2. grafeno

Como escribí aquí, el Premio Nobel de física de este año se otorgó a Geim y Novoselov por el descubrimiento del grafeno. ¿Qué es lo que hace al grafeno tán especial que se merece esta distinción?

El grafeno es una forma cristalina del carbono y uno de los pocos materiales que es bidimensional. Eso quiere decir que es muy fino y que está formado por sólamente un plano de átomos. Parecido a una hoja de papel, se extiende más en el espacio en dos dimensiones que en la tercera dimensión. La existencia de un material bidimensional por si sólo ya fue una noticia recibida con asombro en el mundo científico cuando se creó el grafeno por primera vez en 2004. Esto se debe al hecho de que se había demostrado teoricamente que no debía existir un material bidimensional. Debido a fluctuaciones en su estructura cristalina, resultando en la rúptura de la estructura 2D, cualquier material tan fino debería romperse. Pero para gran sorpresa de todos si resultó estable el grafeno cuando se logró su síntesis. Ya por eso es un material muy curioso, aunque en un principio el interés era más bien académico.

A pesar de su filigrana apariencia - el grafeno es tan fino que apenas absorbe luz y resulta casi transparente - es muy robusto. Es muy dificil romperlo y es 200 veces más fuerte que el acero.

Otra característica del grafeno es que es un buen conductor electrónico. Esto se debe a la organización de electrones en los enlaces químicos que forman los átomos de carbono en el plano. El carbono tiene cuatro electrones que pueden participar en la formación de estos enlaces, pero un átomo de carbono en el grafeno sólamente tiene tres vecinos. Los tres enlaces entre un átomo de carbono y sus vecinos se llaman enlaces σ (sigma) y son muy estables. Pero ya que sólo hay tres vecinos, sólo tres electrones de cada átomo estan fijados a un enlace σ. El cuarto electrón forma un enlace llamado π (pi), pero no sabe muy bien con cual de los tres vecinos. El electrón no se encuentra ni localizado ni fijado a ningún átomo. Son estos electrones en los enlaces π los responsable de la conductividad electrónica del grafeno. Igual que los electrones libres en un metal se mueven sin dificultad y representan los portadores de carga en la conducción electrónica, los electrones π en el grafeno se desplazan facilmente, contribuyendo así a la conducción. Por otra parte, este complejo comportamiento de los electrones en los enlaces σ y π son responsables de la naturaleza plana del grafeno y de su aspecto de panal de miel.

El grafeno cuenta además con una amplia variedad de características excepcionales como una alta conductividad térmica y una multitud de efectos cuánticos interesantes.

¿Tiene aplicaciones prácticas el grafeno? Tal vez en microelectrónica y en microprocesadores como transistores o circuitos integrados, aunque para que esto encuentre camino en la vida cotidiana aún tiene que pasar bastante tiempo. Otra posibilidad es mezclar polvo de grafeno con un plástico corriente. Con poca cantidad de grafeno el plástico aislante se puede transformar en conductor. Y gracias a su transparencia se puede usar como electrodo transparente. Probablemente veremos muchas aplicaciones del grafeno, y ya por eso se merece el Premio Nobel.

Para mi lo más curioso es cómo se logra fabricar el grafeno. No es un método químico muy elaborado, ni se necesitan instrumentos grandes y costosos. En el 2004, Geim y Novoselov usaron cinta adhesiva para pelar láminas de un cristal de grafito. Pegar estas láminas en una superficie de óxido de silicio resulta eventualmente en una lámina de grafeno encima de silicio. Fácil, ¿no?

Para los que buscan información más detallada sobre el grafeno, aquí hay dos textos de Andre Geim y Konstantin Novoselov (de acceso gratuito):
The Rise of Graphen: http://arxiv.org/abs/cond-mat/0702595
Graphene: Status and Prospects: http://arxiv.org/abs/0906.3799

premio nobel de física para el grafeno

Hoy se ha anunciado que el Premio Nobel de Física 2010 se otorga a Andre Geim y Konstantin Novoselov de la Universidad de Manchester por la fabricación de grafeno. En los años 90 los dos consiguieron pelar grafito, el material que se usa como mina en los lápices, en láminas tan finas que al final se redujeron a una sola capa de átomos: el grafeno. Ambas cosas, grafito y grafeno, son formas puras del carbono y solamente este elemento es necesario para su síntesis. Es el material más fino que jamás se ha producido y tiene características físicas y químicas muy especiales. Por ejemplo, aunque no es un metal, es un buen conductor electrónico. También es transparente debido a su pequeño grosor. Realmente es un material excepcional que va a tener un impacto enorme en el desarrollo tecnológico.

Modelo de grafeno: cada bola gris representa un átomo de carbono. Cada átomo está conectado por un enlace químico con tres átomos vecinales, así van formando una red hexagonal.

Es el segundo Premio Nobel que se concede por resultados relacionados con el carbón puro. En el año 1996, el Premio Nobel de química se entregó a Robert Curl, Harold Kroto y Richard Smalley por el descubrimiento de la molécula C₆₀. Se la conoce como el Buckminsterfulereno y consiste en una molécula en forma de balón de fútbol formada por 60 átomos de carbono.
Ya que actualmente hay tanto interés en la investigación de este tipo de materiales basados en carbono, voy a escribir aquí unos artículos sobre ello. En cuatro partes, trataré de explicar cada uno de los estados en que se puede encontrar el carbono:

0. Buckminsterfulereno
1. nanotubos de carbono
2. grafeno
3. grafito y diamante

Aún no estoy del todo seguro en que orden los voy a escribir pero igual empiezo por el número 2 ya que es el más actual. Así que si les interesa, les invito a que vuelvan periódicamente para leer los nuevos artículos.

Aquí una imagen que representa la relación entre el grafeno y los buckminsterfulerenos, los nanotubos de carbono y el grafito. Trozos de grafeno se pueden curvar para amoldar fulerenos, enrrollar para crear nanotubos o apilar para formar grafito. La imagen se encuentra en la publicación The Rise of Graphene de Geim y Novoselov, a la que se puede acceder libremente aquí.

se encuentra el primer planeta en zona de habitabilidad

El agua líquida es una premisa fundamental para la vida tal como la conocemos. Casi cualquier tipo de vida se basa de alguna manera en la presencia de esa molécula que consiste en un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. El 50 % de la masa de nuestro cuerpo humano se debe al agua. Para que se mantenga líquida en un planeta, se requiere una presión atmosférica adecuada y una temperatura media adecuada. Circulando la estrella Gliese 581 se ha encontrado un planeta que puede tener justo los valores adecuados de presión y temperatura para albergar agua líquida, y así uno de los módulos necesarias para la vida. El exoplaneta con nombre planeta G se encuentra en la zona de habitabilidad, que significa, a una distancia de la estrella en que las temperaturas no son ni muy altas ni muy bajas. También tiene una masa parecida a la de la Tierra, posibilitando una atmósfera parecida a la nuestra. Estos dos factores en conjunto significan que puede existir agua liquida en su superficie.

Steven Vogt de la Universidad de California Santa Cruz y sus colaboradores describen aquí el nuevo análisis de sus datos. A lo largo de 11 años acumularon espectros de la estrella Gliese 581, y, comparando estos con los datos adquiridos por otras técnicas, llegan a la conclusión de que existen dos planetas adicionales a los cuatro ya conocidos. Lo interesante es que por primera vez se observa un planeta justo en medio de la zona de habitabilidad. Ya he escrito antes sobre la búsqueda de exoplanetas con el telescopio espacial Kepler: planetas que circulan a otras estrellas y no al Sol. Aunque el Kepler cada vez encuentra mas exoplanetas, estos nuevos resultados se adquirieron con telescopios estacionados en la Tierra, sobre todo con el observatorio W. M. Keck en Hawaii. Se mide con un espectrómetro la radiación emititda por la estrella. Pequeños cambios en la longitud de onda de dicha radiación indican la presencia de planetas. La magnitud del cambio de la longitud de onda depende de la masa del planeta y de su distancia a la estrella.

Imagen: Comparación de las órbitas de Mercurio, Venus y de la Tierra con las del sistema solar de Gliese 581. El sistema de Gliese 581 es mucho más pequeño que nuestro sistema solar. (imagen de Steven Vogt, http://www.ucolick.org/~vogt/)

El planeta G tiene por lo menos tres veces la masa de la Tierra. Es bastante para atrapar gas en su superficie y crear una atmósfera. La Luna, en comparación, no tiene atmósfera debido a su pequeña masa, un sexto la de la Tierra. Un año en el planeta G sólo tiene 37 días y la distancia a su sol es aproximadamente un sexto de la del Sol a la Tierra. En nuestro sistema solar esto significaría temperaturas muy altas en su superficie. Pero Gliese 581 es una enana roja, menos brillante y más fría que el Sol. Las temperaturas en planeta G pueden ser parecidas a las nuestras. También es curioso que no existan los días. Tal como siempre vemos la misma cara de la Luna desde la Tierra, el planeta G siempre muestra el mismo lado hacia Gliese 581. Así en un lado siempre es de día mientras en el otro gobierna una oscuridad perpetua.

Claro que los resultados no confirman la presencia de agua líquida en el planeta. Lo único que permiten decir es que hay cierta probabilidad de que exista en su superficie. Y con el agua, la vida extraterrestre se convierte en una posibilidad real.

Steven S. Vogt, R. Paul Butler, Eugenio J. Rivera, Nader Haghighipour, Gregory W. Henry, & Michael H. Williamson (2010). The Lick-Carnegie Exoplanet Survey: A 3.1 M_Earth Planet in the Habitable Zone of the Nearby M3V Star Gliese 581 arXiv arXiv: 1009.5733v1

20 rotaciones para resolver el cubo de Rubik, y Google ayuda a demostrarlo

El cubo de Rubik vió la luz por primera vez en los años 70. Desde entonces una comunidad de científicos y aficionados busca el número mínimo de rotaciones que es necesario hacer para llegar desde cualquier posición inicial a la posición con todos los colores ordenados. Este número mínimo se llama el número de Dios. Y resulta que es 20. En ningún caso se necesitan más de 20 rotaciones.

La demostración de este resultado no es un montón de formulas matemáticas sino un programa de ordenador que ha solucionado todas las posibilidades iniciales del cubo. Como se afirma en la página web cube20.org, la página oficial del proyecto, un ordenador corriente tardaría unos 35 años en calcular todas las soluciones, mucho tiempo para estar esperando. Y aquí entra Google quien donó tiempo libre de sus ordenadores para el cálculo, reduciendo su tiempo a unas semanas.

En principio existen 43.252.003.274.489.856.000 posiciones diferentes del cubo. Pero algunas de estas son equivalentes en el sentido de que su solución es muy parecida. Por ejemplo, una posición inicial se transforma en otra girando el cubo por 90 grados, sin rotar ninguna de sus piezas. Aunque a primera vista parece otro problema, la solución es la misma. De esta manera y con otros trucos pudieron reducir el número de posiciones iniciales a 55.882.296, acortando el tiempo de computación tremendamente. La gran mayoría de las posiciones iniciales se pueden resolver en menos de 20 rotaciones, algunas en 20, pero no existe ninguna posición que requiera más de 20.

La búsqueda del número de Dios para el cubo de Rubik ha llegado a su fin. 30 años, mucho cavilar y una gran capacidad computacional fueron necesarias para encontrarlo.

plegamiento de proteínas como juego online

Algunos de nosotros pasamos bastante tiempo jugando con el ordenador. Esto unido a la capacidad humana de resolver rompecabezas se pude utilizar para ayudar a la ciencia: en la página web fold.it, el plegamiento de proteínas se ha convertido en un juego, en el cual la mayor puntuación corresponde al estado de menor energía de la proteína. El jugador que encuentra la estructura que se acerca más a su estructura óptima de la proteína se lleva la mayoría de los puntos y así gana. Ya hay muchos que están jugando, y todos ellos ahora son coautores de una publicación reciente en la revista Nature describiendo el juego científico online Foldit.

Las proteínas son biomoléculas vitales que sostienen el funcionamiento de todos los organismos. Enzimas y hormonas, por ejemplo, pertenecen al grupo de las proteínas. La hemoglobina, la parte de la sangre que transporta el oxígeno también lo es, tal como el colágeno. La función de una proteína en un organismo como nuestro cuerpo depende de su forma y su estructura. Esta estructura suele ser bastante complicada y difícil de predecir. Pero sin conocer la estructura, no se pude saber cómo funciona la biomolécula. De ahí el interés en resolver la estructura de una proteína. Saber cómo predecir una estructura, por ejemplo, puede ser útil en el desarrollo y síntesis de nuevos medicamentos.

En los últimos años, el uso de ordenadores se ha hecho muy popular para estudiar proteínas y su estructura. Se da a un programa como base una estructura de una proteína y este intenta, basándose en varias reglas químico-físicas, buscar otra estructura mejor. Es un proceso lento y no siempre da resultados satisfactorios. Como alternativa, un grupo de biólogos moleculares se aprovecha de nuestra afinidad hacia los juegos y nuestra capacidad de resolver puzles. En el juego Foldit, el jugador se ve confrontado con la estructura de una proteína y tiene que buscar otra estructura mejor. Doblando, plegando, rotando y por medio de otros movimientos de partes de la molécula se obtienen varias estructuras de la proteína de energías diferentes. La mayor puntuación corresponde a la mejor estructura, o sea a la de menor energía.

Resulta que en muchos casos los jugadores encontraron estructuras mejores que los programas del ordenador. A veces, para llegar a una nueva estructura de más baja energía, hay que pasar por unas estructuras de muy altas energías. Para un jugador humano esto no significa ningún problema si el cree que la estructura a donde quiere llegar va a tener una energía menor que la inicial. Estos tipos de software, por otro lado, no están programados para pasar por estructuras de altas energías. Esto les prohíbe hacer mayores cambios en la estructura y así encontrar la estructura óptima.

Foldit es un prototipo de cómo se puede utilizar la tremenda capacidad humana para la ciencia y el progreso. Aparte del científico experto que trabaja en universidades y otros instituciones de investigación, se forma una clase de científico ciudadano, el aficionado interesado que contribuye en lo que puede. Jugando, pero a la vez aprendiendo, apoya y aporta en el proceso de la investigación. Concluyen los autores: "Nuestros resultados indican que el progreso científico es posible si se puede canalizar, aunque sea una pequeña fracción de la energía que se gasta en jugar juegos de ordenador, para descubrimientos científicos."

Cooper S, Khatib F, Treuille A, Barbero J, Lee J, Beenen M, Leaver-Fay A, Baker D, Popović Z, & Players F (2010). Predicting protein structures with a multiplayer online game. Nature, 466 (7307), 756-60 PMID: 20686574

la cara oculta de la luna

El Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) lleva un año orbitando la Luna. Es un satélite que saca imágenes de la superficie de la Luna y, entre otras cosas, mide su temperatura. Ya se pueden encontrar las primeras imágenes en la página web de la NASA:

Encontraron un sitio en el fondo del cráter Hermite donde sólo hace -248 °C, que parece ser la temperatura más baja jamás medida en nuestro sistema solar:

Credit: NASA/Goddard/University of California, Los Angeles

También sacaron imágenes del lado de la Luna que nunca se ve desde la Tierra. En esta imagen, el color indica la elevación/depresión de la superficie lunar. Rojo significa alto, azul bajo. El punto más alto se eleva más de 6.000 metros y el punto más bajo está 6.000 metros por debajo de la superficie. En comparación, y debido a sus diámetros diferentes, una montaña de 6.000 metros en la Luna equivaldría a una de 22.000 metros en la Tierra. El Monte Everest sólo mide cerca de 9.000 metros.

Credit: NASA/Goddard

Las montañas en la Luna no se formaron por movimiento tectónico como en la Tierra, un proceso que tarda millones de años. En la Luna, los impactos de asteroides mueven tal cantidad de tierra, en solamente unos segundos, como para formar picos y elevaciones que no tienen nada que envidiar a los montes en la Tierra.

Credit: NASA/Goddard/Arizona State University

Por otro lado, el LRO observó el lugar de aterrizaje del Apollo 11 donde los astronautas Neil Armstrong and Buzz Aldrin fueron los primeros humanos que pisaron suelo extraterrestre. Se ve el sitio del desembarco donde una parte del módulo de aterrizaje se quedó atrás. También se ven las pisadas de los astronautas y algunos restos de su equipo.

Credit: NASA/Goddard/Arizona State University

el tamaño del protón

El protón es una partícula minúscula que junto con el neutrón forman el núcleo de los átomos. Resulta que estos protones son más pequeños de lo que se pensaba. Nuevas medidas del Instituto Paul Scherrer en Suiza dan como radio del protón un valor de 0,84184 femtómetros (un femtómetro equivale a una milbillónesima parte de un metro), un 4% más pequeño que los valores medidos anteriores. (Para comparar, el grosor de una hoja de papel en relación con el radio de la Tierra da lo mismo que el radio del protón en relación con el grosor de la misma hoja.) No parece mucho pero tiene consecuencias importantes para la física. Ya se pueden imaginar lo tremendamente difícil que es medir el tamaño de algo tan minúsculo.

El experimento para calcular el radio consistió en un gas de hidrógeno en el cual se intercambiaron los electrones de los átomos por muones. Un muón es una partícula muy parecida al electrón pero 200 veces más pesada. Lo importante aquí es que tienen exactamente la mísma carga. Resulta que puede adquirir el sitio del electrón (expulsando este) en un átomo de hidrógeno que está estabilizado por la interacción electroestatica entre el núcleo de carga positiva y el muón con carga negativa. Debido al peso mayor, las órbitas del muón - su manera de moverse en el átomo - se ven alteradas en comparación con el electrón. Y este cambio en el movimiento facilitió una medida tan exacta.


En un átomo excitado, el muón se encuentra en una órbita con mayor energía que en su órbita fundamental, su estado preferido. Eventualmente decae, esto significa que el muón se pase de la órbita alta a la baja, expulsando por el camino un fotón. La energía de este fotón tiene la misma energía que la diferencia de los dos niveles. Además, la energía es característica para el sistema protón-muón y depende del radio del protón. Al detectar la energía de estos fotones los investigadores pudieron calcular el radio del protón, que resultó ser más pequeño de lo que habían esperado.

Aunque una diferencia de sólo 4 por ciento de las medidas anteriores parece poco, tiene implicaciones para la física. Por desgracia, hasta los mismos cientificos desconocen el origen de esta discrepanica. Puede que las teorías usadas no resulten ya lo suficientemente exactas y necesiten nueva adaptación. O que no se acabe por entender completamente la naturaleza del muón y su manera de interactuar con el protón. Este es uno de esos casos en donde un experimento deja más prequntas por contestar de las que inicialmente se querían resolver.

Pohl, R., Antognini, A., Nez, F., Amaro, F., Biraben, F., Cardoso, J., Covita, D., Dax, A., Dhawan, S., Fernandes, L., Giesen, A., Graf, T., Hänsch, T., Indelicato, P., Julien, L., Kao, C., Knowles, P., Le Bigot, E., Liu, Y., Lopes, J., Ludhova, L., Monteiro, C., Mulhauser, F., Nebel, T., Rabinowitz, P., dos Santos, J., Schaller, L., Schuhmann, K., Schwob, C., Taqqu, D., Veloso, J., & Kottmann, F. (2010). The size of the proton Nature, 466 (7303), 213-216 DOI: 10.1038/nature09250

muerte en pompeya

En el año 79 d.C., una erupción del vulcán Vesubio arrasó por completo el pueblo romano de Pompeya. Cientos de personas murieron en consecuencia, dejando atrás un pueblo destrozado y cubierto por las cenizas.

Parece que hasta ahora había cierta controversia sobre cuales exactamente fueron las causas de la muerte, sobre todo teniendo en cuenta las posturas en que se encontraron a las víctimas.

imagen: Vesubio con ruinas de Pompeya (wikipedia)

Todos los cuerpos estaban cubiertos de ceniza. Algunos se conservaron en posturas que parecen imágenes congeladas de la vida normal, otros durmiendo y otros en posturas que denotan una lucha de agonía.

En la explosión de un volcán, la erupción esta acompañada por una mezcla de gas, ceniza y rocas que se dispersa alrededor de la montaña a gran velocidad. Es en esta mezcla en donde hay que buscar la razón de las muertes y las posturas tan particulares en que quedaron los cuerpos. Entre las posibles causas de las muertes destacan asfixia por falta de oxígeno en el humo, una posible onda de presión alta con bastante potencia como para destruir edificios, o gases tóxicos que conllevan una muerte lenta.

Una alternativa ofrecen Giuseppe Mastrolorenzo, Pierpaolo Petrone, Lucía Pappalardo y Fabio Guarino en su publicación  Lethal Thermal Impact at Periphery of Pyroclastic Surges: Evidences at Pompeii. Llegan a la conclusión de que probablemente los habitantes de Pompeya murieron por temperaturas altas de entre 250 °C y 300 °C con un tiempo de exposición de sólo unos pocos minutos. Así que posiblemente fueron sorprendidos por la avalancha caliente de ceniza sin tiempo ni para buscar refugio o, ni tan siquiera, para cambiar de postura.

Esta explicación concuerda con las posturas de los cadáveres (ver imagen a la derecha, crédito: PLoS ONE). La fuerza de la avalancha no fue suficiente para romper sus cuerpos, excluyéndose entonces esa posibilidad. La asfixia es un proceso lento, igual que la muerte por intoxicación, causas que se contradicen con las posturas encontradas que parecen estatuas capturando movimiento. La exposición de un cuerpo humano a temperaturas relativamenta altas, por otro lado, explicaría porque se encuentraron los restos humanos en tan buen estado.

Y de esta manera quedan aclaradas las muertes en Pompeya.

Mastrolorenzo, G., Petrone, P., Pappalardo, L., & Guarino, F. (2010). Lethal Thermal Impact at Periphery of Pyroclastic Surges: Evidences at Pompeii PLoS ONE, 5 (6) DOI: 10.1371/journal.pone.0011127

condensado de Bose Einstein en caída libre

En principio, no se le ocurriría a ningún investigador tirar uno de sus instrumentos de trabajo al suelo. Normalmente los científicos que hacen experimentos cuidan mucho sus instrumentos y aparatos. Y es porque estos suelen ser muy sensibles y caros. Sin embargo, desde la punta de una torre alta dejaron caer un instrumento que normalmente está fijo en un laboratorio y que se usa para generar condensados de Bose Einstein. Lo dejaron caer 146 metros.

Un condensado de Bose Einstein es un estado de la materia en el cual todos los átomos tienen la misma energía a una temperatura muy baja. Es un gas tán frio que todos su átomos actúan como una sola partícula. Este estado de la materia sólo se puede explicar con la ayuda de la mecánica cuántica y no tiene análogo en la física clásica. Ahora bien, generar este estado de la materia resulta bastante complicado. En este caso particular los científicos alrededor de Theodor Hänsch utilizaron átomos de rubidio y consiguieron enfriar un gas hecho por dichos átomos a menos de -273 °C, muy próximo al cero absouto de la temperatura. Luego atraparon 10.000 átomos en un campo magnético con ayuda de láseres. Justo estos átomos formaron el condensado de Bose Einstein. En comparación: un vaso vacío contiene 10²¹ partículas de aire , un 1 con 21 ceros. O sea, muchos más.

Se tomaron la molestia de adaptar el instrumento para poder tirarlo casi 150 metros y así poder observar el efecto de la ingravidez sobre los átomos. En un laboratorio la gravedad siempre influye qualquier medida. En caída libre, en cambio, los átomos no sienten el campo gravitatorio. Ya que el instrumento en el laboratoria resultaba bastante aparatoso, los científicos tuvieron que minimizarlo entero: cámara de vacio en la cual se produce el condensado de Bose Einstein con sus bombas necesarias, láseres, electrónica y baterías, etc. Ahora todo cabe en un cilindro de dos metros de altura y un diámetro de unos 80 cm. En la siguiente gráfica se ve la torre y la cápsula:

imagen: Science

También existe un vídeo de una de las caídas de la cápsula. Al final entra en un envase lleno de bolas de plástico para suavizar el impacto. Este frenado desacelera la cápsula con una equivalencia de 50 veces la aceleración gravitatoria de la tierra.

Aunque los resultados presentados en la publicación no son nada revolucionarios, el experimento parece prometedor. Probando los efectos de la gravedad sobre sistemas cuánticos como el condensado de Bose Einstein se puede esclarecer la frontera que aún existe entre la mecánica cuántica y la teoría general de la relatividad.

Más: Universidad de Humboldt Berlín y

T.v. Zoest, N. Gaaloul, Y. Singh, H. Ahlers, W. Herr, S. T. Seidel, W. Ertmer, E. Rasel, M. Eckart, E. Kajari, S. Arnold, G. Nandi, W. P. Schleich, R. Walser, A. Vogel, K. Sengstock, K. Bongs, W. Lewoczko-Adamczyk, M. Schiemangk, T. Schuldt, A. Peters, T. Könemann, H. Müntinga, C. Lämmerzahl, H. Dittus, T. Steinmetz, T. W. Hänsch, J. Reichel, Bose-Einstein Condensation in Microgravity, Science, June 18, 2010

el mapa de la vida

Para los lectores que quieran más información sobre la entrada de la célula artificial, en la página web de El Mundo hay un especial interesante sobre el genoma llamado "El mapa de la vida". El décimo aniversario de la secuenciación del genoma humano es el origen de dicho artículo que contiene gráficos, imágenes e interesante información de trasfondo.

Aquí esta: http://www.elmundo.es/ciencia/genoma/index.html

los exoplanetas de Kepler

Cuantos planetas hay? Hasta ahora se han detectado varios planetas extrasolares, llamados exoplanetas, planetas fuera de nuestro sistema solar. La cuenta de principios de junio de 2010 es de 461 según la página web exoplanet.eu. Pero esta cuenta subió dramáticamente el 14 de junio, cuando la NASA anunció los primeros resultados del telescopio espacial Kepler. Identificaron 706 candidatos nuevos. Y esto únicamente son los datos de los primeros 43 días de observación. Como se puede ver, este número es bastante mas grande que todos los exoplanetas que se ha encontrado a lo largo de los ultimos 15 años, desde que se encontró el primero en 1995.

Telescopio Kepler y zona de observación (field of view). Credit: NASA/JPL

El telescopio Kepler es parecido al telescopio Hubble: flotando fuera de la atmósfera de la Tierra tiene una vista extraordinaria a las estrellas. La ventaja es que no hay nubes, ni mal tiempo, ni alteraciones atmosféricas. Detecta a candidatos exoplanetas midiendo la luminosidad de las estrellas. Si esa luminosidad está variando periódicamente, posiblemente hay planetas circulando la estrella, quitando algo de la luz que llega al telescopio cuando pasa por delante de la estrella.

Curvas de luz en un tránsito (transit light curves): cuando un planeta pasa por delante de una estrella, la luminosidad (flux) disminuye. Credit: NASA/Kepler Mission

El Kepler apunta todo el tiempo a una región en la misma constelación, Cygnus-Lyra, y no tiene la capacidad de cambiar su zona de observación. Pero hay bastantes estrellas en esa constelación como para estar ocupado por mucho tiempo.

La meta última es encontrar exoplanetas habitables. Para eso deben de cumplirse varias condiciones. La estrella tiene que ser parecida al Sol, el exoplaneta de tamaño parecido a la Tierra y debe darse una distancia planeta-estrella similar a la que existe entre Sol y Tierra. Solamente así se puede garantizar que exista agua, la base de toda vida tal y como la conocemos.

El telescopio Kepler se va a quedar midiendo por lo menos 3 años y medio, si no más. Queda mucho tiempo para encontrar muchos más exoplanetas. Tal vez algunos parecidos a la Tierra, y por lo tanto, con posibilidades de albergar vida.

Más información: NASA y Kepler mission site

célula artificial

Hace un par de semanas, científicos del J. Craig Venter Intstitute publicaron las instrucciones para sintetizar lo que denominaron como una célula artificial tras quince años de trabajo.

En realidad no toda la célula fue creada en su laboratorio. Se utilizó una célula ya existente en la cual se implantó un nuevo genoma (el ADN que codifica toda la información importante sobre la célula). Luego esta célula con el genoma artificial se reprodujo por fragmentación, generando copias exactas de sí misma y de su código genético. Los científicos diseñaron el genoma en un ordenador, lo fabricaron químicamente en el laboratorio y lo trasplantaron a una célula huésped para producir una nueva célula autorreplicatoria controlada por ese nuevo genoma sintético.

Mientras la célula en que se injertó el genoma artificial es del tipo mycoplasma capricolum, la célula de la cual proviene el genoma es de un tipo diferente (mycoplasma mycoides). De manera que se utilizó un tipo de célula como huésped para un genoma completamente diferente, que además fue alterado con la ayuda de un ordenador. El primer paso para alcanzarlo fue la descodificación del genoma. Posteriormente modificaron este código y sintetizaron el genoma nuevo desde las cuatro bases nitrogenadas que constituyen el ADN: adenina, guanina, timina y citosina. Este producto sintetizado artificialmente es lo que introdujeron en la célula huésped, dando como resultado la primera célula que lleva un genoma hecho completamente en un laboratorio.

Más de una década necesitaron los científicos para inventar toda la técnica e instrumental necesarias para la creación de algo que podría verse como el primer paso hacia la vida artificial.

Como detalle adicional, en el genoma nuevo no solo codificaron la información necesaria para la célula, sino que también se incluyeron en el código genético los nombres de las personas que trabajaron en el proyecto, una dirección de correo electrónico y tres citas. Una de estas citas, de Richard Feynman, dice: What I cannot build, I cannot understand. Lo que no puedo crear, no lo puedo entender.

Aquí se puede ver un vídeo de la rueda de prensa anunciando la célula artificial (con subtítulos en español):

También se puede encontrar más información en la página web del laboratorio.