sábado, 24 de noviembre de 2012

Luces misteriosas: la triboluminiscencia

Una de las tareas más hermosas de los científicos consiste en buscar la explicación de fenómenos naturales, incluso cuando aparentemente resultan inexplicables; fijémonos en dos curiosas observaciones que, en un principio, no deberían guardar relación. Nicolás Monardes, un famoso médico y botánico español del siglo XVI, se fijó en que los porteadores sevillanos que transportaban sacos de azúcar emitían una luz, que notaba en las noches sin luna. Durante el terremoto del quince de agosto de 2007, los habitantes de Lima (Perú), apreciaron fogonazos de colores durante la noche.
¿Hay algún nexo de unión entre el suceso sevillano y el limeño? Quizá la posible explicación de ambos se halle en un inusual fenómeno. La triboluminiscencia consiste en la emisión de luz por algunos materiales debido a su fricción; y se observa cuando, en la oscuridad, se trituran cristales de azúcar o se desmenuzan algunas sales de uranio o de otras sustancias; el color, la intensidad y la duración de los destellos dependen del material. Resulta obvia la explicación del relato de Monardes: no eran los porteadores, sino los cristales de azúcar los que brillaban, cuando eran triturados a lomos del transportador durante el camino; y en cuanto a lo visto por los peruanos: la trituración del cuarzo u otros minerales durante el movimiento causado por el terremoto tal vez causase la luminiscencia nocturna.
Los científicos idearon una teoría para explicar el fenómeno: sospechaban que sólo los materiales cuyos cristales son asimétricos parpadean cuando se les tritura; al dividir el cristal en dos partes, una adquiría cargas positivas, la otra, negativas; la recombinación inmediata de las cargas produce la crepitación del aire y los pequeños relámpagos. Sin embargo algo fallaba porque varios materiales con cristales simétricos también chispeaban. Para explicar la discrepancia Linda M. Sweeting estudió detenidamente el fenómeno: se fijó en unos compuestos concretos y halló que todos los asimétricos brillaban, mientras que sólo la mitad de los simétricos lo hacían, además, un compuesto asimétrico perdió su capacidad de parpadear después de purificado. Infirió que las asimetrías del cristal, creadas por las impurezas, explican la triboluminiscencia. El estudio demuestra que no sólo la estructura cristalina, sino también las impurezas resultan fundamentales para establecer si un material es o no triboluminescente.
Como sin duda habrá comprobado el crítico lector, los científicos han avanzado en la búsqueda de una explicación, pero todavía no comprenden completamente el fenómeno.

sábado, 17 de noviembre de 2012

¿Es posible aprender como en Matrix?

     ¿Cuánta realidad hay en las películas de ciencia ficción? Quienes disfrutamos con la lectura de los libros de Isaac Asimov, Arthur Clarke, Stanislav Lem o Michael Crichton nos hacemos preguntas como ¿es posible introducir conocimientos en nuestro cerebro como hace la máquina de Matrix? ¿Podríamos aprender sin esfuerzo?

     El profesor Takeo Watanabe asegura haber modificado un área cerebral concreta, logrando que una persona mejore su capacidad visual sin ser consciente de ello; dicho con otras palabras, ha introducido conocimientos directamente en el cerebro. El experimento consiste en exponer a individuos a señales visuales capaces de alterar una zona del cerebro muy plástica, conocida como área visual temprana (se localiza en la parte trasera –occipital- del cerebro, donde procesamos las imágenes que proceden del ojo). Las señales se diseñan para que cambien las conexiones neuronales del sujeto receptor y las hagan coincidir con otro patrón; el correspondiente a las conexiones neuronales de otra persona, la poseedora de las habilidades que se quieren aprender. Los investigadores han comprobado que quienes habían recibido los estímulos mejoraron sus habilidades visuales, incluso ignorando el fin del experimento. El aprendizaje visual no es nuevo: quienes trabajan diariamente con animales distinguen caras que para otro sujeto son iguales; lo nuevo consiste en que la visión de algo distinto a las caras permite reconocer las caras mejor. Aclaro que la corteza visual se ha manipulado mediante la tecnología de neuroretroalimentación fMRI decodificado, trabalenguas que significa que ciertos parámetros de la actividad cerebral se modifican usando imágenes por resonancia magnética funcional.

     Los resultados de los experimentos sugieren que podría usarse esta técnica para aprender a tocar el violín sin esfuerzo consciente: tal y como contemplamos en la película Matrix. Tal tecnología plantea interesantes problemas morales: nada que objetar si fuésemos capaces de imprimir en nuestro cerebro las habilidades cerebrales para tocar el violín; pero, ¿qué pasaría si nos introdujeran los parámetros de un asesino? Que no se preocupe el atribulado lector: es precipitado afirmar que los resultados del experimento puedan extrapolarse a las áreas del cerebro cognitivas o motoras. Por el momento los expertos se contentan con soñar que, en el futuro, tal vez aprendamos chino viendo durante unos segundos extrañas imágenes en nuestro ordenador; al fin y al cabo, ya hemos comprobado otras veces que la ciencia ficción puede convertirse en realidad.

sábado, 10 de noviembre de 2012

Los rayos cósmicos


     El aficionado a la ciencia está habituado a leer en los periódicos que los descubrimientos en la física de partículas se deben a experimentos efectuados en grandes máquinas y supone que siempre ha sido así. Se equivoca: durante décadas, y hasta la construcción de los primeros aceleradores, la física de partículas se desarrolló gracias al estudio de los rayos cósmicos. ¿Qué son estos rayos que no se observan directamente, sino que se detecta su choque con las moléculas de la atmósfera?
     Descubiertos en 1912, los rayos cósmicos no son rayos, sino partículas (noventa y ocho de cada cien, núcleos de hidrógeno y de helio) procedentes del espacio extraterrestre. Tienen una energía enorme debido a su elevada velocidad, cercana a la de la luz; para darnos una idea, el rayo cósmico más energético registrado tenía trescientos trillones de electrón-voltios, se trata de la energía equivalente a la que tiene un ladrillo de cinco kilos, que cae desde un metro, en el momento de alcanzar tu pie, amigo lector; pero concentrada en una minúscula partícula subatómica. El Sol emite rayos cósmicos de baja energía, las supernovas los expulsan de energía media. La fuente de los rayos cósmicos de alta energía ha sido un misterio durante mucho tiempo; datos recientes tomados en el observatorio Pierre Auger sugieren que proceden del centro de galaxias cercanas a la nuestra (concretamente, del supercúmulo local, que se halla a menos de ciento cincuenta millones de años-luz), donde probablemente hay agujeros negros activos. Afortunadamente o desgraciadamente, la naturaleza parece que impone una frontera a estos intrépidos viajes: la interacción de los rayos cósmicos con los fotones de la radiación del fondo cósmico de microondas, que rellena el espacio, bloquea la marcha de la mayoría de los rayos cósmicos que poseen una energía superior a un límite (GZK), estimado en sesenta trillones de electrón-voltios.
     Es cierto que los rayos cósmicos ultraenergéticos son raros: el observatorio Pierre Auger sólo ha detectado cuatro en cuatro años; pero también lo es que son cientos de millones de veces más energéticos que cualquier partícula producida por el hombre en los grandes aceleradores, el famoso LHC incluido. Me pregunto entonces ¿por qué los físicos no se arman de paciencia y usan preferentemente los rayos cósmicos en vez de los grandes aceleradores? Al fin y al cabo, las instalaciones son muchísimo más baratas.

sábado, 3 de noviembre de 2012

Contaminación agrícola infravalorada


En el siglo XXI la contaminación del agua por las prácticas agrícolas insostenibles -las habituales- plantea una grave amenaza para la salud humana y de los ecosistemas del planeta que muchos agricultores y gestores públicos infravaloran. La frase parece rotunda; pero refleja la certeza del peligro que atestiguan los expertos en el tema. Tal vez el perspicaz lector lo ignore, pero la mayor fuente de contaminación del agua no son las ciudades ni la industria, sino la agricultura, y los nitratos procedentes de la actividad agrícola son los más habituales contaminantes químicos que pueden detectarse en los acuíferos subterráneos. La agricultura vierte productos químicos sintéticos, materia orgánica, sedimentos y sales en el agua; se trata de una contaminación que afecta a miles de millones de personas y que genera costes de miles de millones de dólares anuales. No, no son las personas, ni las áreas urbanas quienes producen más aguas residuales y materia orgánica que contamina el agua que necesitamos imperiosamente, sino la agricultura y ganadería; actividades que además añaden otros riesgos, no hay más que recordar sus acompañantes: los plaguicidas, nitratos, metales tóxicos y antibióticos perjudiciales para la salud humana. 
El auge de la productividad agrícola mundial, que se inició en la mitad del siglo XX, se logró a través del uso intensivo de plaguicidas y fertilizantes químicos que, si bien es verdad que han conseguido aumentar la producción mundial de alimentos, también amenazan la salud humana y de los ecosistemas. Dos datos nos permiten valorar la amplitud del aumento: desde 1960 el uso global de fertilizantes minerales se ha multiplicado por diez, desde 1970 las ventas mundiales de plaguicidas se han multiplicado por treinta y cinco. La ganadería no se ha quedado atrás en el crecimiento: desde 1970 el número mundial de cabezas de ganado se ha más que triplicado; pero tal intensificación pecuaria ha alumbrado una nueva clase de contaminantes: los antibióticos y hormonas del crecimiento que, a través del agua, viajan desde las granjas a nuestras bebidas o a los ecosistemas. Y la acuicultura, que se ha multiplicado por veinte desde 1980; un nuevo sector que libera excrementos de los peces, antibióticos, piensos sin consumir y fungicidas en las aguas terrestres superficiales. 
¿Que la salud de las personas y de los ecosistemas está amenazada? La forma más eficaz de neutralizar el peligro consiste en limitar la emisión de contaminantes en el origen. ¡No hay otra solución!