Neutrinos

 
Los neutrinos son partículas fundamentales -no pueden descomponerse en otras más pequeñas- que componen la materia; como los quarks y los electrones. De todas las partículas que tienen masa son las más abundantes, tanto que mil billones de ellos, aproximadamente, pasan a través del cuerpo del sorprendido lector en este momento. No se preocupe, apenas interaccionan con los átomos de su cuerpo; tan elusivos son, que un detector de los neutrinos que emite el Sol apenas notaría la diferencia si hiciésemos la medida de noche o de día, o dicho con otras palabras, si estuviésemos enfrente del Sol o con la Tierra situada en medio. Los neutrinos se mueven casi a la velocidad de la luz y pesan tan poco que hasta ahora no se ha pedido medir su masa. Hay tres variedades de neutrinos, que los físicos llaman sabores; singulariza a estas partículas que no adoptan un sabor para permanecer siempre en él, más bien oscilan entre los tres. ¿Dónde hallarlos? Numerosos procesos naturales generan neutrinos: las reacciones nucleares que ocurren en el Sol, la descomposición radiactiva de átomos terrestres y las explosiones supernovas de las estrellas; también los crean las gigantescas máquinas aceleradoras de partículas construidas por los humanos y las centrales nucleares.
Un halo de misterios rodea a estas esquivas partículas. ¿Existe una cuarta variedad -sabor- de los neutrinos, los llamados neutrinos estériles? Algunos experimentos la sugieren. ¿Qué deducciones podemos extraer de la probable existencia -hay señales- de un fondo cósmico de neutrinos? ¿Los neutrinos son su propia antipartícula? Tal propiedad podría influir en la existencia de más materia que antimateria en los primeros momentos del universo. Aclaremos. Existe el fondo cósmico de microondas: fotones de luz que se produjeron durante el primer segundo del universo, mediante la unión de las partículas de materia -protones y electrones- con las de antimateria -antiprotones y antielectrones-. Si hubiese exactamente la misma cantidad de unas y otras, sólo radiación habría en el cosmos; nosotros existimos, así como toda la materia, porque hubo un desequilibrio (uno entre mil millones) entre ambas antes del primer segundo del Big-bang. ¿Por qué el Big-bang no produjo las mismas cantidades de materia que antimateria? No existe una teoría que explique el fenómeno; quizá algunas reacciones, en las que intervienen los neutrinos, procedan de manera más fácil si son partículas de materia que de antimateria.
Misterios ahora que iluminaremos en este siglo.

Células con núcleo

En toda la biosfera sólo existen dos y nada más que dos tipos de células. Las bacterias, y sus hermanas arqueas, primeros seres vivos que aparecieron en el planeta, son seres vivos formados por células carentes de núcleo y mitocondrias. Las plantas, animales y hongos, sus descendientes, también están formados por células, pero diferentes a las anteriores; pues todas ellas contienen un núcleo, que aloja los genes, y varias mitocondrias, que son orgánulos interiores que sirven para respirar. Cabe preguntarse cómo surgió este nuevo tipo celular en la Tierra; y si fue el núcleo o las mitocondrias quienes se formaron primero.
Hace, por lo menos, mil quinientos millones de años aparecieron en nuestro planeta seres cuyas células contenían núcleo y mitocondrias. Estos nuevos seres surgieron de una arquea ancestral que poseía ciertas características: como tener membranas interiores, que podrían ser las antecesoras del núcleo, y tener la capacidad de alimentarse englobando a otras células. Hay pruebas para conjeturar que el núcleo se formó antes que las mitocondrias; porque los análisis genéticos sugieren que los genes relacionados con la formación del núcleo son más antiguos que los genes relacionados con la unión a las mitocondrias. 
Se estima que las mitocondrias se originaron a partir de bacterias englobadas por arqueas ancestrales que, en lugar de ser digeridas, establecieron una relación (simbiosis) con la célula que las englobaba. Con el tiempo, la bacteria englobada, capaz de respirar oxígeno, evolucionó para convertirse en la mitocondria. La aparición de oxígeno en la atmósfera, debido a la actividad de las bacterias sintetizadoras de oxígeno, creó un ambiente favorable para la respiración con oxígeno (aeróbica), mucho más eficiente en la producción de energía que la respiración sin oxígeno (anaeróbica). El nuevo ser, capaz de respirar oxígeno con sus mitocondrias, aprovechó la existencia del oxígeno atmosférico, y la selección natural favoreció a los organismos que vivían con mayor eficiencia energética.
La hipótesis del núcleo primero plantea la posibilidad de que hayan existido en el pasado, y tal vez perduren, seres vivos unicelulares que posean núcleo, pero carezcan de mitocondrias. Los científicos los han encontrado; sin embargo, resulta que la falta de mitocondrias se debe a que las han perdido; lo que no confirma la hipótesis porque la predicción se refiere a la existencia de células que nunca hayan poseído mitocondrias, no a aquellas que las hayan perdido. ¡Hay que continuar buscando!

Constelación de Sagitario

Sagittarius (el arquero) es una constelación del zodíaco, que se encuentra entre las constelaciones Scorpius, al oeste, y Capricornus, al este. Representa a un centauro sosteniendo un arco, cuya flecha apunta hacia donde se supone que está el corazón del escorpión, la estrella Antares; tal disposición muestra que el arquero está dispuesto a disparar al escorpión si éste osa atacar. Bellos mitos de la humanidad adolescente.
Me he fijado en Sagitario porque al oeste de la estrella gamma de esa constelación se encuentra el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea; donde reside la radiofuente Sagitario A*, un agujero negro supermasivo: cuatro millones de masas solares confinados en una esfera de tamaño menor que la órbita de Mercurio.
A los amantes de emociones fuertes les diremos que, en la constelación de Sagitario, también está la estrella WR 104, anodino nombre que nada dirá al inexperto, pero que esconde un posible peligro potencial para nuestro planeta. Todos los días la NASA publica una imagen astronómica  comentada por un astrónomo profesional; en la del tres de junio de 2014 puede observarse al sistema estelar Wolf-Rayet 104 (WR 104) un sistema estelar con forma de rueda de molino cuyo estudio detallado ha permitido descubrir una posible amenaza. Cuando dos estrellas masivas orbitan entre sí expulsan intensos vientos de gas y polvo que crean la rueda de molino que aparece en la imagen mencionada; una de ellas es una estrella Wolf-Rayet, nombre que designa a una estrella masiva en la última etapa de evolución antes de explotar como supernova, suceso que ocurrirá en cualquier momento en el próximo millón de años. Aclaramos que las estrellas Wolf-Rayet son estrellas que fusionan helio o elementos más pesados ​​en su núcleo.
La observación de la espiral de WR 104 nos indica que miramos casi directamente hacia el eje de rotación del sistema estelar, eje a lo largo del cual surgiría un poderoso chorro de radiación si a la explosión supernova le acompañara un estallido de rayos gamma (GRB). Esperemos que la futura supernova WR 104 sea sólo un hermoso espectáculo inofensivo; porque si el haz de rayos gamma alcanzara de lleno a la Tierra, ni la distancia -ocho mil años luz- podría ser suficiente para protegernos. En la actualidad ni la estrella WR 104 ni los estallidos de rayos gamma se entienden lo suficientemente bien como para calificar su nivel de peligrosidad. ¡Paciencia!… y buena suerte a nuestros descendientes.

Siete reinos

En la biosfera hay siete reinos según el Catálogo de la Vida (2015): animales, plantas, hongos, protozoos, algas, bacterias y arqueas. Durante, aproximadamente, un tercio de la historia de la biosfera sólo bacterias y arqueas convivieron en nuestro planeta. A estos dos reinos se incorporaron dos más, los protozoos y las algas, y los cuatro coexistieron durante el segundo tercio; en el último tercio aparecieron el reino animal y el de los hongos; el último, el séptimo reino, el vegetal fue el más tardío.
Curiosos, nos preguntamos ¿la desaparición de alguno de los siete reinos implicaría la extinción de otro? En concreto, ¿cómo afectaría a la flora, fauna y funga la desaparición de bacterias y arqueas? Con las plantas en el ambiente no parece que la fauna y los hongos se extinguiesen, aquélla porque se alimenta de las plantas y éstos porque descomponen la materia vegetal. La pregunta siguiente es más difícil de contestar, al menos para el escritor, ¿podría existir la flora sin bacterias ni arqueas? Porque sólo las bacterias y arqueas son capaces de convertir las moléculas de nitrógeno presentes en la atmósfera en los imprescindibles átomos de nitrógeno de los aminoácidos que forman las proteínas de todos los seres vivos. Y esta consideración me obliga a reconsiderar la pregunta anterior: si la extinción de las bacterias y arqueas conduce a la extinción de la flora, por el mismo argumento, se extinguirían animales, hongos, algas y protozoos.
Guiados por la curiosidad y, fijándonos en los tres reinos con los que estamos más familiarizados, animales, hongos y plantas, nos hacemos la misma pregunta. ¿Qué sucedería si se extinguiese alguno de los tres? La historia de la vida nos indica que fauna y funga vivieron cientos de millones de años en ausencia de flora, unos, alimentándose de algas y protozoos, los otros, descomponiéndolos. ¿Y la flora? ¿Pueden los vegetales existir sin animales ni hongos? Las plantas con flores que requieren animales para su polinización no existirían, tampoco los líquenes, ni las micorrizas, pero existen otras. En cualquier caso tanto la diversidad biológica como su abundancia estaría extremadamente limitadas. Si bien es verdad que la vida animal surgió y se diversificó en un ambiente en el que sólo existían algas y protozoos, además de bacterias, arqueas y hongos, la aparición y evolución de las plantas terrestres fue un acontecimiento crucial que transformó los ecosistemas y permitió la expansión y diversificación de la vida animal.

Estrellas supergigantes

Era verano y contemplaba Deneb, una estrella supergigante blanca en la constelación del Cisne, tan bella como Rígel, típica supergigante blanco-azulada que observo en invierno de la constelación de Orión, e igual de hermosa que otras dos supergigantes, rojas que no blancas: Betelgeuse, también en Orión y Antares en la constelación del Escorpión.
El reino de las estrellas de vida tranquila -más del noventa por ciento de la población estelar- está habitado por estrellas masivas, estrellas de masa intermedia, como el Sol, y estrellas ligeras, las más abundantes. Voy a explorar las primeras. Las estrellas que tienen más de diez masas solares, debido a su gran masa, consumen energía a un ritmo elevado, son por tanto, muy luminosas, un millón de veces más que el Sol; en consecuencia viven poco, pues agotan en pocos millones de años su combustible. Además, cuando el hidrógeno contenido en su núcleo se agota, la estrella cambia de combustible: fusiona sucesivamente helio, carbono, oxígeno y silicio, hasta sintetizar hierro. Durante esa etapa se expande y transforma en supergigante azul, que pierde masa, se expande de nuevo, se enfría y convierte en supergigante roja. No exageran los astrónomos cuando califican de supergigantes rojas a estrellas cuyo tamaño alcanza los centenares de veces el Sol e incluso, alguna, es mil quinientas veces mayor. Además de su color, la temperatura de la superficie estelar diferencia las azules (entre treinta mil y cincuenta mil grados) de las rojas (entre tres mil y cuatro mil). Otro dato apenas nos permite vislumbrar la desmesura de estos astros; mientras que el núcleo de una supergigante alcanza seiscientos millones de grados, las gigantes se quedan en unas decenas de millones. Las estrellas supergigantes suelen acabar su vida explotando como supernovas y dejando como residuo una estrella de neutrones o un agujero negro.
Hipergigantes llaman los astrónomos a las estrellas excepcionalmente grandes y masivas, las más luminosas que existen; es tan rápido el consumo de su masa que apenas viven uno, dos o tres millones de años, un breve suspiro cósmico; explotan como supernovas (o hiperpovas) y dejan como residuo un agujero negro. Excepcionalmente raras mencionamos una, Eta de Carina. Hay un límite superior de masa para las estrellas: una estrella que supera un centenar, aproximado, de masas solares no permanece en equilibrio; la presión de la radiación interna emitida por las reacciones nucleares vence a la fuerza gravitatoria y la estrella expulsa la masa excesiva.

¿Está vivo un virus?

¿Podemos considerar vivo a un cristal? ¿Y a un cristal que, después de crecer, desprendiera trocitos semejantes a él, que también pudieran crecer? ¿Y si, además, algunos de sus átomos vibraran emitiendo y captando ondas electromagnéticas? Podría seguir añadiendo propiedades, tales como que captase energía química del medio, o que respondiese de alguna manera al intercambio de ondas sonoras con otros cristales. Probablemente, en algún momento, deduciríamos que la estructura cristalina estaba viva; pero la conclusión no es válida, porque el ser al que llamamos cristal, en algún momento de la creciente adquisición de complejidad, habría dejado de ser cristal y se habría convertido en un ser de naturaleza distinta, que a falta de otra palabra llamaríamos vivo. Apliquemos el mismo razonamiento a los virus. Si un virus mostrase las capacidades que tiene un ser vivo, como la capacidad para trasladarse de un lugar a otro, claro que estaría vivo; pero considero que un ser tan poco complejo es incapaz de hacerlo. Porque, para calificar como vivo a un ser debe manifestar comportamientos elaborados tale como obtener energía del medio y transformarla, es decir conservarse; tener un control autónomo que le permita relacionarse con el medio y con sus iguales, es decir, autorregularse; y reproducirse, o sea, construir copias de sí mismo. Colijo que, para hacerlo, necesita alcanzar cierto grado de complejidad. Si un virus, una máquina, un cristal u otro ente, cualquiera que sea su composición, posee las tres capacidades citadas no dudaría en calificarlo de vivo; por la misma razón, un ser que no las tenga, aunque esté formado por biomoléculas, no dudo en calificarlo de inerte.
Propongo un ejemplo para resaltar la importancia que atribuyo a la complejidad. ¿Qué capacidades tiene un virus que no posee un prión (molécula de proteína)? ¿Reproducción? Los priones se reproducen: elaboran copias de sí mismos. ¿Control de células? Los priones no sólo controlan células, sino también organismos. Sin embargo, nadie duda de que los priones no están vivos. ¿Por qué los titubeos con los virus? No dudo de la belleza de sus formas... como tampoco dudo de la belleza de las formas de los cristales. ¿Tal vez la observación del parecido entre algunos componentes víricos y las patas animales nos induce a buscar orden donde no hay más que una manifestación de la selección natural? Selección natural que afecta tanto a los seres vivos como a las moléculas y a los seres intermedios... los virus.

Campo eléctrico terrestre

Los físicos tienen una forma harto curiosa de estudiar lo que los demás mortales llamamos gravedad, electricidad y magnetismo. Se refieren a los campos gravitatorios, a los campos magnéticos y a los campos eléctricos; entendiendo que cada uno de ellos es una región del espacio donde un objeto cualquiera siente la gravedad o un imán siente el magnetismo o un objeto con carga eléctrica siente la electricidad. ¿Qué quiere decir el escritor con la palabra “siente”? Que una fuerza gravitatoria o magnética o eléctrica, respectivamente, actúa sobre cada uno de los tres objetos mencionados. Sabemos ya a quien afecta cada uno de los tres campos, nos falta averiguar quienes los crean. Cualquier objeto -grande, mediano o pequeño- que tenga masa crea un campo gravitatorio a su alrededor; cualquier imán -o cuerpo que posea carga eléctrica y se mueva- crea un campo magnético; cualquier objeto que tenga carga eléctrica crea un campo eléctrico. 
¿Y cómo afecta esto a nuestro planeta? El campo gravitatorio terrestre no sólo nos atrae a nosotros, también mantiene nuestra atmósfera; si no hay suficiente gravedad, los gases que constituyen la atmósfera escaparían al espacio, como ha sucedido en la Luna. La gravedad también da forma, esférica, al planeta; y retiene a un satélite, la Luna, girando a su alrededor. El campo magnético terrestre no sólo sirve para mover las brújulas que nos facilitan la orientación, es el escudo que protege a nuestro planeta del viento solar, la corriente de partículas que emite el Sol; y también nos protege de los rayos cósmicos que nos llegan de allende el sistema solar; de no existir tal vez pudiesen vivir las bacterias, pero es dudoso que pudiesen existir animales o plantas en la superficie del planeta.
En el año 2024 un nuevo campo se ha hallado en nuestro planeta. Se probó la existencia de una caída de potencial eléctrico de medio voltio entre los 250 kilómetros y los 768 kilómetros de altura sobre el nivel del mar; significa que existe un campo electrostático planetario, denominado campo ambipolar, generado por la salida de electrones de la ionosfera -capa de la atmósfera- polar al espacio; tal campo impulsa al viento polar y es el origen de los iones de hidrógeno que abundan en la magnetosfera -región externa de la atmósfera-. Falta por averiguar cómo ha afectado a la evolución del planeta la existencia de tal campo eléctrico.

Motores de combustión y baterías

En menos de dos siglos los humanos vamos a convertir, en dióxido de carbono atmosférico, el carbono acumulado en el subsuelo -como petróleo, gas natural o carbón- durante cientos de millones de años. Si queremos minimizar el calentamiento climático global en el que estamos inmersos debemos descarbonizar la economía. Fijémonos en el transporte, responsable de la emisión a la atmósfera de la cuarta parte del dióxido de carbono. Se han encontrado dos posibles soluciones para descarbonizar el transporte: los vehículos eléctricos, movidos por baterías, y los vehículos de combustión, movidos con motores cuyo combustible es el hidrógeno.
Analicemos las ventajas e inconvenientes que presentan unos y otros. Los vehículos eléctricos ya están presentes en las carreteras de la Unión Europea. Los inconvenientes son conocidos: el precio y el largo tiempo que tarda en recargarse la batería; otros argumentos son la escasa abundancia de lugares de recarga y la menor autonomía. Si bien las baterías de litio no tienen futuro, por la limitación de la materia prima; las baterías de grafeno podrán sustituirlas y superar sus prestaciones, pues son capaces de cargar el ochenta por ciento de una batería de cien kWh en ocho minutos, y permiten autonomías de mil kilómetros; desgraciadamente, por ahora, su coste es alto.
La otra posibilidad consiste en mantener los motores de combustión, pero sustituyendo los combustibles fósiles por el hidrógeno, cuya combustión sólo genera agua. Ya conocemos las ventajas de los motores de combustión: rápido repostaje y autonomía. Analicemos sus inconvenientes. En cuanto al rendimiento, los motores eléctricos tienen un rendimiento en torno al noventa por ciento, los mejores motores de combustión no llegan a la mitad: los diésel cerca del cuarenta por ciento, los de gasolina un treinta por ciento, en ese tramo estarían los de hidrógeno. El hidrógeno combustible es un gas poco denso; por ello necesitamos presiones elevadas, setecientas atmósferas, para almacenar cinco kilogramos en un depósito. ¿Cómo se almacena el gas, sea en el depósito del vehículo o en una hidrogenera? Porque, además, es muy difusible, y una fuga de hidrógeno supone un riesgo de incendio, incluso con el vehículo parado. Para un futuro empleo masivo del hidrógeno la seguridad es un requisito fundamental: recuérdese la tragedia del dirigible alemán Hindenburg, que utilizaba hidrógeno para su sustentación. No es un problema menor obtener hidrógeno: porque en la atmósfera no hay. Por todo ello, el coste de estos vehículos es alto.

Misteriosos objetos en el universo joven

Ahora (dirás), ¡oír a las estrellas! ¡Cierto

Perdiste la cordura! Y yo te diré, sin embargo,

Que, para oírlas, muchas veces despierto

Y abro las ventanas, pálido de asombro…

Y conversamos toda la noche, mientras

La Vía láctea, como un palio abierto,

centellea. Y, al salir el sol, nostálgico y lloroso,

aún las busco en el cielo desierto.

Dirás ahora: ¡Alocado amigo!

¿Qué charlas con ellas? ¿Qué sentido

tiene lo que dicen cuando están contigo?

Y yo te diré: ¡Amadlas para entenderlas!

Pues sólo quien ama puede tener un oído

Capaz de oír y comprender a las estrellas.

Tanto los astrónomos profesionales como lo aficionados, quizá de una manera diferente a cómo propone el poeta brasileño Olavo Bilac, aman e intentan comprender las estrellas. Eso pretenden quienes, usando observaciones tomadas con el Telescopio Espacial James Webb, en el año 2024, identificaron tres objetos luminosos y muy rojos cuando el universo tenía el cinco por ciento del tamaño y edad actuales; entre seiscientos y ochocientos millones de años después del Big Bang. Hallaron que tales objetos están repletos de estrellas de cientos de millones de años; en otras palabras, los astrónomos descubrieron muchas estrellas viejas, en un universo joven. También encontraron enormes agujeros negros supermasivos, de cien a mil veces más masivos que el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea y, por si fuera poco, anormales, en lo que se refiere a la radiación que emiten. Estos objetos encajan malamente en los modelos cosmológicos vigentes. La teoría propone que las galaxias y los agujeros negros que tienen en su centro evolucionan y viven juntos a lo largo de miles de millones de años; por eso carece de sentido el descubrimiento de un agujero negro supermasivo adulto viviendo dentro de una galaxia bebé. También dejaron perplejos a los físicos el tamaño, minúsculo, de los objetos recién descubiertos: apenas unos pocos cientos de años luz, aproximadamente mil veces menores que la Vía Láctea; y tienen tantas estrellas como nuestra galaxia, entre diez mil millones y un billón. Imaginemos ahora que comprimimos la Vía Láctea a ese tamaño, mil veces menor: la estrella más cercana a nosotros casi estaría en nuestro sistema solar y, a unos veintiséis años luz, visible en el cielo, estaría el agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea. ¿Se ha percatado ya el sabio lector de la duda que ha penetrado en la mente los expertos?

¿Irradiar alimentos?

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), irradiar alimentos no tiene efectos adversos para la salud; es una técnica eficaz y segura para eliminar patógenos. Desde 1990, se ha estudiado la seguridad toxicológica de los compuestos generados por la rotura inducida por la radiación de los triglicéridos (grasas) presentes en los alimentos: las 2-alquilciclobutanonas (2-ACB), siendo los más detectados la 2-dodecilciclobutanona (2-dDCB) procedente del ácido palmítico y la 2-tetradecilciclobutanona (2-tDCB) del ácido esteárico. Muchos estudios muestran su ausencia de toxicidad genética, sin embargo algunos resultados los contradicen; por lo tanto, continúa la investigación para confirmar su inocuidad. Prueba de la falta de consenso científico es que la normativa varía mucho: en Alemania sólo se permite la irradiación de las hierbas secas, las especias y los condimentos, y sólo a una dosis; en Brasil se permite irradiar todos los alimentos a cualquier dosis.
¿En qué consiste la técnica de irradiación? En exponer los alimentos a radiaciones ionizantes: generalmente electrones procedentes de aceleradores, o rayos X, o rayos gamma procedentes del cobalto sesenta o del cesio ciento treinta y siete radiactivos. Con diferentes dosificaciones: dosis menores de un kGy, entre uno y diez kGy, más de diez kGy. Si al cauto lector le interesa saber si el alimento que va a comer se ha irradiado fíjese en el símbolo internacional para distinguirlo: una planta dentro de un círculo verde, logotipo llamado radura.
Recordemos que las radiaciones ionizantes son las radiaciones cuya energía es capaz de romper las moléculas que forman las células. Existen varios tipos. Las radiaciones alfa, núcleos de átomos de helio procedentes de desintegraciones nucleares, son poco penetrantes: una hoja de papel o la piel nos protege. Las radiaciones beta, electrones o positrones, procedentes de desintegraciones nucleares, son más penetrantes: las detiene una lámina de aluminio. Los rayos gamma y los rayos X, radiaciones electromagnéticas procedentes, respectivamente, de desintegraciones nucleares o de capas externas de los átomos, son penetrantes: se necesita una lámina de plomo para frenarlas. Los neutrones son radiaciones muy penetrantes que rompen los núcleos atómicos; sólo algunos elementos, como el cadmio o el boro, los absorben. Una última aclaración, recuerde el lector aprensivo que quien come un plátano recibe una dosis de radiación ionizante de una décima de microSv, debido al potasio cuarenta radiactivo presente en el exquisito fruto; y que la radiación natural recibida de la Tierra es seis microSv diarios.

Estrellas enanas

La mayoría de las estrellas genera energía de la misma manera: mediante reacciones nucleares en las que el hidrógeno se fusiona para dar helio; un proceso estable que las mantiene emitiendo luz durante miles de millones de años. Ante un tiempo tan desmesurado cabe preguntarse de qué depende la duración de la vida de una estrella: de su masa original, porque cuanta menos masa, menos energía liberan cuando nacen, menor temperatura, menos luminosidad, reacciones nucleares más lentas, mayor vida del astro.
Los astrónomos han observado que la luminosidad de algunas estrellas supera la habitual, sin embargo son más frías. ¿A que se debe la anomalía? A que tienen un enorme tamaño -gigante, supergigante e hipergigante- porque fusionan otros combustibles cuando acaban el hidrógeno. También existen anormalidades en el otro extremo: estrellas cuya luminosidad es menor de la esperada y, no obstante, son más calientes: se trata de pequeñas enanas blancas -así denominadas, aunque muestran varios colores- en las que no se producen reacciones nucleares una vez que se ha acabado el hidrógeno.
El Sol, como estrella de masa intermedia, es una estrella enana amarilla, que se convertirá en gigante roja; y después en nebulosa planetaria que dejará una enana blanca como residuo, transcurridos algo más de una decena de miles de años. Existen estrellas menos masivas, más pequeñas y frías que el Sol, son las enanas rojas, las más abundantes de la galaxia; cuando agotan el hidrógeno -tardan un billón de años en hacerlo- no se convierten en gigantes, sino directamente en enanas blancas.
Me pregunto ahora por el límite inferior de masa necesario para formar una estrella. Si la acumulación de materia que se comprime -inferior al ocho por ciento de la masa del Sol, ochenta veces la masa de Júpiter- no alcanza la temperatura de fusión nuclear del hidrógeno, se convertirá en una enana marrón. Muy abundantes en la galaxia pues existen tantas como estrellas, las enanas marrones -su masa se haya comprendido entre trece y ochenta veces Júpiter- son astros a medio camino entre las estrellas y los planetas; aunque no fusionan hidrógeno brillan (en tonos marrones) debido al calor liberado durante su formación, se van enfriando lentamente y nunca morirán ni se transformarán en otro astro. Se diferencian de un planeta gigante gaseoso, como Júpiter, en que las ha creado la condensación de una nube de gas, mientras que los planetas se originan del material sobrante de una estrella recién formada.

Murciélagos

Sabemos que los animales pequeños, que presentan ritmo cardíaco y metabolismo rápidos, viven menos que los animales grandes con un ritmo cardíaco y un metabolismo lentos; probablemente porque el metabolismo rápido produce más radicales dañinos. Los murciélagos constituyen una excepción, porque viven más que otros mamíferos del mismo tamaño: compárense sus cuarenta años de vida, con los dos años de un roedor de tamaño similar. Sabemos que la tasa metabólica (léase la cantidad de energía que gasta un animal) de los murciélagos volando duplica la de los roedores corriendo de peso semejante; metabolismo tan acelerado dañaría al animal, si los murciélagos no eliminasen los radicales generados. La eliminación tiene un beneficio adicional: destruye los radicales producidos en cualquier inflamación, sea asociada a la edad o a una infección. Los mecanismos antiinflamatorios, incluido la pérdida de genes promotores de la inflamación, permiten a los murciélagos tener una respuesta inmune antiviral perpetuamente activada; respuesta que causaría una inflamación dañina en los demás mamíferos. En concreto, los murciélagos tienen tres interferones alfa, la cuarta parte que nosotros, pero activos siempre, haya o no infección; con otras palabras, están en perenne estado de guerra contra los virus; por esto los murciélagos pueden transportar el virus de la rabia, el Ébola, el coronavirus y otros virus mortales para los demás mamíferos, sin que les afecten. Un sistema inmunitario tan activo no debe extrañarnos que mantenga a los murciélagos libres del cáncer.
Retomemos la longevidad. En los mamíferos, existe una relación simple entre masa corporal y esperanza de vida: a medida que aumenta el tamaño, la longevidad aumenta. Hay excepciones; nosotros vivimos más que otros mamíferos con masa corporal similar y diecinueve especies viven aun más que nosotros, dieciocho de las cuales son murciélagos. Si comparamos ratones, lobos, humanos y murciélagos observaremos que, al envejecer, la respuesta inmunitaria decrece y la actividad metabólica se reduce; hay una diferencia entre los murciélagos y los otros: no aumenta la inflamación a medida que envejecen. Los investigadores han comprobado también que, si bien la actividad genética de los murciélagos cambia a lo largo de su vida, la mayor parte de la diferencia relacionada con la edad se debe al cambio en la actividad de cien genes: los que reparan el ADN y reciclan componentes dañados, y los que detienen la división celular. Hay otra señal adicional: los murciélagos mantienen intactos los extremos de los cromosomas sin que intervenga la enzima telomerasa asociada a esa actividad.

Accidente nuclear

Svetlana Alexiévich, bielorrusa ganadora del premio Nobel del año 2015, no de ciencia sino de literatura, escribió “Voces de Chernóbil. Crónica del futuro”. Podría pensarse que el libro es una tragedia griega, por el medio centenar de testimonios que recoge, testimonios de héroes marcados por su destino fatal, a los que suma las voces de tres coros, voces silenciadas por el gobierno de la antigua Union Soviética. Yerra el erudito lector si espera una catarsis, no la hay, no se trata por tanto de una tragedia: es una elocuente y lúcida descripción de la incompetencia y del dolor.
Algunos datos. El veintiséis de abril de 1986 una explosión destruyó el reactor IV de la central atómica de Chernóbil, a diecisiete kilómetros de la frontera bielorrusa: dos millones cien mil bielorrusos fueron afectados, setecientos mil son niños. Los nazis destruyeron seiscientas diecinueve aldeas bielorrusas, el accidente nuclear, cuatrocientas ochenta y cinco; uno de cada cuatro bielorrusos murió durante la guerra contra los nazis, uno de cada cinco viven en territorio contaminado por la radiactividad. El accidente arrojó a la atmósfera radioisótopos que emitieron cincuenta millones de curios (unidad de radiactividad): el setenta por ciento cayó en Bielorrusia. Antes del accidente había ochenta y dos bielorrusos con cánceres, después del accidente la cifra alcanza seis mil (cada cien mil personas).
Una aclaración y más datos. El cesio ciento treinta y siete y el yodo ciento treinta y uno fueron los isótopos radiactivos más abundantes liberados durante el accidente; la mitad del yodo se desintegra en ocho días, la mitad del cesio tarda treinta años en desintegrarse… y otros treinta años en desintegrarse la mitad de la mitad, y así sucesivamente. En la cuarta parte de Bielorrusia la contaminación debida al cesio radiactivo supera un curio cada kilómetro cuadrado. En una superficie semejante a Galicia, en la que vivían más de ochocientas mil personas, la contaminación con cesio radiactivo supera los cinco curios cada kilómetro cuadrado; en la tercera parte de esta región (casi el setenta por ciento ubicada en Bielorrusia), donde vivía un cuarto de millón de personas, la radiactividad debido al cesio supera el triple del valor anterior. La mortalidad en Bielorrusia ha crecido el veintitrés por ciento y cada año aumenta el número de disfunciones neurológicas y mutaciones genéticas. En las regiones más afectadas la mortalidad supera a la natalidad un veinte por ciento y están enfermas tres de cada diez personas.

Metano y metanógenos

Hace dos mil trescientos millones de años unos microorganismos recién llegados a la Tierra llenaron el aire de oxígeno, sin ellos, sin las cianobacterias, ninguno de nosotros estaría aquí. Alabémoslas. Y también a otros microorganismos casi desconocidos hasta ahora; los que, antes de las cianobacterias, hicieron del planeta un lugar habitable. Nos referimos a los metanógenos, enemigos del oxígeno y moradores de nuestro planeta durante sus primeros dos mil millones de años. Con un Sol mucho más tenue, el metano que sintetizaron causó un efecto invernadero que habría evitado una glaciación.
Cuando se formó la Tierra, la luminosidad del Sol era el setenta por ciento de la actual; no obstante, la primera glaciación tardó mil trescientos millones de años en producirse; colegimos que el planeta estaba más caliente que ahora y que, por tanto, los gases invernadero presentes en la atmósfera debieron calentarlo. ¿Qué gases? Desechado el amoníaco y el dióxido de carbono por pruebas concluyentes, se valoró la influencia del metano, gas que reacciona con el oxígeno y desaparece pronto de la atmósfera. 
Hace tres mil ochocientos millones de años, en ausencia de oxígeno, los primeros microorganismos produjeron metano; aludimos a los metanógenos, que constituyen la mitad de las arqueas conocidas; arqueas que, con las bacterias, evolucionaron del primer ser vivo terrestre. Los metanógenos medran exclusivamente en ambientes carentes de oxígeno; hoy, en los estómagos de los rumiantes, en los campos de arroz y en otros lugares exóticos; pero no siempre fue así: los metanógenos ancestrales crecieron en una atmósfera y unos océanos alimentados por emisiones volcánicas, que proporcionan el hidrógeno y dióxido de carbono con que se nutren.
Los metanógenos produjeron metano suficiente para proteger del frío al planeta; ahora bien, a medida que el efecto invernadero calentaba la superficie terrestre sobrevivían más metanógenos, que prefieren vivir a temperaturas superiores a los cuarenta grados; pero cuanto más metano, más efecto invernadero, mayor temperatura superficial, más metanógenos, más metano… ¿Cómo se detiene el ciclo? La luz solar, en presencia de metano abundante, forma hidrocarburos que se condensan en partículas de polvo y forman nieblas; nieblas que reflejan la luz solar y enfrían el clima.
Así vivieron los metanógenos hasta que la aparición del oxígeno los envenenó; tan vez su desaparición desplomó las temperaturas y produjo la primera glaciación, y quizá otras. Resaltamos que, durante los últimos quinientos millones de años, el metano ya nunca volvió a resultar decisivo para el clima.

Baterías y pilas

Sabemos que la quema de combustibles fósiles o biomasa emiten dióxido de carbono a la atmósfera, gas que empeora el calentamiento global antropogénico en que está envuelto el planeta. Si queremos usar generadores de energía fotovoltaicos o eólicos que sustituyan las combustiones, debemos considerar que la producción y el consumo de la energía pueden no coincidir en el tiempo. ¿Cómo proporcionar energía si no hay viento ni Sol? Necesitamos que el exceso de energía producida pueda guardarse en un almacén para suministrarla cuando se demande. Los embalses de agua son uno de los almacenes de energía más usados, otro, las pilas y baterías; a éstas me voy a referir. Recordemos que en España, no en EE.UU., se utilizan términos diferentes según los dispositivos sean recargables o no: baterías (de ácido-plomo, por ejemplo, usada en la mayoría de los vehículos) se nombran los primeros, pilas (como las alcalinas) se denominan los segundos.
Ya han pasado años desde que, en el 1800, Alessandro Volta comunicó a la Royal Society el invento de la pila que lleva su nombre. Una batería (o pila) eléctrica convierte la energía química en corriente eléctrica, cualquiera que sea su tamaño: miniatura, las presentes en audífonos y relojes, o grande como una habitación, las que proporcionan energía a centrales telefónicas y ordenadores de centros de datos. Su funcionamiento se basa en una reacción química de oxidación-reducción; reacción que tiene dos componentes, uno pierde electrones y el otro los gana, de tal manera que ninguno se consume y ambos pueden retornar a su estado original. Baterías y pilas que se descargan cuando se acoplan al circuito eléctrico externo que necesita energía para funcionar; y se cargan -sólo las baterías- cuando se les aplica una corriente eléctrica externa.
Los coches eléctricos actuales usan baterías. Baterías de litio que contienen un líquido que se solidifica tras múltiples ciclos de carga-descarga; indeseado fenómeno que deteriora su capacidad para almacenar y proporcionar electricidad. Para solucionarlo se están desarrollando baterías de estado sólido, que sustituyen al líquido por un sólido; con ello aumenta su duración, pues no se degradan con los sucesivos ciclos de carga-descarga; además, reducen el tiempo de su recarga y pueden almacenar más energía, o sea, proporcionan más autonomía al vehículo. Dejamos para el futuro las baterías de grafeno, capaces de almacenar mucha más energía (proporcionan mil kilómetros de autonomía) y cuyo tiempo de carga no sobrepasa los ocho minutos.

Cortesía versus grosería

Los miembros de las sociedades de todo el mundo sufren, sufrimos, conductas groseras todos los días. Varios investigadores han hecho unos experimentos psicológicos que nos proporcionan pruebas de que la mala educación afecta a nuestro comportamiento y a nuestra aptitud para resolver problemas. La grosería reduce nuestro rendimiento tanto en el desempeño de tareas rutinarias como en la ejecución de tareas que requieren esfuerzos cognitivos, como resolver acertijos o pensar de forma creativa. Comentamos, siquiera someramente, uno de ellos. Un laboratorio convoca, en dos tandas, a unos voluntarios previamente elegidos para participar en una actividad. Los recibe alguien que se presenta como profesor. A la mitad de los voluntarios les informa amablemente que deben trasladarse a otra sala, y los dirige con cortesía. La otra mitad de participantes reciben otro trato. Se les increpa con acritud: ¿No sabes leer? Hay un cartel a la entrada que avisa que la actividad programada será en otra sala. ¡No te molestaste en mirarlo! Preferiste molestarme, aun viendo que estoy ocupado. Quienes fueron tratados con grosería mostraron un rendimiento inferior en las tareas posteriores que ejecutaron: resolvieron menos adivinanzas y demostraron menos creatividad cuando se les solicitó idear diferentes usos de un objeto. El trato descortés también afectó a su comportamiento: tres cuartas partes de los voluntarios tratados con cortesía ayudaron a una persona desconocida a recoger libros caídos sin que se lo pidieran; menos de un cuarto de los voluntarios que recibieron el trato grosero ofreció su ayuda. El experimento muestra que el impacto de las personas groseras en sus semejantes no es baladí: el trato que reciben las personas influye tanto en su rendimiento intelectual posterior -lo empeora-, como en su comportamiento -disminuye su altruismo-.
Nueve de cada diez víctimas de la grosería se vengan de sus agresores o de su empresa: cierto que las personas tomamos represalias de muchas maneras y  por ello el coste social de la mala educación resulta difícil de cuantificar, sin embargo auguro que es elevado. En el libro “El coste de la mala conducta: cómo la falta de civismo daña su negocio y qué hacer al respecto” (2009), las profesoras Christine Pearson y Christine Porath, usando los recursos que le proporcionan la psicología, pedagogía y criminología, examinan el coste que la descortesía tiene en las empresas y muestran cómo detectarla, eliminarla y crear una cultura de respeto; instan también a los directivos a predicar con el ejemplo.

Encélado

Con el nombre de uno de los gigantes, hijo de la mitológica Gea y de Urano, o de Tártaro, que a falta de aclaración por la madre no está clara la identidad del progenitor, se bautizó a un satélite de Saturno. Este pequeño satélite de quinientos kilómetros, el sexto más grande en tamaño del planeta, es el lugar más prometedor del sistema solar para buscar vida, pues reúne los tres requisitos principales para su existencia: agua líquida, una fuente de energía y los elementos químicos imprescindibles para sintetizar las biomoléculas: carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre. Encélado -argüimos- es la luna más interesante para explorar, Titán, otro satélite de Saturno, y Europa, luna de Júpiter, completan el podio de excelencia.
Encélado orbita alrededor de Saturno, lo que significa que una nave exploradora debe ser autónoma, pues el retraso en las comunicaciones terrestres es de hora y media. Muy lejos del Sol, llegándole cien veces menos radiación solar que a la Tierra, la temperatura de la superficie del satélite, doscientos grados bajo cero, es muy fría: nos hallamos en un pequeño mundo helado que refleja casi toda la luz solar. A falta de grandes cráteres en su superficie, sí se observan géiseres en el polo sur; géiseres que nos indican que debe haber agua líquida; en efecto, bajo la superficie de Encélado existe un océano global de agua líquida entre el hielo de la superficie y el núcleo rocoso, una capa probablemente calentada por numerosas fuentes hidrotermales; océano ubicado a tres o cuatro decenas de kilómetros bajo la superficie, que podría tener diez kilómetros de profundidad. ¿De dónde procede el calor que calienta el agua de los géiseres, tal vez se pregunte el sesudo lector? A las fuerzas de marea, que así se denomina la atracción gravitatoria entre Encélado y Saturno, fuerza que deforma el interior del satélite y libera la energía suficiente como para tener agua líquida en su interior, a pesar de estar tremendamente lejos del Sol.
En el hemisferio sur, el astrónomo también observa en su telescopio estructuras geológicas que llama rayas de tigre, similares a las cordilleras existentes en el centro de los océanos terrestres: son muestras de la actividad geológica del satélite relacionada con el criovulcanismo, no muy diferente al vulcanismo terrestre, con la diferencia que estos volcanes extraterrestres, en vez de expulsar lava, expulsan amoniaco, hidrocarburos y agua.

Alcohol etílico

A lo largo de la historia de nuestra civilización el alcohol ha desempeñado un papel esencial. Durante los últimos milenios, desde que los humanos nos hicimos sedentarios y vivimos en ciudades, las bebidas alcohólicas fueron las bebidas más populares. En un mundo donde el suministro de agua estaba contaminado, el alcohol se ganó con razón el calificativo de agua de vida; porque, hasta la instalación de los sistemas de abastecimiento de agua potable en el siglo XIX, beber agua era peligroso, incluso mortal pues se adquirían enfermedades infecciosas. Las bebidas alcohólicas antiguas debieron tener una graduación inferior a las actuales, en cualquier caso inferiores a 16º (16% de alcohol), concentración máxima que toleran las levaduras fermentadoras; las graduaciones superiores de los licores no se consiguieron hasta alrededor del año 1100 cuando se popularizó la destilación.
Los animales que consumimos frutas, también tomamos frutas fermentadas, en tal caso ingerimos el alcohol generado en la fermentación. Para hacerlo los occidentales disponemos del gen de la enzima que metaboliza el alcohol, la alcohol deshidrogenasa; gen que no tiene la mitad de la población del oriente, no obstante, también tomaban agua potable, debido a su costumbre de beber té preparado con agua hervida. 
¿Alimenta el alcohol? Sí, el alcohol se metaboliza mediante dos enzimas, la alcohol deshidrogenasa convierte el alcohol etílico en acetaldehído y la aldehído deshidrogenasa transforma el acetaldehído en ácido acético; ácido acético que se une al coenzima A ya sea para oxidarse y obtener energía, ya sea para almacenarse como grasa. El paso del etanol a acetaldehído ocurre en tres compartimentos celulares: en el citosol la alcohol deshidrogenasa cataliza la mayor parte; en los peroxisomas la catalasa se ocupa de la cuarta parte; y en los microsomas interviene un citocromo P-450, que también genera como subproducto dañinas especies reactivas de oxígeno.
¿Es patológico el consumo de alcohol? Hay consenso científico de que el consumo de alcohol causa varios tipos de cáncer, y las pruebas indican que cuanto más alcohol se bebe mayor es el riesgo de presentar cáncer. En el año 2009, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) concluyó que el acetaldehído, procedente de la ingestión de bebidas alcohólicas, es carcinógeno para los seres humanos; no sobra añadir que el acetaldehído se disuelve fácilmente en la saliva durante la acción de fumar y que es el carcinógeno más abundante en el humo del tabaco.

El cosmos y su constante

Comprobemos el lúcido escepticismo de un desconocido sabio que vivió hace tres milenios:

“Pero, después de todo, ¿quién sabe? ¿quién podría decir

De donde vino todo y cómo ocurrió la creación?

Los mismos dioses son posteriores a la creación.

Por tanto, ¿quién puede saber realmente de dónde surgió?

¿Dónde tuvo su origen la creación entera?

¿Fue formada por alguien o acaso no lo fue?

Aquel que todo lo contempla desde el más alto cielo,

Sólo él podría saberlo, pero quizá ni siquiera él lo sabe”.

Lo podemos leer en el Rigveda (X, 129), texto hindú escrito entre el año -1500 y el –900, y es el testimonio más antiguo de duda acerca del origen del mundo. Desde esa lejana fecha hasta hoy los humanos algo hemos averiguado. Abandonada la especulación y basándonos en pruebas empíricas hemos ideado un modelo del cosmos, uno de los grandes éxitos científicos de nuestro tiempo, que se aproxima a la realidad. Sospechamos que dos tercios del universo está compuesto por algo misterioso, llamado energía oscura, que obliga al cosmos a expandirse, poco más de un cuarto de materia oscura, también misteriosa, determina la evolución de las galaxias y estructuras cósmicas que observamos, el minúsculo cinco por ciento restante lo componen la materia ordinaria de la que estamos hechos nosotros, los planetas, las estrellas y las galaxias. A pesar de los misterios, todo encaja, ¿o no? Los astrónomos, que quieren poner números a todo, disponen de dos métodos para medir el ritmo de expansión del universo, dato que llaman constante de Hubble. Un tipo de medidas, que parte del universo actual y retrocede hasta fases tempranas, proporciona el valor 74; con otro método, que se inicia en el universo primitivo y va hasta el actual, se obtiene el valor 67. Ambos valores no coinciden, y eso significa que algo falla. ¿Dónde está el error? ¿En las medidas? Se han revisado y parecen ser fiables. ¿Entonces? Los astrónomos reconocen que se hallan en una crisis. Quizá el modelo del universo no sea tan bueno como suponíamos. Tal vez haya partículas en el cosmos que no detectamos: ¿acaso una nueva variedad de neutrinos? O quizás el efecto de la energía oscura cambia con el tiempo. O… ¿quién sabe? Lo apasionante de la naturaleza es que está llena de misterios y la ciencia nos proporciona el método para resolverlos: porque, no cabe duda, los misterios están para ser resueltos.

Bacterias que sintetizan hidrógeno

 
Las necesidades energéticas mundiales crecen exponencialmente, aumenta el dióxido de carbono atmosférico producido por la combustión de hidrocarburos, cambia el clima, se acumulan partículas y moléculas en la atmósfera que deterioran la salud humana y perjudican los ecosistemas; tales fenómenos nos obligan a explotar nuevas fuentes energéticas. El hidrógeno es una de ellas: se trata de un combustible limpio (el agua es el único producto resultante), que posee un rendimiento energético (energía producida por cada unidad de masa) dos coma setenta y cinco veces superior al de los hidrocarburos; y ya se usa en la industria, por lo que su demanda como fuente de energía no es exclusiva. Para suplir las necesidades mundiales es necesario producir hidrógeno de una manera sostenible y económicamente rentable porque su obtención convencional -extracción del metano o hidrocarburos e hidrólisis electroquímica- gasta mucha energía y es cara. 
Es factible extraer el hidrógeno de los compuestos orgánicos, como hacen las bacterias, con o sin ayuda de la luz. Los científicos conocen varias fuentes biológicas productoras del gas hidrógeno: unas algas verdes (Chlamydomonas reinhardtii) descomponen el agua en gas hidrógeno y oxígeno empleando la luz del Sol; las cianobacterias usan la luz solar para producir hidrógeno cuando fijan el nitrógeno del aire; bacterias púrpuras no sulfurosas (Rhodobacter) usan radiación solar y compuestos orgánicos contenidos en materiales de desecho, para producir hidrógeno; bacterias (de la familia Rhodospirillaceae), en la oscuridad, convierten monóxido de carbono en dióxido de carbono y gas hidrógeno; bacterias anaerobias de los géneros Enterobacter, Bacillus y Clostridium usan carbohidratos para producir hidrógeno gaseoso en la oscuridad. Señalemos las humildes operarias de la biosíntesis: dos enzimas presentes en las células; la hidrogenasa cataliza la conversión de iones hidrógeno en hidrógeno gaseoso; y la nitrogenasa cataliza la reducción del nitrógeno atmosférico a amoníaco e hidrógeno gas. Entre los distintos sistemas biológicos de producción del biohidrógeno deben escogerse aquellos que ofrezcan ventajas tales como operar con varios microorganismos y sustratos, realizarse en procesos continuos que permitan controlar las condiciones de la operación para optimizar la producción o integrar la fermentación oscura con la fotofermentación. Y una última consideración, después de la obtención del gas, debemos tener presente que no ha acabado el proceso pues se necesita separar y purificar el biohidrógeno recién formado. En resumen, la obtención de una fuente de energía limpia y el uso de materiales de desecho hacen del hidrógeno una alternativa a las demandas energéticas mundiales.

Estrellas gigantes

Más del noventa por ciento de las estrellas que pueblan la Vía Láctea llevan una vida apacible, consumiendo hidrógeno, su fuente de luminosidad. No es el caso de Arturo en la constelación del Boyero, ni de Capella en la constelación del Auriga, ni de Aldebarán en Tauro, estrellas gigantes, veinticinco, doce y cuarenta y cuatro veces más grandes que el Sol y relativamente cercanas, pues la luz que emiten tarda menos de una vida humana -treinta y seis años, cuarenta y dos y sesenta y cinco, respectivamente-, en llegar a la Tierra. ¿Por qué señalo estas tres estrellas,  que cualquiera puede observar en el cielo nocturno, entre la población estelar? Porque las califico de anormales. Hago un inciso para declarar que, casi sin querer, estoy indagando en el futuro del Sol, que incluye nuestro destino y el porvenir de la Tierra. ¿Qué le sucede a una estrella de masa intermedia -como el Sol-, cuando agota su reserva de combustible? Durante diez mil millones de años, aproximadamente, después de su nacimiento, no ha pasado casi nada: se ha fusionado el hidrógeno interior para dar helio y éste se va acumulando en el centro de la estrella. Después de ese larguísimo tiempo, tanto la luminosidad como el tamaño del Sol, muy lentamente, se han duplicado. Agotado el hidrógeno, la estrella fusiona el helio; en consecuencia, el núcleo se contrae y la envoltura se expande y enfría, el tamaño del Sol se multiplica por cien y su luminosidad por dos mil: el Sol se ha convertido en una gigante; gigante roja que ocupa más de la mitad del cielo, evapora los océanos y funde el plomo que pudiera haber en la superficie de nuestro planeta. La evolución posterior la convertirá en una nebulosa planetaria -el nombre nada tiene que ver con los planetas- en cuyo centro brillará una enana blanca que se irá enfriando lentamente.
No todas las estrellas evolucionan como el Sol; en las estrellas más masivas -cuya masa estelar supera las diez masas solares- otros fenómenos exóticos -entre los que se incluye una probable explosión supernova- ocurrirán en el futuro. Tampoco tiene el mismo comportamiento una estrella menos masiva que el Sol; si su masa no alcanza la mitad de nuestro astro rey la estrella nunca se convertirá en gigante; agotado todo el hidrógeno combustible acabará convertida en una enana blanca compuesta de helio.

¿Los tatuajes aumentan el riesgo de cáncer?

Uno de cada cinco europeos y uno de cada tres norteamericanos se tatúan: de esos datos colegimos que, en el siglo XXI, los tatuajes son populares; además, quienes recurren a esa práctica lo hacen siendo jóvenes, lo que significa que estarán expuestos a los componentes químicos de la tinta del tatuaje durante casi toda su vida; sin embargo, se ignoran sus efectos en la salud a largo plazo. Christel Nielsen, Mats Jerkeman y Anna Saxne Jöud se propusieron averiguar si los tatuajes aumentan el riesgo de linfoma maligno en la población sueca. Aclaremos que el linfoma maligno es un cáncer del sistema linfático: el sistema que nos defiende de las infecciones. En la revista eClinicalMedicine (The Lancet) del 21 de mayo de 2024 los investigadores publicaron los resultados de su labor: “Descubrimos que las personas tatuadas tenían un riesgo veintiuno por ciento mayor de linfoma maligno en comparación con las personas no tatuadas”. “Se necesita urgentemente más investigación epidemiológica para establecer la causalidad”. Sus descubrimientos merecen un comentario. 
Las tintas para tatuajes, mezclas de pigmentos, subproductos de la síntesis de los pigmentos y aditivos, pueden contener aminas aromáticas primarias, hidrocarburos aromáticos policíclicos, arsénico y metales como el cromo, cobalto, plomo o níquel. La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer ha clasificado como cancerígenas un número considerable de sustancias químicas que contienen las tintas para tatuajes.
Los tatuadores inyectan tinta en la dermis mediante punciones. ¿Es inocua tal práctica? Cuando cualquier antígeno -los componentes de las tintas actúan como antígenos- traspasa la piel (la epidermis), los macrófagos transportan el antígeno a los ganglios linfáticos, donde se inicia una respuesta inmunitaria. Se han descrito ganglios linfáticos pigmentados, con depósitos de partículas metálicas y agrandados durante décadas en las personas tatuadas; por lo que cabe especular que los ganglios tienen una ligera inflamación crónica. Los médicos saben que las sustancias químicas cancerígenas afectan a los ganglios linfáticos; y cada vez hay más pruebas de que la alteración inmunitaria -los ganglios linfáticos forman parte del sistema inmunitario- provocada por la exposición a disolventes, retardantes de llama, plaguicidas y tintes para el cabello interviene en la génesis del linfoma maligno. También saben que ha habido un aumento de casos de linfoma maligno que no tiene explicación; urge averiguar si existe una asociación entre tal aumento y algún factor -tal vez los tatuajes- del estilo de vida.

Metalicidad estelar

Atribuir dos significados a una misma palabra puede confundir al más versado de los lectores. Analicemos el significado de un término que, a priori, nos parece diáfano: metal. Los astrónomos usan el término metal para incluir a todos los elementos químicos diferentes del hidrógeno y helio, sean metales o no lo sean; un uso distinto al que le dan los químicos y profanos. Los astrónomos aseguran que estrellas con abundante carbono y el oxígeno -que nadie calificaría de metales- son ricas en metales. ¿Por qué lo hacen? Porque el noventa y ocho por ciento de la materia del universo es hidrógeno y helio; reservan el término metal para el dos por ciento restante.
Ateniéndose a la metalicidad los astrónomos han hallado dos poblaciones de estrellas en el universo, la población I, abundante en metales, a la que pertenece el Sol (cuya composición en masa de hidrógeno, helio y metales es setenta, veintiocho y dos por ciento, respectivamente) y la población II escasa en metales. Los astrónomos sospechan la existencia de una población III de estrellas (que no han observado) cuya metalicidad sea cero; se trataría de las primeras estrellas formadas en el cosmos; porque el hidrógeno y helio fueron los únicos elementos presentes en el espacio durante los primeros millones de años tras el Big-Bang. Deducimos que las primeras estrellas formadas con el gas primigenio (que contenía el setenta y cinco por ciento de hidrógeno y el veinticinco por ciento de helio), previa fusión del hidrógeno y del helio en su núcleo, formarían, también por fusión, átomos de carbono, oxígeno, silicio e hierro; átomos que los vientos solares y las explosiones supernovas esparcirían al medio interestelar; enriqueciéndolo en metales y proporcionando materia para el nacimiento de posteriores generaciones de estrellas. Sospechamos que estas primeras estrellas fueron muy masivas y luminosas; por lo tanto, su tiempo de vida sería muy corto. Deducimos de lo anterior que el medio interestelar del universo joven tenía una metalicidad menor que el actual y, en consecuencia, las generaciones de estrellas viejas tienen metalicidades menores que las generaciones jóvenes. Cabe colegir de todo ello que las estrellas pobres en metales, observables hoy en día, conservan información sobre la composición química del gas que las originó; entendemos que el interés de su estudio es máximo porque nos proporcionan información sobre el Universo primigenio, las primeras estrellas que brillaron en él y las galaxias que lo habitaron.

Lejía: inesperada defensa celular

Si de me baja lira

 tanto pudiese el son que, en un momento,

aplacase la ira 

del animoso viento

y la furia del mar y el movimiento.

Como va a comprobar a continuación el curioso lector ni el viento ni el mar, coléricos protagonistas de este bello poema, desempeñan el papel principal en este escrito, sino los microscópicos macrófagos y los igual de diminutos leucocitos neutrófilos, coléricos también, pero de otra manera porque, buenos defensores de nuestro organismo, estas células del sistema inmunitario, cuando suena la alarma, entran en acción con sañuda violencia; y no hallan mejor modo de matar a las bacterias, virus, hongos o parásitos invasores que rociarlos con lejía. ¿Lejía? Lejía, tal cual, ni más ni menos. No cabe duda que el fenómeno merece una explicación. Las células defensoras mencionadas, los macrófagos y neutrófilos del sistema inmune, sintetizan una enzima de enrevesado nombre, la mieloperoxidasa, cuya acción consiste en hacer que los inofensivos iones cloruro de la sal y las moléculas de peróxido de hidrógeno que hay en las células reaccionen entre sí para dar hipoclorito al que, disuelto en agua, habitualmente damos el nombre de lejía. ¿Por qué esas células muestran tal actividad que, a priori, puede parecernos disparatada? Después de todo, la lejía, usemos mejor su nombre químico el hipoclorito, sabemos que nos daña. La respuesta a la pregunta es inmediata: porque la lejía, como potente oxidante, tiene una acción microbicida, lo que quiere decir que mata a las bacterias o a cualquier agente biológico patógeno que nos haya invadido, lo que no está nada mal. Comprendemos ahora que el hipoclorito contribuya al mecanismo de defensa contra los agentes infecciosos; sin embargo, como seguro que ya ha adivinado el sabio lector, su exceso puede resultar fatal porque perjudica a las células propias. Deducimos de todo ello que el control de la actividad de la enzima mieloperoxidasa (MPO) es crítico porque la excesiva cantidad de hipoclorito sintetizado produce estrés oxidativo; lo que significa que oxida -daña- a biomoléculas esenciales: a los ácidos grasos de las membranas celulares, a los aminoácidos de las enzimas y a las bases nitrogenadas del ADN. No nos debe sorprender que el aumento de la actividad de la enzima MPO se haya observado en procesos patológicos, como las enfermedades infecciosas y las enfermedades inflamatorias; enfermedades comunes cuyo nombre más que enfurecernos nos asusta: artritis reumatoide, leucemias, fibrosis del pulmón, aterosclerosis, cirrosis, hepatitis o cataratas.

Historia del oxígeno atmosférico

El sesudo erudito sabe que las plantas hacen la fotosíntesis para sintetizar sus biomoléculas usando como fuente de energía luz solar y liberando al mismo tiempo oxígeno. ¿Sólo los vegetales hacen la fotosíntesis? No, también las bacterias la hacen; pero sólo algunas son capaces de sintetizar el preciado oxígeno. Las bacterias vivían en la Tierra desde hace cuatro centenares de millones de años, en un ambiente carente de oxígeno, cuando, hace tres mil cuatrocientos millones de años, algunas recurrieron a la radiación solar para adquirir la energía necesaria para vivir. Poseían pigmentos coloreados -bacterioclorofilas- que les proporcionaban color y les permitían absorber rayos infrarrojos -a las bacterias púrpuras (también apellidadas rojas)- y luz visible a las bacterias verdes. Ambas, en vez de liberar el oxígeno del agua, usaron la energía solar para transformar los sulfuros en azufre. Aún hoy podemos encontrarlas, las púrpuras concretamente, en los manantiales sulfurosos o en los lagos donde se acumula el sulfuro de hidrógeno; y nos resultan útiles porque algunas variedades de bacterias púrpuras, que en vez de usar azufre utilizan compuestos tanto inorgánicos como orgánicos, son capaces de convertir los desechos humanos en hidrógeno; gas cuya combustión ahorra energía a nuestras plantas de tratamiento de aguas residuales.
Y las bacterias continuaron evolucionando hasta que el azar seleccionó unas -las cianobacterias- que, además de absorber luz visible, generan oxígeno. Desde hace dos mil cuatrocientos cincuenta millones de años, y durante mucho tiempo, hasta hace ochocientos cincuenta millones de años, la concentración del oxígeno atmosférico fabricado por ellas no sobrepasó el dos o cuatro por ciento. Se superó el quince por ciento hace quinientos treinta y nueve millones de años; y desde esa fecha hasta el presente ha oscilado entre el quince y el treinta y cinco por ciento. Hace cuatrocientos cincuenta millones de años, cuando la concentración de oxígeno atmosférico era el veintiuno por ciento, similar a la actual, aparecieron las plantas terrestres, en consecuencia, aumentó el oxígeno atmosférico; tanto que, en el período Carbonífero, la concentración alcanzó el máximo, sobrepasó el treinta por ciento; en tales condiciones vivieron los insectos gigantes. En la extinción biológica masiva que sucedió hace doscientos cincuenta y dos millones de años el oxígeno también descendió hasta el mínimo (quince por ciento). Desde hace sesenta y seis millones de años hasta el presente, durante la era de los mamíferos, la concentración de oxígeno atmosférico se ha mantenido alrededor del veintiuno por ciento, relativamente estable.

Ciruelas y ácido benzoico

Quienes, además de otras viandas, comemos cereales, frutos secos y frutas deseamos impedir que en nuestros alimentos crezcan los mohos productores de las peligrosísimas micotoxinas; micotoxinas causantes de inmunodeficiencias y cáncer y que, por si no fueran suficiente dañinas, persisten tras el procesado y condimentación de los alimentos. El ácido benzoico y los benzoatos son algunos de los conservantes más usados como aditivos para protegernos de tales hongos. Si añado que, en ciertas circunstancias, el ácido benzoico puede convertirse en el cancerígeno benceno, auguro que el cauto lector deducirá que debe rehuir tales compuestos químicos, sin embargo, las suculentas ciruelas y los no menos deliciosos arándanos contienen ácido benzoico. ¿Tienen motivos para preocuparse quienes paladean tales frutos? Si bien el escritor ha decidido eludir las bebidas a las que se les han añadido benzoatos y ácido ascórbico -sospecha que ambas sustancias, en ciertas condiciones, reaccionan para producir el tóxico benceno- no duda en comer abundantes ciruelas -por motivos estrictamente gastronómicos las prefiere sin condimentar- y satisface su apetito con frutos del bosque, siendo los arándanos, que recoge él mismo a finales de verano, los más degustados. Las ciruelas, además de los melocotones, albaricoques, paraguayos, nectarinas, cerezas y nísperos constituyen la variopinta familia de las drupas, que así llaman los botánicos a las frutas carnosas que tienen hueso -la parte dura- en su interior. ¿La más exquisita? El goloso escritor, incapaz de seleccionar una de ellas por su sabor: le resultan todas exquisitas, ha decidido fijarse en las biomoléculas que contienen y en sus propiedades farmacológicas, para dilucidar si ellas le facilitan la eleccion. Duda ante la que contiene más betacaroteno, precursor de la vitamina A, que distingue por su color amarillo o naranja; pero al final se decanta por la probada eficacia de la capacidad laxante de las ciruelas, reconocida desde antaño. ¿Hay una explicación química a esta propiedad que mucho apreciarán quienes padecen estreñimiento? Por supuesto, varias de las sustancias que contienen facilitan esta cualidad, en concreto, las ciruelas tienen gran cantidad del polisacárido pectina, una fibra soluble y formadora de geles que estimula la producción de heces; la difenil isatina y el sorbitol contribuyen al efecto; y también la cera protectora que recubre estas frutas, la pruina (el polvillo blanco que también tapiza las uvas y arándanos). Por último, no desdeñamos reseñar que las ciruelas también tienen saludables polifenoles antioxidantes, más, cuanto más oscuras son.

Tormenta solar

El Centro de Predicción de Clima Espacial (SWPC) de los Estados Unidos anunció una tormenta geomagnética severa -con una intensidad G4 dentro de una escala de 5- los días diez y once de mayo del año 2024. El Sol ha originado muy pocas tormentas geomagnéticas en el presente ciclo solar, que empezó en el año 2019 y se espera que acabe en el 2033. Aunque manifestaciones del fenómeno, como las auroras boreales en latitudes menores que las habituales, pueden observarse y disfrutarse, no se trata de un fenómeno carente de importancia para la humanidad; pues las tormentas magnéticas pueden dañar las comunicaciones por radio, así como el sistema de posicionamiento global GPS, las centrales eléctricas, las naves espaciales y la navegación por satélite. Y pueden ser excepcionalmente intensas y peligrosas; la tormenta solar más extrema registrada hasta la fecha ocurrió en el año 1859; fue tan intensa que generó auroras boreales visibles en Cuba y otros lugares tropicales; disponemos de pruebas para afirmar que las hubo mucho mayores, incluso un centenar de veces mayores, en los últimos diez mil años.
Una tormenta solar, nombrada también tormenta geomagnética, es un fenómeno generado por el Sol, cuando emite una gran cantidad de partículas y radiación electromagnética que, al llegar a la Tierra, interactúan con su campo magnético. El viento solar, o una eyección de masa coronal (CME), que así se denomina la expulsión de una nube de plasma de la capa más externa del Sol, perturba entonces la capa más externa de la atmósfera  terrestre -la magnetosfera- que actúa como escudo protector del planeta. Sucede entonces que la magnetosfera, cuyo campo magnético desvía la mayor parte de las partículas solares, adquiere la energía del viento solar y, en consecuencia, aumenta el movimiento del plasma que contiene y de la corriente eléctrica en ella.
Todo comienza con una alteración local del campo magnético del Sol -llamada reconexión magnética- que origina una erupción en su superficie; la erupción emite una gran cantidad de radiación electromagnética que abarca todo el espectro radiativo, desde los rayos gamma, pasando por la luz visible, hasta ondas de radio; la gigantesca explosión en el Sol -equivalente a miles de millones de bombas nucleares- expulsa una nube de plasma (CME) que, si el azar dicta que se dirija hacia la Tierra, genera la tormenta geomagnética. Tormenta que notamos los terrestres cuarenta y ocho horas después de la reconexión magnética original.

Inflamación y especias

Uno de los contertulios disertaba sobre los componentes del ginger ale, la bebida gaseosa fabricada con agua mineral, jengibre, azúcar y limón que bebía uno de nosotros. El jengibre nos condujo a la cúrcuma, la guindilla y la pimienta, cuatro vegetales que contienen los compuestos químicos antiinflamatorios más o menos picantes gingerol, curcumina, capsaicina y piperina, respectivamente. Y llegados a este punto alguien preguntó si la inflamación era beneficiosa o perjudicial para el cuerpo humano.
Se trata de un pregunta capciosa; engañosamente fácil porque la contestación no puede ser afirmativa ni negativa; se necesitan argumentos muy precisos y muchos matices. La inflamación no es una enfermedad, sino una respuesta inespecífica del cuerpo frente a las agresiones, respuesta cuyo objetivo consiste en destruir al agente causante de la inflamación y reparar el órgano dañado; se la considera un mecanismo de inmunidad estereotipado, listo para actuar de forma inmediata en cualquier momento. La ambivalencia de la inflamación se debe a que la defensa puede dirigirse tanto hacia los agentes dañinos -externos o internos- como hacia las biomoléculas propias, inofensivas, en este caso lesiona a órganos sanos. Debido a esta ambigüedad los investigadores distinguen la inflamación aguda, temporal, de la crónica, que se mantiene durante semanas o meses. Durante la inflamación aguda, en el área afectada se acumulan leucocitos procedentes de la sangre y se sintetizan sustancias que destruyen al agente dañino y reparan el tejido dañado. Puesto que esta potente defensa puede producir perjuicios debe mantenerse bajo control; por ello, tanto las moléculas causantes de la inflamación como las células inmunitarias que las acompañan se producen sólo mientras persiste el estímulo y tienen vidas cortas; en concreto, los leucocitos se degradan en horas; además, durante la inflamación, se producen sustancias antiinflamatorias para terminar el proceso. Los macrófagos, las células predominantes durante la inflamación crónica, además de producir sustancias capaces de reparar los tejidos orgánicos, disponen de una eficaz artillería de moléculas destructivas contra la invasión de patógenos, armas, sin embargo, de doble filo en el caso de que se dirijan contra los tejidos propios. A diferencia de lo que sucede durante la inflamación aguda, en la que los macrófagos desaparecen tan pronto se elimina la causa, durante la inflamación crónica los macrófagos se acumulan, el daño aumenta y se destruyen los tejidos corporales; y nos referimos enfermedades tan graves como la artritis reumatoide, la gota, la aterosclerosis, la tuberculosis o la fibrosis pulmonar.

Estrellas y magos

Disponemos de espacio vacío, todo el tiempo del mundo y átomos de hidrógeno y helio, ninguna materia más. Imaginémonos magos y sembremos el espacio con grupos -nubes- de átomos; sorprendentemente sólo contemplaríamos cinco, y nada más que cinco, posibles productos diferentes de la siembra, que dependen de la cantidad de materia de la nube original.
Primera posibilidad. La nube atómica colapsa debida a su gravedad; si la masa no llega al ocho por ciento de la masa solar, no hay reacciones nucleares: no se forma una estrella.
Segunda posibilidad: nace una estrella ligera. Al colapsar, debido a la gravedad, la nube libera energía: el gas de átomos se calienta, hay reacciones nucleares, se emite radiación; se establece un equilibrio entre la gravedad, que atrae la materia hacia dentro y la presión del gas y de la radiación que la empuja hacia afuera. Y cuanto más masiva es la estrella, más caliente y luminosa; y cuanto menos, más fría y oscura. Las estrellas ligeras -su masa no supera la mitad de la masa solar- sólo fusionan hidrógeno, ningún otro elemento; se trata de enanas frías que terminarán su vida como enanas blancas. ¡Pero aún no podemos observarlas!, porque su vida -entre veinte y treinta mil millones de años, si tienen un décimo de la masa solar- es superior a la edad actual del universo.
Tercera posibilidad: nace una estrellas de masa intermedia. La estrella, cuya masa está comprendida entre la mitad y el décuplo de la masa solar, fusiona primero el hidrógeno y después el helio; por ello su envoltura se dilata y enfría: se vuelve gigante roja, y a continuación se contrae. Termina su vida como una enana blanca rodeada de una nebulosa planetaria. Diez mil millones de años de tranquilidad esperan a una estrella similar al Sol.
Cuarta posibilidad: nace una estrella masiva. Después de fusionar hidrógeno y helio, la estrella fusiona los elementos menos pesados que el hierro hasta que, cuando la masa del núcleo estelar supera un límite, colapsa, expulsa con violencia las capas externas: aparece una supernova y una estrella de neutrones o un agujero negro. Pocos millones de años duran estas estrellas.
Quinta posibilidad. Cuando la masa de la nube de gas que colapsa supera un límite -en torno a cien masas solares-, no logra establecerse el equilibrio: la estrella naciente expulsa las capas exteriores hasta alcanzar el límite máximo de una estrella masiva normal.

Archivo de "Investigación y ciencia" 1976-2021

 

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