✽ 28/9/12

El primer censo de la vida marina. Una década de descubrimientos

El alcance del Censo de la Vida Marina es increíble: 2.700 científicos de más de 80 países distintos, 540 expediciones, 650 millones de dólares, al menos 2.600 publicaciones, 120.000 especies observadas, más de 6.000 potencialmente nuevas y un total de 30 millones de registros.

Este fue un proyecto nacido en el año 2000, fruto de la cooperación científica internacional continuada durante 10 años y que fue llevado a cabo para evaluar la diversidad, distribución y la densidad de las distintas especies marinas, una tarea que nunca antes se había realizado a esta escala. Los resultados se dieron a conocer el 4 de octubre de 2010 en la Royal Institution de Londres.

El primer Censo de la Vida Marina produjo el inventario más completo del mundo marino conocido jamás compilado y ha sido perfectamente catalogado como base para futuras investigaciones. Existían 30 millones de registros en enero de 2011, pero este número sigue creciendo según se siguen organizando los datos recogidos.

Esta magnífica base de datos de la vida oceánica pasada y presente está siendo usada para medir, entender y pronosticar los cambios en el medio marino mundial, así como para ayudar a la correcta administración y conservación de los recursos marinos.

El Censo investiga la vida en general, desde los microbios a las ballenas, desde la superficie hasta los fondos más inaccesibles, de polo a polo, reuniendo eminentes biólogos marinos de todo el mundo que comparten ideas, datos y resultados.

Durante sus 10 años de descubrimientos, los científicos del Censo hallaron multitud de nuevas especies, sus conexiones y sus hábitats. Formalmente fueron 200 las nuevas especies descubiertas, pero más de 6.000 están todavía pendientes de descripción.

Se encontraron áreas dónde los animales se reúnen de manera antes no conocida, como una especie de cafetería dónde los tiburones blancos quedaban a una hora determinada de la tarde en la Cordillera del Atlántico Medio, o un cardumen de peces del tamaño de Manhattan, este frente a la costa de Nueva Jersey.

También se descubrió una rara biosfera en el mundo microbiano en el que las especies más raras y escasas, yacían discretamente esperando algún cambio favorable que les convirtiera en dominantes. Otra especie resultó tan particular que se encontró viviendo en ambos polos.

Mientras siguen revelando los secretos del mar, los investigadores también documentan hallazgos que puedan explicar la resiliencia de zonas aparentemente muy dañadas hace tiempo, pero que ahora se encuentran en vías de recuperación.

Si tu especialidad no es la biología, al menos seguro que podrás disfrutar de su impresionante galería fotográfica y multimedia.

Saber más

Census of marine life. Web del proyecto.
Censo marino Chile. Web.
Galería fotográfica. Público.

✽ 14/9/12

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Sonidos para hacer levitar fármacos

Científicos estadounidenses del Departamento de Energía Argonne National Laboratory, se han entretenido en los últimos meses haciendo flotar mediante sonidos gotas de soluciones de diferentes compuestos farmaceúticos. No se trataba de ensayar ningún truco, sino de una aplicación práctica de este sistema de levitación para conseguir producir fármacos más eficientes.

Yo me quedo con el vídeo y la explicación viene de la mano de Chris Benmore, el director del estudio:

El levitador acústico utiliza dos altavoces pequeños para generar ondas sonoras con frecuencias ligeramente por encima del rango audible -aproximadamente 22KH-. Cuando los altavoces superior e inferior están alineadas con precisión, crean dos conjuntos de ondas de sonido que interfieren perfectamente unos con otros, produciendo un fenómeno conocido como onda estacionaria.

En ciertos puntos a lo largo de una onda estacionaria conocidos como nodos, no hay transferencia neta de energía. De esta manera la presión acústica de las ondas sonoras es suficiente para compensar el efecto de la gravedad de manera que los objetos ligeros pueden levitar cuando están en esos nodos.

En la web del laboratorio explican que aunque a priori pueda parecer que no hay ninguna relación entre la levitación y el desarrollo de fármacos, cuando bajamos a nivel molecular sí que cobra sentido.

En este punto las estructuras de los compuestos farmaceúticos pueden ser de dos categorías: amorfas o cristalinas. Las primeras son generalmente mejor absorbidas por nuestro organismo debido a su mayor solubilidad. En consecuencia, en estado amorfo una dosis más baja de sustancia resultará más eficaz.

Sin embargo, la mayoría de los medicamentos tienen estructuras cristalinas y conseguirlos con estado amorfo no resulta nada fácil, ya que el contacto con los recipientes aumenta las posibilidades de cristalización.

Pero como los líquidos se adaptan a sus recipientes, trabajar con una solución sin que esta tocara nada parecía una misión imposible. Imposible hasta que a alguien se le ocurrió utilizar este levitador acústico, una pieza de un equipo originalmente desarrollado por la NASA para simular condiciones de microgravedad.

Este procedimiento ha sido bautizado como Procesamiento sin contenedor y con él se pueden formar muestras en pequeñas cantidades, que junto con la acción de rayos X convierten en amorfo el fármaco a estudiar mientras está siendo procesado.

Saber más

No magic show: Real-world levitation to inspire better pharmaceuticals. Argonne National Laboratory
U.S. Department of Energy. DOE.

✽ 12/7/12

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Este es nuestro planeta

✽ 26/5/12

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La mejor ilusión de 2012 y otras. Perder una mano sin perder la cabeza

¿Podrías perder una mano sin darte cuenta? Pues Roger Newport, Helen Gilpin y Catherine Preston de la Universidad de Nottingham (Reino Unido) parece que han conseguido un efecto muy similar con los voluntarios que han accedido a utiliar su caja de ilusión multisensorial Mirage.

El truco es relativamente sencillo pero eficaz como él solo y por ello ha conseguido el primer puesto en el concurso 2012 que Best illusion of the year organiza anualmente.

Al principio del vídeo podéis ver la reacción de una persona al comprobar que su mano no está dónde según sus sentidos debería estar y posteriormente se desarrolla el experimento en sí mismo desde la perspectiva de esa persona.

La caja ilusoria proyecta en la pantalla superior la imagen de sus manos desde el interior de la caja. Las manos se encuentran inicialmente entre dos líneas azules y durante la prueba estas se desplazan juntándose paulatinamente (se observa mejor en la de la derecha de la imagen). El voluntario lo que debe hacer es moverlas lo menos posible pero asegurándose de que esas líneas no llegan a tocar sus manos.

Tras un tiempo se elimina de la pantalla la imagen de su mano derecha y a continuación se le pide que ponga la izquierda sobre ella. Pero ¡oh, sorpresa! ¡la mano no está dónde debería! Ha desaparecido realmente... al menos para el sujeto.

Lo que la persona no percibe es que la pantalla no proyecta exactamente lo que pasa en realidad en el interior de la caja.

Intentando esquivar las líneas azules mueve inevitable y gradualmente sus manos separándolas, pero en la pantalla ese movimiento es prácticamente inapreciable. Tras 25 segundos sus manos están mucho más lejos entre sí de lo que sus ojos han ido informando a su cerebro.

Al desaparecer de la pantalla, el voluntario no cree que haya desaparecido realmente su mano pero cuando su tacto le dice que quizás esté equivocado, todavía pasan unos segundos hasta que percibe el truco.

La ilusión fue diseñada para simular la pérdida de conciencia que se experimenta tras un accidente neurovascular. Hace muy pocos días precisamente emitieron un capítulo de House en el que gracias a una caja similar pero con un espejo en el centro, el buen doctor lograba en un vecino con un mano ortopédica el efecto contrario: que percibiera ambos apéndices como miembros propios.

En el sitio de La mejor ilusión del año podéis encontrar los tres primeros premios de este año y siete finalistas más.

Además de este, los que personalmente me han gustado más, no ya por su interés científico sino por su sorprendente resultado, han sido los de Cuándo las caras bonitas se vuelven feas: El efecto distorsión de las caras consecutivas, los puntos que se desplazan horizontalmente pero que la visión periférica nos hace ver en movimiento no rectilíneo (TBA) y sobre todo los dos siguientes, El Exorcista - Cuellos dislocados y Alta contradicción.

El primero está basado en el juego visual cóncavo vs convexo tan practicado por Escher y fácilmente reproducible en casa con el Dragón de Gardner. El segundo, aunque no se aprecia en el vídeo, es muy similar al que obtuvo el primer premio en este mismo concurso en el 2010: magnet-like slopes. En el enlace podréis ver la que posiblemente sea la explicación.

Saber más

Caja ilusoria multisensorial. MIRAGE multisensory illusions
The Disappearing Hand Trick. Best illusion of the year contest.
Best illusion of 2012: The disappearing hand trick. New scientist
Multisensory disintegration and the disappearing hand trick. Current biology

✽ 21/5/12

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Una artística perspectiva del eclipse anular de sol (20 Mayo 2012) en time-lapse

✽ 15/12/11

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Blanca Navidad fractal. Cristales de nieve.

¿Piensas que la mayoría de los cristales de nieve son simétricos? ¿Sabías que crecen como los seres vivos? ¿Crees que se forman a partir de agua congelada y que siempre tienen forma de estrella? Pues sigue leyendo y descubrirás algunas curiosidades sobre los cristales de hielo que quizás desconozcas.

Un cristal de nieve, como su nombre lo indica, es un solo cristal de hielo. Un copo de nieve es un término más general que puede denominar a un cristal de nieve individual o a varios cristales de nieve pegados entre sí.

Los copos de nieve no son gotas de agua congelada. A veces las gotas de lluvia se congelan al caer, pero esto es lo que se conoce como aguanieve. El granizo tampoco tiene ninguno de los patrones elaborados y simétricos que sí encontramos en los cristales de nieve. Estos se forman realmente cuando el vapor de agua se solidifica pasando directamente a hielo. Es el proceso de cambio de estado conocido como sublimación inversa.

Los asombrosos copos que ilustran multitud de fotografías y dibujos surgen más adelante, cuando los cristales crecen.

En un principio todos comienzan como un cristal hexagonal que posteriormente se extiende formando delicados brazos y esos encantadores patrones que conocemos.

Las moléculas de agua en un cristal de hielo forman una red hexagonal como la imagen de la izquierda. Cada punto rojo representa un átomo de oxígeno mientras que las barras grises representan los átomos de hidrógeno. Hay dos hidrógenos por cada oxígeno, por lo que la fórmula química es la que tiene que ser, es decir, H₂O. La simetría final de los cristales de nieve deriva de esta red cristalina del hielo y la forma más básica es la de prisma hexagonal.

Desde hace tiempo se sabe que las diferentes temperaturas y el grado de humedad influyen en los patrones de crecimiento de los cristales de hielo. Alrededor de -2°C su forma es la de pequeños discos planos y estrellas. A -5°C se forman agujas y columnas delgadas. Cerca de -15°C es cuando se producen los más delgados y también los más grandes, con formas otra vez de placas o estrellas. Con temperaturas inferiores a -30°C la forma de columna combinada con placa es la habitual.

Además, podemos ver en el diagrama que los cristales de nieve tienden a formar formas más simples cuando la humedad (sobresaturación) es baja, mientras que las formas más complejas se producen con humedades altas.

Pero ¿qué es lo que hace que los copos de nieve crezcan y precisamente de esta manera? Kenneth G. Libbrecht encuentra la explicación a este curioso crecimiento, en lo que denomina sharpening effect (el efecto agudeza).

Pincha para ver una animación

Cuando el cristal de nieve se desarrolla a -15°C, una pequeña cresta se acumula en sus bordes, extendiéndose luego hacia el aire húmedo en forma de hoja afilada. Como las esquinas del hexágono sobresalen y tienen más superficie que el resto, estas recogen más humedad y crecen más rápido.

A medida que el saliente se vuelve más agudo, esa zona crece más rápida y se vuelve más aguda aún, creando un efecto de retroalimentación positiva.

Es es la hipótesis más plausible actualmente para la geometría fractal de los cristales de nieve, pero es sólo el primer paso en el estudio su desarrollo. Libbrecht dice que todavía no sabe exactamente por qué diferentes temperaturas hacen más agudas sólo algunas de las caras de los cristales.

Aquí puedes encontrar un cuadro-esquema con las distintas formas que pueden adoptar. Te anticipamos la mayoría en forma de galería de imágenes. Podrás acceder pinchando en cualquiera de ellas.

Algunos atribuyen la simetría de los cristales de hielo a efectos mágicos o a extrañas fuerzas, pero lo que los produce es simplemente el puro azar, eso que se da en llamar el caos. De hecho, la mayoría de ellos tienen una estructura irregular y si creemos otra cosa es sólo por culpa de artículos como este en los que ponemos bonitas imágenes ilustrativas, descartando las que corresponden a los más normales. Esta de la derecha es la imagen de un copo simple de los más corrientes, es decir, de los irregulares.

Así que los ejemplares hermosamente simétricos son difíciles de encontrar, pero para no quedarnos sin disfrutar de ellos, afortunadamente existen sitios como Snow Crystals, que es de dónde hemos sacado toda esta información.

✽ 6/9/11

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Compressed. Coreografías de magnetismo y capilaridad.

✽ 12/5/11

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¿Se puede congelar un rayo?

Una forma fácil y rápida de expresar qué son las figuras de Lichtenberg, es decir que son lo más parecido a un dibujo instantáneo de un rayo de luz. En ellas se puede ver como congelado, el recorrido de los electrones a través de un cuerpo sólido, un suceso que dura sólo algunos nanosegundos y que nuestros ojos no pueden ver en tiempo real.

Estas estructuras con propiedades fractales, deben su nombre a su descubridor, el científico alemán Georg Christoph Lichtenberg, que se servía de ellas para apoyar sus clases de física.

Para realizarlas, Lichtenberg construyó un gran electróforo con el que generaba electricidad estática de alto voltaje. Luego descargaba esa electricidad sobre un punto de una lámina aislante, logrando generar así zonas de carga estática que formaban estos curiosos patrones con estructura de ramas de árbol. Mediante polvo fino de materiales con distintas propiedades, lograba visualizar las zonas con distinto tipo de carga. Ese polvo le servía también para transferir los dibujos a hojas de papel en blanco ¿Os suena esto? Así es; esta es la base de la xerografía y de las fotocopiadoras.

Figura de Lichtenber positiva

Figura de Lichtenber negativa

El físico sólo creó figuras en dos dimensiones, pero en la actualidad es relativamente fácil capturar un rayo de este tipo en un bloque sólido de un dieléctrico como el metacrilato (Polimetilmetacrilato) o el vidrio. En este enlace de Popular Science explican (en inglés) cómo hacer un cacharrito de estos de manera más o menos doméstica... aunque a ver quién tiene en casa una máquina de Winshurst y un generador de Van de Graaff.

Las figuras en 3D se consiguen con un acelerador lineal, que hace que los electrones puedan adquirir una energía de alrededor de 25 MeV y viajar a una velocidad cercana a la de la luz (95-99% de esta). Aplicando la descarga con una punta metálica a un prisma de material aislante, los electrones tienen la suficiente energía como para transformar pequeñas porciones del bloque en zonas conductoras, logrando atravesar el sólido prisma. Este camino sigue la forma arborescente ya vista, al tiempo que se producen unos destellos y pequeños estallidos más persistentes. Podemos ver el proceso en este vídeo...

La transparencia de los materiales actualmente usados, hacen que las modernas figuras de Lichtenberg sean realmente preciosas. De esto da buena cuenta la web Captured Lightning, que tiene en su haber una completísima colección de ellas. Todas las mostradas aquí provienen de esa web.

En el mismo sitio hay diversas curiosidades eléctricas, como un motor solar Mendocino -un motor que funciona en levitación- o una galería de espectaculares fotos voltaicos y chispas enormes.

Como la física no es mi fuerte¹, aquel que quiera averiguar más cosas sobre este curioso fenómeno no tiene mas que visitar los enlaces al final del post, ya que a mí me llega con disfrutar de los efectos de este electrizante arte.

(1) Ni la matemática, ni la geografía, ni la biología, ni el fútbol, ni los toros, ni los deportes, ni...

Saber más

What are Lichtenberg figures, and how do we make them? Captured lightning.
Trap Lightning in a Block. POPSCI.
Figuras de Lichtenberg o como atrapar un rayo en un bloque. Juan Aº Olmo Cascos.
Figuras de Lichtenberg. Wikipedia.
Arborescencia eléctrica. Wikipedia.

✽ 5/4/11

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Wellcome Image Awards. Fotografía médica.

Wellcome Images es el archivo líder mundial de imágenes de la medicina y de su historia. Desde la civilización antigua hasta la asistencia sanitaria contemporánea, ciencia biomédica y medicina clínica. Más de 180.000 imágenes captadas de manuscritos, libros raros, archivos o incluso pinturas, pero sin olvidar las creadas con rayos X o microscopio electrónico. Todo vale siempre que tenga un interés científico.

Honeybee: La imagen en portada corresponde a una abeja vista con un microscopio electrónico de barrido y posteriormente coloreada.

Todas las imágenes están disponibles gratis en su sitio para estudios privados, investigaciones no comerciales, copia simple para crítica o revisión, exámenes, tesis y uso privado.

Anualmente se reconoce el trabajo de los creadores de las imágenes más informativas, sorprendentes y con la mejor técnica, mediante los premios Wellcome (Wellcome Image Awards) y para que os hagáis una idea de la excelencia de estos galardones, a continuación una muestra de algunas de las imágenes ganadoras de este año 2011.

Pyramidal neurons: Imagen sintética de neuronas piramidales, que se caracterizan por largas dendritas ramificadas. Se encuentran en el lóbulo frontal (corteza e hipocampo) de los mamíferos y se cree que participan en la función cognitiva.

Cavefish embryo: Micrografía de un embrión de pez, cinco días tras la fecundación. El sujeto se ha teñido con un anticuerpo que inhibe una proteína de unión de calcio (en verde), para revelar diferentes tipos de neuronas.

Popliteal aneurysm: Vista posterior de un aneurisma poplíteo, creado a partir de una reconstrucción mediante tomografía computarizada (TAC). El fémur se muestra arriba, con la arteria poplítea corriendo por el centro de la imagen. El aneurisma se aprecia en el centro, con un aspecto rojizo-azul.

Laparoscopy surgery: Realización de una laparoscopia, técnica que utiliza una cámara especial llamada laparoscopio junto con instrumentos pequeños y delgados que se introducen en el abdomen del paciente a través de pequeñas incisiones. En concreto, aquí se está realizando una extirpación de riñón para un trasplante.

Periodontal bacteria: Micrografía retocada que muestra diferentes especies de bacterias causantes de la placa dental, esa película incolora que se forma en los dientes.

Foreleg of a male diving beetle: Pata de un escarabajo buceador macho en una fotografía polarizada mostrando las filas de ventosas en la pata delantera de un Dytiscus Marginalis, los escarabajos más grandes del Reino Unido.

Enlace: Wellcome Image Awards

✽ 25/2/11

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Prandtl-Glauert: Una condensación súbita.

Este es un F/A F-18 Superhornet volando a través de una nube de vapor de agua. La nube no es que estuviera ahí con anterioridad y el fotógrafo tuviera la fortuna de captar una curiosa y casual instántanea. En realidad, el vapor ha sido generado por la velocidad alcanzada por el caza y era algo predecible, de manera que ocurrió justo en el momento en que tenía que ocurrir. Hablamos de la Singularidad Prandtl-Glauert.

Imagen: The Chamorro Bible

La Singularidad de Prandtl-Glauert es un efecto que se manifiesta mediante la formación de una nube por condensación del agua, ante una caída súbita de la presión en un ambiente suficientemente húmedo. Este fenómeno es habitual en aeronaves supersónicas.

Imagen: Astracanada

Creo haber entendido el proceso por el cual sucede esto, pero como mi fuerte no es la física (ni ninguna otra cosa), quedáis desde ya ~~autorizados~~ obligados, a matizar o corregir lo que queráis de la siguiente explicación.

A medida que un avión (o cualquier otro cuerpo) aumenta su velocidad, el aire a su alrededor va teniendo cada vez una mayor resistencia aerodinámica. Y aquí un inciso... Antes de poder comprobar lo contrario, se pensaba que este aumento de la resistencia tendría un crecimiento exponencial y que en consecuencia, nunca se podría superar la velocidad del sonido (unos 340m/seg). De ahí el término barrera del sonido, superada oficialmente en 1947.

Lo que en un punto estático serían ondas de presión concéntricas, en el avión en movimiento se convierten en circunferencias interiores desplazadas hacia su proa (1). A medida que nos vamos acercando a la velocidad del sonido, el aire y sus ondas aumentan la presión y tienden a juntarse más en su parte anterior como si de un sólo frente se tratara (2).

Cuando el avión se desplaza a mayor velocidad que la del aire (3) (en realidad la del sonido, porque este en el fondo es sólo una variación de presión en el aire), las ondas quedan por detrás de la nave, formando una estela cónica.

La Singularidad de Prandtl-Glauert se produce antes, justo en el momento en que se sobrepasa la barrera del sonido y por lo anteriormente comentado, la presión en el morro desciende brúscamente. Entonces -además se producirse una explosión sónica- si la humedad ambiental es suficiente, el aire se condensa en la llamativa nube de vapor que podemos ver en las imágenes de esta entrada.

Imagen: The blog is mine

El efecto Prandtl-Glauert tiene el adjetivo de Singularidad, debido a que no puede ser predicho con antelación basándonos en el modelo general. Una singularidad es un comportamiento extraño de alguna función, cuando se le asigna determinado valor. El nombre se debe a Ludwig Prandtl y Herman Glauert, expertos en mecánica y aerodinámica, respectivamente, que estudiaron esta singularidad.

Cuando además confluyen otros fenómenos propios de la propagación de la luz (difracción, reflexión y refracción), entonces tenemos resultados tan coloridos como inusuales.