, Hubble no sabía nada de Relatividad y, consciente que hacía falta una teoría que justificara los resultados no llegó a sacar las conclusiones que, más tarde, lo harían famoso.
Los ingredientes de la teoría estaban ahí, pero hacía falta que alguien supiera ver más allá. Miren por donde, la persona que supo conectar los resultados de las observaciones de Hubble no fue una eminencia científica del momento sino un oscuro sacerdote y matemático belga llamado Georges Lemaître. Este hombre, que era hijo de un vidriero de Lovaina y de la hija de un cervecero, a los nueve años había decidido hacerse científico. Era un estudiante brillante que desde el primer momento se sintió atraído por las teorías de la Relatividad de Einstein. Se doctoró en ingeniería civil en 1920, en ese mismo año decidió ingresar en el seminario. Ya como sacerdote, gracias a dos becas de investigación, ingresó en la Universidad de Cambridge, como investigador de astronomía. Así pues, aunque su conexión con la religión era fuerte, su preparación como científico era muy buena, hasta el punto de que en 1927 Lemaitre publicó un artículo en el que desarrollaba la estructura matemática, basada en la Teoría General de la Relatividad, que justificaba la existencia de un Universo en Expansión. Nadie le hizo el menor caso. Incluso Einstein, quien recibió una copia del artículo, dijo: “Sus cálculos son correctos pero su física es abominable”.
Tres años después Lemaître consiguió el reconocimiento como padre de la teoría, pero, para entonces, el matemático belga había ido mucho más allá en sus investigaciones. En 1931 publicó su trabajo con un título muy osado “El átomo primigenio. Una hipótesis del origen del Universo” Para llegar a esa hipótesis, tomó como punto de partida la visión de un Universo plagado de galaxias separadas entre sí por distancias tan enormes, distancias tales, que la luz tardaba millones de años en recorrerlas. Después, como ejercicio mental, invirtió el curso del tiempo. Imaginó entonces que a medida que el tiempo viajaba hacia atrás, las galaxias se iban acercando cada vez más unas a otras. En la mente de Lemaître, La Via Láctea y el resto de la Galaxias se fueron comprimiendo, aplastadas por una inmensa prensa cósmica. Así llegó a la conclusión de que hubo un momento en el que el Universo estuvo concentrado en un espacio reducido, con una densidad enorme, en la que las galaxias, estrellas y planetas mezclaban sus átomos y perdían la identidad hasta formar una masa increíblemente densa de partículas elementales.


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