No es ningún secreto que el medio ambiente se enfrenta a una serie de desafios importantes. Sin embargo, pese a esta oscuridad hay algunos rincones del mundo donde las cosas están cambiando para mejor. He aquí algunos ejemplos que demuestran que cuando las comunidades y los gobiernos locales y nacionales se empeñan, se pueden mover montañas en el medio ambiente. Ahora todo lo que necesitamos es más de lo mismo, y rápido ...

Eco-pueblos después de una tormenta Greensburg, Kansas, EE.UU. El pequeño pueblo de Greensburg, fue arrasado por un tornado de 3 kilómetros de ancho en mayo de 2007, dejando el 90 por ciento de la población sin hogar. Días después de que la tormenta pasara, la comunidad votó a favor de la reconstrucción de Greensburg, con una energía más eficiente posible. Más de la mitad de las casas reconstruidas contienen un avanzado sistema de aislamiento e incorporado medios de generación de energía renovable. Hay planes para instalar diez aerogeneradores de 1,25 megavatios para abastecer el resto. Pesca de éxito Del Atlántico Norte En el año 2000, en el Atlántico norte, sólo la mitad de pesca de las poblaciones de atún blanco podría considerarse sostenible. Entonces, la Comisión Internacional para la Conservación del Atún Atlántico, su consejo de sus asesores científicos advirtieron que se debía reducir radicalmente los contingentes en la región. Dichas acciones han vuelto a recuperar los niveles sostenibles de pesca en un 20 por ciento. Cambio de lugar Totnes, Devon, Reino Unido Totnes es un ejemplo destacado de movimiento de transición, una organización mundial, que ahora cuenta con alrededor de 600 comunidades de interés en dotarse de herramientas y conocimientos necesarios para sobrevivir cuando los suministros de petróleo se sequen y muerde el cambio climático. Entre otras cosas, Totnes tiene su propia moneda, sus habitantes están creciendo y promocionando productos locales, y han creado sus propios empresas de construcción sostenible. Hacia el carbono neutral Costa Rica Costa Rica ya genera alrededor de dos tercios de su energía desde fuentes renovables, y más de un tercio de su tierra está declarado como parque nacional. En 2008, este país dio un paso más allá, prometiendo convertirse al carbono neutral para 2021. Alrededor de 12 millones de árboles han sido plantados en los últimos dos años, financiado en parte por el impuesto a la gasolina. El siguiente paso es compensar el dióxido de carbono producido por la agricultura y el envasado de sus principales productos de exportación, la banana y la piña. La buena vida Todmorden, West Yorkshire, Reino Unido La comunidad en esta pequeña ciudad se ha embarcado en una misión de transformar cada pedazo de espacio verde en una despensa comunitaria. Sus escuelas y parques públicos están repletos de huertas, hay un huerto de 200 árboles en el centro de la ciudad y los cultivos están todavía brotando en el cementerio de la ciudad. Los residentes pueden cosechar estos productos públicos de forma gratuita. Todmorden espera ser totalmente autosuficiente en frutas, verduras y huevos para 2018. Coches no, gracias Vauban, cerca de Friburgo, Alemania En Vauban, un barrio nuevo de Friburgo, en Alemania, sus residentes han construido en el emplazamiento de un antiguo cuartel del ejército, y han hecho lo que muchos consideran imposible: han renunciado a sus coches a favor de viajar en bicicleta o el tranvía. El 30 por ciento de los residentes que decidieron mantener sus coches aparcan en las afueras del barrio. El resto usa el transporte público o alquilan un coche cuando lo necesitan.

Compartiendo energía Samsø, Dinamarca La pequeña isla danesa de Samsø se ha convertido en modelo de generación de energía para la comunidad. Casi todos los hogares poseen participaciones del parque eólico local, y los 4.300 residentes producen su propio calor quemando la paja cultivada localmente en las plantas de calefacción de la comunidad. También hacen funcionar sus vehículos con aceite de colza. Las 21 turbinas de viento de la isla generan más electricidad de la que necesitan los residentes, permitiéndoles vender el excedente a la parte continental. Reciclaje Mejorado República Checa La República Checa podría pronto ser el país campeón del mundo de reciclado, superando a los líderes establecidos, como Alemania y Bélgica, según las últimas cifras de la Unión Europea. Este país tiene más del doble de la cantidad de envases que recicla, desde el 29 % en 2002 al 63 % en 2006. Ahora fija sus miras en mejorar los índices de reciclado de residuos electrónicos y orgánicos. Recolectar el agua de lluvia India rural Las capas freáticas de toda la India se están agotando rápidamente, amenazando los cultivos. Algunas zonas rurales se han rebelado contra esta tendencia volviendo a abrazar el arte de la recogida de aguas pluviales. Los residentes de la aldea de Limbadia, al oeste de Gujarat, han construido pequeñas presas en los ríos locales, dejando filtrarse a los monzones en depósitos subterráneos. Los pozos de la aldea y los hace tiempo arroyos secos vuelven a tener agua. No requiere madera China/África subsahariana China se está convirtiendo rápidamente en líder del diseño económico, desarrollando tecnologías respetuosas con el medio ambiente para la población rural pobre del mundo en desarrollo. Los hornos solares, por ejemplo, concentran los rayos del sol para crear calor y cocinar los alimentos, la reducción de la madera y el uso del carbón vegetal. Las empresas chinas han empezado a exportar la tecnología solar al África subsahariana, mientras que las ONG con sede en EE.UU. y Sudáfrica están proporcionando cocinas en Kenia, Zimbabwe y Zambia. Sol, no carbón Rizhao, al norte de China En Rizhao, el 99 por ciento de los hogares utilizan energía solar para calentar el agua, es el resultado de una década de subsidios gubernamentales para la investigación solar y el desarrollo, incentivos financieros, los programas de educación y normas de construcción. El Instituto Worldwatch, una organización de investigación, con sede en Washington DC, calcula que las familias ahorran de un 3 al 6 % de sus ingresos, en comparación con la calefacción eléctrica. La calidad del aire en la región también ha mejorado. Prohibida el agua embotellada Bundanoon, New South Wales, Australia En julio, los residentes de Bundanoon votaron a favor de prohibir la venta de agua embotellada. La votación se produjo después de que una compañía anunció sus planes para aprovechar el acuífero local, la enbotellaban en Sydney y lo venden de nuevo a la ciudad. Lugareños, ahora pagan por rellenar sus botellas con agua fresca, agua del grifo filtrada en las tiendas, o llenarlas libremente de las fuentes públicas de agua - ahorro de 200 ml de aceite por cada litro de agua embotellada no producidos. ***

- Adaptado del artículo de NewScientist, de 28/09/09
- Mapa interactivo: Háblenos de sus proyectos favoritos de verde. Página de NewScientist donde dar a conocer los proyectos verdes que conoces y situarlos en el mapa.
- imagen: Green atlas: Comunidades que están cambiando el mundo para mejor.

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Los físicos consiguen reducir la temperatura de las muestras en sus laboratorios alcanzando nuevos mínimos. Pero incluso los nano-Kelvin no son lo suficientemente bajos para superar la entropía (la medida de desorden de un sistema), que se interpone entre ellos y el descubrimiento de los estados exóticos de materia ultra-fríos. Ahora, los físicos de dos universidades italianas, han desarrollado una técnica, en la cual unos sifones entrópicos salen de un conjunto de átomos, de la misma forma que un frigorífico elimina el calor de los alimentos almacenados en su interior. El nuevo método se describe en la revista Physical Review Letters, y fue destacado en la edición del 28 de septiembre de Physics.

El sistema que Jacopo Catani (Universidad de Florencia), y sus colegas comenzaron con una nube de átomos de rubidio y potasio, sujetos en una trampa magnética. Eligieron un láser con una longitud de onda de la luz que interactuaba con los átomos de potasio, pero tenía poco efecto sobre los átomos de rubidio. Entonces, comprimieron la nube de átomos de potasio y centraron el láser en un punto en la trampa. La compresión de un gas por lo general aumenta su temperatura, pero el entorno de rubidio mantiene las cosas bajo control, permitiendo a los investigadores mantener una temperatura más o menos constante cuando la entropía se desplazaba desde el potasio a los átomos de rubidio.

La nueva técnica también debería funcionar con otras combinaciones de átomos, lo que ofrece a los investigadores una nueva herramienta que les echa una mano en su afán de temperaturas y entropías ultra-bajas.

- Adaptado del artículo deEurekAlert!de 28/09/09 por James Riordon

- Imagen: En una nube de gases fríos (izquierda), la entropía puede ser reducida (derecha), centrando un láser que comprime un componente (azul), sin afectar al otro (rojo). En lugar de calentar el componente azul, el desorden del gas comprimido se traslada a la nube de gas circundante. Crédito: J. Catani et al., Phys. Rev. Lett. 103, 140401 (2009)

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Un proyecto europeo de investigación, trabaja en una manera de mantener transmisiones de datos privados y protegidos, de coche a coche, a salvo de piratas informáticos malintencionados.

Estamos adelantando a un camión lento. De repente, el camión se desvía de su camino. Pisas fuerte el freno y evitas la colisión por un pelo.

Te quedas agradecido a tu suerte de conductor. Pero no sabes que el accidente no lo impidieron tus reflejos relámpagos. En su lugar, se debió a la colaboración inteligente entre el camión, tu coche y los de detrás.

Mientras que estabas atrapado detrás del camión, un sistema de comunicaciones montado en tu coche se había conectado con el del camión. Cuando éste se desvió, tu coche supo de inmediato que estabas en su camino y automáticamente aplicó los frenos. Frenó, una fracción de segundo antes de que te hicieras cargo, esa es toda la diferencia. Y un montón de coches que venían por detrás también recibieron mensajes similares, ya que les fueron transmitidos automáticamente desde tu coche. El futuro está en el carril rápido La ICT [Tecnología de Información y Communicaciones], nos conduce a una nueva era más eficiente y segura de viaje por carretera para los ciudadanos europeos. Igual que la tecnología de frenos ABS, disminuyó drásticamente los accidentes y muertes en la década de 1980, una infraestructura de comunicación de vehículo a vehículo hará que nuestras carreteras sean más seguras aún. Pero existe una gran pregunta por responder antes de que esta tecnología se convierta en ampliamente adoptada: ¿es seguro este enlace de comunicación? Imaginemos el caos que un hacker podría causar enviando mensajes falsos a los vehículos. Podrían decirle a un coche que hay un accidente más adelante, haciendo que el conductor de frene fuerte y de hecho causar un accidente detrás. Se podría inventar falsos atascos de tráfico, animando a los conductores a tomar rutas alternativas, y después disfrutar a toda velocidad por caminos despejados. La inseguridad de los sistemas de comunicación también podría permitir a los criminales rastrear automóviles individuales (por ejemplo, de celebridades y políticos) o acosar a conductores no deseados con alertas o mensajes de spam.

Los fabricantes de coches y equipamientos deben asegurarse de que los canales de comunicación entre vehículos y la infraestructura carretera son seguros, frente a los piratas y delincuentes, y que se mantiene su vida privada", explica Antonio Trialog Kung, coordinador del proyecto europeo de investigación que ha propuesto un plan para las conexiones seguras coche-a-coche [car-to-car] (C2C) . El proyecto SEVECOM reunió a destacados fabricantes de automóviles y equipos y a los institutos de investigación de las ICT, para llegar a un acuerdo sobre una arquitectura de seguridad que podría fácilmente "cerrar" sus aplicaciones propietarias C2C y garantizar la transmisión segura de datos. "La idea fue desarrollar una solución general que se ajuste a todas las normas existentes de la industria", dice Kung, "hemos desarrollado una manera de añadir un módulo de seguridad a los sistemas de C2C." "Estamos interesados en una comunicación de 'tubo', utilizado para intercambiar mensajes entre los vehículos y la infraestructura. Nuestro proyecto ha examinado tecnologías y políticas que harán un 'tubo' seguro. No hemos desarrollado aún los nuevos sistemas de cifrado", subraya Kung . "Hay un montón de métodos de encriptación segura, pero lo que no tenemos es la arquitectura. SEVECOM reunió a las partes interesadas para concertar los bloques de construcción a utilizar, dónde deben ir y cuándo deben usarse".

Automóviles anónimos Una de las propuestas más importantes del proyecto fue que la comunicación de coche no debiera usar una etiqueta fija de identificación en sus transmisiones, ya que abriría la posibilidad de que los vehículos puedan ser rastreados. "En lugar de eso", dice Kung, "pensamos que los automóviles deben utilizar seudónimos que puedan cambiarse varias veces, por ejemplo, cada vez que el motor está encendido o en horas regulares durante el viaje. Esto haría que el seguimiento de la comunicación inalámbrica maliciosa de vehículos individuales sea casi imposible". El proyecto se hizo más complicado, porque todavía no se había acordado ningún protocolo estándar para la comunicación internacional C2C. "Tuvimos que diseñar una arquitectura flexible, de modo que pueda ser adaptado fácilmente para ajustarse a un estándar, una vez que se haya acordado", explicaba Kung. "El módulo de seguridad tuvo que ser independiente de toda la tecnología de comunicación y de los protocolos involucrados en la transmisión de datos". Sevecom está ahora promocionando su arquitectura para otros proyectos financiados por la UE, que trabajan en los sistemas de comunicación de coche a coche y de coche a infraestructura, como CVIS. CVIS desarrolla soluciones integradas para la instalación en el vehículo y el equipamiento de carretera, que permita a los vehículos de interactuar entre sí y con los operadores de la infraestructura vial. CVIS utilizará la arquitectura SEVECOM para proporcionar seguridad a sus aplicaciones. ***

- Adaptado del artículo de ScienceDaily, de 28/09/09
- Fuente: ICT Results.

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El retrovirus que dio lugar al VIH ya se enfrentó con el sistema inmunológico de los mamíferos cuando estos evolucionaron por primera vez, hace alrededor de unos 100 millones de años, unos 85 millones de años antes de lo que se pensaba anteriormente.

Se han descubierto los restos de un antiguo virus, similar al VIH, en el genoma de un perezoso de dos dedos [Choloepus hoffmanni], por un equipo de científicos de la Universidad de Oxford, que publicará el informe de su investigación en la revista Science.

"El un increíble golpe de suerte, el haber encontrado los restos fosilizados de un virus de este tipo en un perezoso, reseñó el Dr. Aris Katzourakis del Departamento de Zoología y el Instituto de Infecciones Emergentes de Oxford, James Martin 21st Century School. "Como los perezosos están geográfica y genéticamente aislados, su genoma nos ofrece una ventana abierta al pasado remoto de los mamíferos, su sistema inmunológico y los tipos de virus con los que se enfrentaban".

Los investigadores encontraron indicios de "foamy virus", un tipo particular de retrovirus que se asemeja a los lentivirus complejos, tales como el VIH y otros retrovirus simios (SIV), a diferencia de los retrovirus simples que se encuentran en todo el registro fósil genómico.

"En el trabajo anterior encontramos evidencias de virus similares en los genomas de los conejos y los lémures, pero esta nueva investigación señala a que los ancestros de los retrovirus complejos, como el VIH, pueden haber estado con nosotros desde los inicios de la evolución de los mamíferos", comentaba el Dr. Aris Katzourakis.

Siempre es importante entender este conflicto histórico, entre los virus complejos y el sistema inmunológico de los mamíferos, ya que podría dirigirnos a nuevos enfoques en la lucha contra los retrovirus existentes, como el mismo VIH. También puede ayudar a los científicos a decidir qué cruce de especies de virus puedan causar pandemias peligrosas, como la gripe A (H1N1), que al igual que la gripe aviar (H5N1) y los spumavirus, cruzan la barrera de las especies, pero sin provocar pandemias en las nuevas poblaciones de mamíferos.

- Adaptado del artículo en ScienceDaily, de 28/09/09
- Materiales de University Of Oxford.
- Imagen: Perezoso, en Wikipedia.

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Un equipo de ingenieros y artistas que trabajan en el laboratorio Solheim Rapid Manufacturing, de la Universidad de Washington, ha desarrollado una forma de crear objetos de vidrio con una impresora 3-D convencional. La técnica permite un nuevo tipo de material para ser utilizado en dichos dispositivos.

El método del equipo, que llamamos proceso de Vitraglyphic, es un acierto del Laboratorio Solheim desde la última primavera, con cerámica.

"Ya quedó claro que, si podíamos conseguir un material en forma de polvo, de alrededor de 20 micras, que puede imprimir prácticamente cualquier cosa", comentó Mark Ganter, profesor de la UW de ingeniería mecánica y co-director del Laboratorio de Solheim.

Las impresoras tridimensionales son utilizados como una forma rápida y barata de construir piezas prototipo. En el sistema de impresión 3-D basado en el enpolvado típico, se extiende una fina capa de polvo sobre una plataforma y el software controla una impresora de inyección de tinta, para depositar, sólo cuando sea necesario, las gotas de la solución aglutinante. El aglutinante reacciona con el polvo para enlazar las partículas entre sí y crear un objeto 3-D. El polvo de vidrio no absorbe fácilmente el líquido, por eso el enfoque utilizado en la impresión de cerámica tuvo que ser radicalmente alterado. Al ajustar la proporción de polvo y líquido, el equipo encontró una forma de construir partes sólidas de polvo de vidrio, gracias al Spectrum Glass de Woodinville, Wash. El éxito de su formulación lo mantuvo unido y se funde cuando se calienta la temperatura requerida. El vidrio es un material que puede ser transparente u opaco, pero se distingue por ser un material inorgánico (que no contiene carbono), que se solidifica desde un estado fundido, sin que las moléculas formen una estructura cristalina ordenada. Las moléculas de cristal permanecen desordenadas, de modo que el vidrio es técnicamente un líquido super-refrigerado más que un sólido auténtico. Al igual que con su receta de impresión 3-D de cerámica, el laboratorio Solheim está lanzando su método de impresión de vidrio para uso general.

"Con la publicación de estas recetas, sin declaraciones de propiedad, esperamos alentar la experimentación y la innovación dentro de las comunidades artísticas y de diseño", señaló Duane Storti, también profesor de UW, de la ingeniería mecánica. El artista Meghan Trainor, estudiante graduado del Centro de Artes digitales y Medios Experimentales, de la Universidad de Washington, que trabaja en el Laboratorio de Solheim, fue el primero en utilizar el nuevo método para producir objetos que no sean las formas de prueba. "Creando objetos de vidrio a partir de modelos digitales le doy a mis ideas una permanencia material inmediata, esto es un factor clave en mis exploraciones de las formas de arte digital", comentaba Trainor; "pasar de una idea de diseño a la parte impresa, en un período tan corto de tiempo, es un cautivador proceso iterativo donde los objetos de vidrio forman parte de un círculo de retroalimentación táctil". Ronald Rael, profesor asistente de arquitectura, de la Universidad de California, Berkeley, ha estado trabajando con el Laboratorio de Solheim para configurar su propia impresora 3-D. Rael está trabajando en nuevos tipos de ladrillos de cerámica que se puedan utilizar en sistemas de refrigeración por evaporación.

"La impresión 3-D de vidrio, tiene un enorme potencial para cambiar la manera de pensar acerca de las aplicaciones de vidrio en la arquitectura", dijo Rael. "Hasta ahora, no había buen método de elaboración rápida de prototipos en vidrio, las pruebas de diseños eran caras y el proceso consumía mucho tiempo". Rael añade que, la impresión 3-D, permite insertar diferentes formas de cristal para cambiar el resultado del material en posiciones específicas según lo requiera el diseño. El nuevo método también crea una manera de reutilizar el vidrio para nuevas funciones, señaló Ganter. Él ve reciclado de vidrio como un material de bajo costo, que puede ayudar a que la impresión 3-D sea fácil de sostener, en el presupuesto de una amplia comunidad de artistas y diseñadores. La Laboratorio de Prototipos rápidos Solheim, en el campus de la Universidad de Washington en Seattle, se especializa en la investigación avanzada y la enseñanza del modelado de sólidos, prototipado rápido e innovadores sistemas de impresión 3-D. ***

- Adaptado del artículo enScienceDaily, de 27/09/09
- Fuente: University of Washington.
- Imagen: objeto impreso en vídrio. Crédito de University of Washington

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Su descubrimiento, detallado esta semana en la edición de la revista Nature Photonics, que sigue a la demostración del equipo el pasado verano, de un circuito integrado, el conjunto ensamblado de transistores que es la piedra angular de todos los dispositivos electrónicos, capaz de trabajar a 1,5 grados Kelvin por encima de el cero absoluto. Esta temperatura, equivalente a -236º C., no sólo es inferior a la temperatura media del espacio profundo, sino solamente alcanzable en los laboratorios de investigación especial.

Ahora, los científicos informan que han logrado construir un circuito integrado que funciona a 125 grados Kelvin, una temperatura que, si bien sigue siendo un fría, equivalante a -112,2º C., puede ser fácilmente obtenida comercialmente con nitrógeno líquido, una sustancia que cuesta aproximadamente igual que la gasolina.

"Nuestro objetivo es crear dispositivos eficientes, basados en excitones, que operan a temperatura ambiente y puede sustituir a los dispositivos electrónicos cuando la alta velocidad de interconexión es importante", señalaba Leonid Butov, profesor de física en la UCSD, que encabezó el equipo de investigación. "Estamos todavía en una fase temprana de desarrollo. El equipo sólo ha demostrado recientemente un comienzo de prueba de un transistor basado en excitones y la investigación está en marcha".

Los excitones son parejas de electrones cargados negativamente y "huecos" cargados positivamente, que pueden crearse con la luz de un semiconductor, como el arseniuro de galio. Cuando los electrones y el hueco se recombinan, los excitones se desintegran y liberan su energía como un destello de luz.

El hecho de que excitones puede convertirse en luz, hace a los dispositivos excitónicos más rápidos y más eficientes que los dispositivos electrónicos convencionales con interfaces ópticas, los cuales usan los electrones para el cálculo y sólo entonces los convierten en luz para utilizarlos en dispositivos de comunicaciones.

"Las señales que procesan nuestros transistores usan excitones, que al igual que los electrones se pueden controlar con voltajes eléctricos, pero a diferencia de los electrones se transforman en fotones a la salida del circuito," observó Butov. "Este acoplamiento directo de excitones a fotones nos permite vincular la computación y la comunicación".

- Adaptado del artículo de EurekAlert! de 27/09/09. Contacto; Kim McDonald
- Otros miembros del equipo fueron los físicos Gabriele Grosso, Joe Graves, Aaron y Alex Hammack alta en la UC San Diego, y científicos de materiales Micah Hanson y Arthur Gossard en la UC Santa Barbara.
- Su investigación fue apoyada por la Oficina de Investigaciones del Ejército, el Departamento de Energía y la Fundación Nacional de Ciencias.

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Ruth Curry, cruza en un rompehielos de Greenpeace, el fiordo del glaciar al sureste de Groenlandia, mientras recoge datos sobre la temperatura del agua.

Curry y sus colegas, de la Institución Oceanográfica Woods Hole de Massachusetts, zigzaguea entre los témpanos de hielo del majestuoso fiordo Sermilik, el mes pasado en busca de alguna prueba de que las aguas de latitudes más cálidas, o aguas subtropicales, están desembocando en esta región helada y remota. Y se encontraron que todas las vías de base de los glaciares se están derritiendo en el mar, las capas de hielo de Groenlandia.

Junto con resultados similares, en aguas de Groenlandia occidental, el descubrimiento podría ayudar a explicar por qué los glaciares han empezado a fluir más rápido en la última década, un fenómeno que alarma, pues contribuye a la elevación del mar. "Las medidas no son suficientes para concluir que el derretimiento de los glaciares de deben en un alto grado a las aguas subtropicales. Pero creo que están empezando a reunirse", dice la investigadora Fiamma Straneo. El equipo descubrió agua subtropical, a una temperatura aproximada de 4º C., en el interior del fiordo Sermilik. Los resultados confirman el resultado de una batalla submarina por debajo de la oscura superficie del Atlántico Norte: las aguas del Ártico, que normalmente dominan esta región, han dado paso a un flujo de agua subtropical que llega al norte desde el oeste por la Corriente del Golfo. Los científicos dicen que esto es un proceso natural, en un período frío las aguas frías ganan la batalla, y al siguiente es al revés. Sin embargo, el rápido incremento de las temperaturas de los océanos subtropicales sugieren que la balanzae podría estar inclinándose más allá de la variabilidad natural, afirmaba Curry. "Medido el agua en su origen y hemos visto subir su temperatura más y más, una manera que no puede explicarse sin tener en cuenta la influencia humana", añadió. La investigación pone de relieve la compleja interacción entre los océanos del mundo y un ambiente de calentamiento.

Los océanos ayudan a contener el calentamiento global, mediante la absorción de casi la mitad del dióxido de carbono liberado por los seres humanos a la atmósfera, pero el agua también se expande cuando se calienta, aumentando el nivel del mar. También podría tener un gran impacto sobre el clima a través de mecanismos de retroalimentación, tales como el deshielo de los glaciares del mar y cambios en las corrientes oceánicas que las diferentes partes calientes o frías del globo. En el período junio-agosto, la superficie de la temperatura del océano mundial fue el más caluroso registrado desde 1880, según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de los EE.UU. La temperatura de la superficie fue de 17 Celsius, 0,6° C. por encima del promedio del siglo XX. Los meteorólogos dicen que la razón fue las pautas climáticas de El Niño, combinado con el calentamiento global creado por el ser humano. El Atlántico Norte, especialmente, está sufriendo grandes cambios en los últimos años. La temperatura del agua que fluye dentro del Ártico se ha incrementado a 2° C. desde 1990, señala Helge Drange, profesor de oceanografía en la Universidad noruega de Bergen. "Esto sólo puede entenderse como un efecto combinado de variabilidad natural y calentamiento antropogénico".

Esto ha tenido un gran impacto en los ecosistemas marinos, los peces viajan hacia el norte, en aguas que antes eran demasiado frías para ellos. Por ejemplo, se han encontrado más de 20 nuevas especies de peces en las afueras de Islandia, incluidos tiburones azules y lenguados. Entre tanto, el bacalao ha seguido el agua caliente que fluye alrededor de la punta sur y por la costa oeste de Groenlandia. "Si usted habla con la gente local dicen que es fantástico, porque les viene el bacalao del Atlántico", relata Drange. No obstante, para muchos científicos los cambios en las corrientes oceánicas no son motivo de celebración. Incluso habiendo variabilidad natural, existe la preocupación de que el calentamiento global pueda hacer que las fluctuaciones sean más extremas. Y mientras que algunas especies prosperan en aguas más cálidas, otros que viven en los límites del Ártico, como los osos polares y las focas, encuentran que su hábitat se derrite. "Estamos dirigiéndonos hacia un clima extremo y esto sólo va a ser como una bola de nieve", reflexiona Curry, "creo que lo hemos hecho, realmente hemos golpeado el sistema climático de la Tierra. Y eso dice mucho", dice ella. "Es enorme. Y se han movido en un plazo breve de tiempo, unos 100 años, básicamente, este hecho de que es tremendo". ***

- Adaptado del artículo de AbcNews, de 23/09/09 por Karl Ritter de Associated Press .

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El volumen de datos de los múltiples estudios del cielo, han ido creciendo desde gigabytes hasta los terabytes, en la última década, y crecerá desde los terabytes a decenas (o centenares) de petabytes en la próxima década. Este crecimiento exponencial de nuevos datos disponibles desafía la investigación astronómica eficaz, que requiere de nuevos enfoques.

Hasta ahora, la astronomía ha tendido a abordar estos desafíos en un ambiente informal y de forma específica, junto con los conocimientos especializados necesarios asignados a la e-Ciencia o la ciencia estadística. Sin embargo, vemos un ámbito más extenso que puede promover una visión aún más amplia de esta revolución de datos orientada hacia la investigación astronómica.

Para que la astronomía pueda hacer frente con eficacia y obtenga el máximo nivel, tanto de los actuales como de futuros estudios de los grandes cielos, que faciliten la producción de datos para proyectos, necesitamos nuestros propios especialistas en ciencias de la información. Por tanto, recomendamos la creación formal, el reconocimiento y el apoyo de una disciplina nueva e importante, que nosotros llamamos astroinformática. La astroinformática incluye un conjunto de especialidades, naturalmente relacionadas, con los datos de organización, la descripción de datos, la clasificación de taxonomías astronómicas, conceptos ontológicos astronómicos, minería de datos, aprendizaje automático, visualización, y astroestadística. En virtud de su importancia, se propone que la astronomía integre la astroinformática como una sub-disciplina formal, dentro de los planes de financiación de las agencias, departamentos universitarios, programas de investigación, formación de postgrado y educación de pregrado. Este es el momento de reconocer la Astroinformática como una metodología esencial de la investigación astronómica. El futuro de la astronomía depende de ello.


- Adapatado del artículo en Arxiv.org, 22/09/09
- Artículo completo en .pdf .
- Autor: Kirk D. Borne, de la Universidad de George Mason
- Vía http://www.technologyreview.com/

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Si el sol hubiera nacido cerca del borde de la galaxia, es probable que ni la tierra ni la vida se hubiesen producido. Esto es lo que implica la primera búsqueda de los discos de formación planetaria en las afueras de la Vía Láctea.

Las estrellas situadas en los confines de nuestra galaxia tienen poco oxígeno, silicio o hierro, que son los principales ingredientes de planetas como la Tierra, así que los astrónomos, desde hace mucho tiempo, han puesto en duda que la vida pudiera existir allí. Ahora tienen pruebas sólidas para su pesimismo. Chikako Yasui y Naoto Kobayashi de la Universidad de Tokio, Japón, y sus colegas observaron dos grupos de estrellas muy jóvenes en Casiopea, a 62.000 años luz del centro de la Vía Láctea, en una nube de gas y polvo llamada Digel Cloud 2.

Las estrellas sólo tienen unos 500.000 años. La mayoría de las estrellas jóvenes orbitan en discos de gas y polvo que pueden generar planetas. Pero las observaciones de infrarrojos del equipo revelaron que sólo 1 de cada 5, de las 111 estrellas examinadas, tenían discos.

Yasui y sus colegas, echan la culpa a la escasez de elementos que conforman las partículas de polvo. Normalmente, el polvo bloquea la dañina luz ultravioleta de las estrellas, prolongando la existencia de los discos. Con tan poco polvo, sin embargo, los discos se desintegran rápidamente. Los hallazgos del equipo aparecerán en The Astrophysical Journal.


- Adaptado del artículo de NewScientist, de 26/09/09
- The Astrophysical Journal.
- Imagen: Casiopea, en Wikipedia.

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Las montañas favorecen el crecimiento de nuevas especies, no ofrecen simplemente un refugio a las especies cuyos hábitats tradicionales se están perdiendo.

"Los épocas de mayor diversificación de las especies, coinciden directamente con las épocas de los grandes eventos tectónicos", afirma Catherine Badgley, paleontóloga de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, que presentó los resultados de esta semana en la reunión anual de la Sociedad de Paleontología de Vertebrados , en Bristol, Reino Unido.

Se sabe que las regiones montañosas son lugares con niveles más altos de riqueza de especies que otras zonas. Según los ecologistas, esto se debe a que las montañas ofrecen muy diferentes hábitats en un área geográfica relativamente pequeña. Por ejemplo, mientras que diez km² de llanuras ofrecen sólo un hábitat, la misma área de paisaje de montaña puede proporcionar praderas inclinadas, cumbres y acantilados, y todas con diferentes temperaturas, precipitaciones y vegetación.

En una prolongada observación, se ha visto que las zonas montañosas actúan como refugios para especies que han sido expulsadas de su hábitat normal por las difíciles condiciones ambientales. Un ejemplo típico podría ser las que habitan en las llanuras cercanas a la base de las montañas, un cambio en las condiciones de las llanuras podría significar que las zonas de montaña comiencen a adaptarse mejor a las necesidades de las especies, haciéndolas emigrar. "Las montañas siempre han sido consideradas como lugares de supervivencia por las especies, porque ofrecen terrenos muy diversos", señala Russell Graham, palaeoecologist Universidad Estatal de Pennsylvania en University Park. Intrigados por los mecanismos responsables que hacen de las montañas lugares tan ricos en diversidad, Badgley y su colaborador John Finarelli, también de la Universidad de Michigan, estudiaron las tasas de especiación de las tierras bajas y la riqueza de especies, usaron el registro fósil de las Montañas Rocosas y de las Grandes Llanuras de Norte América. Los fósiles que inspeccionaron databan del período del Mioceno, que comenzó hace alrededor de 23 millones de años y terminó hace unos 5 millones de años. Hallaron que hubo ráfagas de especiación que se desarrollaban sólo en las montañas durante los períodos de actividad tectónica. Descubrieron que durante el resto del tiempo, las tasas de especiación en las dos regiones eran moderadas y similares.

Incidentes aislados Aunque el terreno altamente variado de las montañas ayuda a explicar por qué tantas especies distintas pueden vivir allí, la cuestión de dónde viene tal riqueza de especies nunca se han abordado, explica Badgley. Ella y Finarelli proponen ahora que, como las montañas se levantan por procesos tectónicos de la corteza de la Tierra, las especies que habitan en las montañas quedan aisladas de los demás miembros de la misma especie que viven en más bajas altitudes. En última instancia, este aislamiento conduce a los dos grupos separados de especies. "Nunca habíamos pensado antes en las montañas, como los lugares de nacimiento de las especies", señaló Graham. Sin embargo, las montañas no pueden ser las únicas zonas donde la especiación tiene lugar, explica Elizabeth Hadly, palaeoecologista de la Universidad de Stanford en California. También es posible que las montañas se hayan levantado a partir de las llanuras, y donde había sólo, por ejemplo, 10 especies, la división creada por las recien formadas montañas podría dar lugar a 20 especies únicas en las llanuras, 10 en cada lado de las montañas. Algunas de estas especies, podrán encontrar su camino entre las montañas para contribuir a la mayor diversidad que se observa después de la actividad tectónica. De hecho, añade Hadly, es difícil saber si la evolución de estas nuevas especies sucede en las llanuras, en las montañas, o en ambos a la vez. ***

- Adaptado del artículu en Nature.News, de 25/09/09 por Matt Kaplan
- Society of Vertebrate Paleontology UK.

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25/09/2009
Una vez que un gen se ha transformado en su estado actual, el camino de vuelta se bloquea, según una nueva investigación. Así que volver atrás no es fácil.

"Los biólogos evolutivos, le han dado vueltas a la idea durante mucho tiempo, fascinados por la posibilidad de que la evolución puede ir hacia atrás", señalaba el investigador Joe Thornton de la Universidad de Oregon, del Centro de Ecología y Biología Evolutiva y el Instituto Médico Howard Hughes. "Pero el asunto ha quedado sin resolver, ya que rara vez se conocen las características exactas de nuestros antepasados, o los mecanismos por los que han evolucionado a sus formas modernas". Equipo de Thornton resolvió este problema al mirar la evolución a nivel molecular, donde se podía descifrar las medidas adoptadas por la forma ancestral de una proteína y la de su sucesora. Sus resultados, detallados en la edición de 24 de septiembre de la revista Nature, revela que en grandes escalas de tiempo ciertos bloqueos genéticos hacen casi imposible transformar una proteína moderna a su estado ancestral, incluso existiendo las antiguas presiones ambientales. "Esta es la mejor demostración de las bases moleculares de la irreversibilidad de la evolución que he leído nunca", dijo Michael Rose, profesor de ecología y biología evolutiva en la Universidad de California, Irvine, que no participó en el estudio actual.

Volviendo hacia atrás el reloj genético El equipo analizó el llamado receptor de glucocorticoides, una proteína que se une con la hormona cortisol y regula la respuesta al estrés, la inmunidad y otros procesos corporales en los seres humanos. Sabían que durante una temporada relativamente corta, más de 400 millones de años, este receptor consiguió sus capacidades actuales, que era sensible a otra hormona. Así que, el equipo de Thornton, creó dos formas de la proteína. "Resucitamos la primera proteína que tiene la función moderna justo antes de que tuviera la función ancestral", señaló Thornton. El equipo halló siete mutaciones clave que, en su conjunto, que daban a la antigua proteína su función de actualización. Para averiguar si la proteína moderna entraba en su primera función, los investigadores invirtieron las siete mutaciones clave. "Esperábamos llegar a su antigua función", dijo Thornton; "pero en su lugar tuvimos una proteína muerta. No funcionaba en absoluto. Completamente no funcional".

La irreversibilidad Lo que hay detrás de este fenómeno: tal como evolucionó la antigua proteína, cinco mutaciones hicieron cambios sutiles en la estructura de la proteína que son incompatibles con la forma primordial. "Suponga que usted decora su dormitorio, primero mueve la cama, luego pone la cómoda donde estaba la cama", explicaba Thornton. "Si usted decide mover la cama de nuevo, no puede hacerlo a menos que consiga que la cómoda se vaya al primer sitio". Y añadió: "Las mutaciones restrictivas en el GR (receptor de glucocorticoides) impidió la inversión evolutiva de la misma forma". Este mismo proceso restrictivo no ocurre en escalas de tiempo más corto, como Rose encontró en su investigación. "Lo que se muestra en el estudio es que, en una escala de tiempo mucho mayor (hablamos de más de un millón de generaciones), es mucho más difícil que la evolución pueda revertirse," señaló Rose. "Así es como los evolucionistas explican cosas similares, como la falta de evolución inversa de branquias en las ballenas o delfines. Pasaron demasiadas generaciones desde que los ancestros de los cetáceos tenían branquias funcionales". Thornton espera estudiar la reversibilidad de la evolución en otras proteínas. "Espero que esto sirva como observación sufientemente razonable para entender la irreversibilidad de otros rasgos y proteínas". ***

- Adaptado del artículo de LiveScience, de 23/09/09 por Jeanna Bryner

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Los pueblos generan riqueza y cultura, desarrollan una civilización. Los pueblos y sus gentes relacionan sus saberes y difunden sus conocimientos. Todo este acervo es distribuido y asimilado por cada uno de sus individuos. Más tarde aparecen innovaciones económicas y descubrimientos por parte de estos individuos que retroalimentan el saber y el dinamismo socio-económico y cultural de la sociedad a la que pertenecen.

Esta es la base sobre la que se pronuncia Javier Árias, una especie de pacto no escrito, pero de sacrosanto sentido común, denuncia que "Bajo este punto de vista, el acumulador capitalista no respeta el pacto, apropiándose de bienes que no le pertenecen, estrangulando el reparto o privando a otros de su disfrute. Cuanto más acumula mayor será su delito ya que edifica su patrimonio sobre la base de no restituir las deudas contraídas".

Es cierto, tal vez deberíamos reflexionar acerca de una nueva forma de entender la "propiedad", ese atesoramiento tan falaz que nos descubre un mundo tan injusto.

- Le debo esta reflexión a la lectura del artículo de Javier Árias "Propiedad privada: ¿derecho o robo?, a través del blog Espritualidad y política.

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El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología ha publicado una nueva regla. Esta nueva "regla de medir", está diseñada para ser lo más exacta posible en el mundo nano. Esta nueva herramienta de medición (el estándar de calibración de la difracción de rayos X), contaba con incertidumbres por debajo de un femtómetro. Eso es 0,000.000.000.000.001 metros, o sea, más pequeño que un neutrón.

La nueva regla es de forma delgada y con múltiples capas de chips de silicio de 25 milímetros cuadrados. Cada una es medida y certificada por el NIST, por la separción y los ángulos de los planos de cristal de los átomos de silicio del cristal de base.

La difracción de rayos X, funciona enviando rayos X a través de un cristal, el cual puede ser desde una oblea, de las que se usan para hacer microchips, a una muestra cristalizada de una proteína desconocida, y se observa los patrones que realizan los rayos X al difractar los electrones en el cristal. El espaciado, los ángulos y la intensidad de las líneas del patrón le cuenta al cristalógrafo formado las posiciones relativas de los átomos del cristal, así como sobre la calidad del cristal, la naturaleza de los enlaces químicos y mucho más. Es uno de los caballos de batalla entre las técnicas de la ciencia de materiales y la ingeniería. La versión de precisión y difracción de rayos X en alta resolución, puede ser usado para determinar el espesor, la estructura del cristal, la tensión y la orientación de las finas películas utilizadas en los dispositivos semiconductores avanzados y en las nanotecnologías.

Formalmente, la NIST Standard Reference Material (SRM) 2000, es el "Estándar de calibración para la difracción de Rayos X en alta resolución", esta nueva norma ofrece a los cristalógrafos una muestra para calibrar sus instrumentos de precisión. Esto ha hecho posible el desarrollo de difractómetro de haz paralelo único del NIST, que traza mediciones para los estándares internacionales, y se cree que es el dispositivo de medición angular más preciso de su tipo en el mundo. Este instrumento puede medir un ángulo con una precisión mayor que un arco de segundo, es decir, un 1/3600 de grado.

- Adaptado el artículo en PhysOrg.com, de 22/09/09
- Los detalles referidos están disponibles aquí .
- National Institute of Standards and Technology.

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Usando un método completamente nuevo, los investigadores han demostrado que el alto contenido de oxígeno atmosférico y oceánico hace que el clima sea más frío. En tiempos prehistóricos, la Tierra tuvo dos periodos de grandes aumentos y fluctuaciones del nivel de oxígeno de la atmósfera y los océanos. Estas fluctuaciones también condujeron a una explosión de organismos multicelulares en los océanos, que son los predecesores de la vida tal y como la conocemos hoy en día. Los resultados están publicados en la revista Nature.

Todo el mundo habla de CO2 y otros gases invernadero como causas del calentamiento global y de los grandes cambios climáticos que actualmente estamos experimentando. Pero ¿qué pasa con el contenido de oxígeno atmosférico y oceánico? ¿Qué papel desempeña el contenido de oxígeno en el calentamiento global? Esta cuestión se ha vuelto extremadamente importante. Ahora, el profesor Robert Frei del Departamento de Geografía y Geología de la Universidad de Copenhague, en colaboración con colegas del Departamento de Geología, la Facultad de Ciencias de Uruguay, la Universidad de Newcastle y la Universidad del Sur de Dinamarca, ha establecido que existe una correlación histórica entre el oxígeno y las fluctuaciones de temperatura hacia el enfriamiento global. El equipo de investigadores llegaron a estas conclusiones a través de un análisis de las piedras ricas en hierro, de diferentes lugares alrededor del mundo, cubriendo un período de tiempo de más de 3.000 millones de años. Su descubrimiento fue posible gracias a un nuevo método analítico que el equipo de investigación ha desarrollado. Este método se basa en el análisis de los isótopos de cromo (diferentes variantes químicas del elemento cromo). Resultó que los isótopos de cromo de las piedras ricas en hierro, reflejan el contenido de oxígeno de la atmósfera. El método es una herramienta única, que permite examinar los cambios históricos del contenido de oxígeno de la atmósfera y con ello los posibles cambios climáticos. "Se puede concluir que, el alto contenido de oxígeno en el mar permite que la gran cantidad de vida en los océanos "consuman" el CO2 de los gases de efecto invernadero, y que posteriormente da lugar a un enfriamiento de la superficie de la tierra. A lo largo de la historia, nuestro clima ha dependido del equilibrio entre el CO2 y el oxígeno atmosférico. El CO2 y otros gases de efecto invernadero, son los que calientan el clima.

Pero aún no se sabe mucho acerca del proceso que conduce a la tierra desde un período de clima cálido a una "edad de hielo", a no ser por el importante papel que desempeña el contenido de oxígeno. Por consiguiente, sería interesante tener mucho más en cuenta, el contenido de oxígeno atmosférico y oceánico en una investigación destinada a comprender y abordar las causas del cambio climático actual", explicaba el profesor Robert Frei. Los resultados que el profesor Frei, y su equipo internacional de investigación, han obtenido, indican que ha habido dos períodos en los 4,5 mil millones años de la historia de la Tierra, cuando se produjo un cambio significativo en el contenido de oxígeno atmosférico y oceánico. Un gran incremento tuvo lugar hace entre los 2,45 mil millones años y los 2,2 millones de años. El segundo "empujón" se produjo hace sólo entre 800 a 542 millones de años y llevó a una oxidación de las profundidades oceánicas, y con ello, a la posibilidad de que exista vida en esas profundidades. "Para entender el futuro, tenemos que comprender el pasado. Los dos grandes aumentos del contenido de oxígeno muestran, que por lo menos, la temperatura disminuyó. Esperamos que estos resultados pueden contribuir a nuestra comprensión de la complejidad del cambio climático. No creo que los humanos tengan una gran influencia en el gran proceso de formación del oxígeno a gran escala, o en las inevitables edades de hielo, o en las variaciones de temperatura de que está llena la historia de la Tierra. Pero eso no significa que no podamos hacer nada para frenar la actual tendencia hacia el calentamiento global. Por ejemplo, al aumento de la silvicultura y otras iniciativas, que ayudan a aumentar los niveles de oxígeno atmosférico y oceánico", explica el profesor Robert Frei, que junto con su equipo de investigación, ha trabajado en el proyecto desde hace tres años. ***

- Adaptado del artículo en Selected Science News, de 21/09/09 por Alquimia
- Fuente: Universidad de Copenhague.

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Después de décadas de debate y cuatro años de investigación del cuerpo internacional de científicos de la tierra, se ha aceptado oficialmente trasladar la fecha límite de la era prehistórica del Cuaternario en 800.000 años, informa el Journal of Quaternary Science.

La decisión ha sido tomada por la Comisión Internacional de Estratigrafía (ICS), la autoridad en la ciencia geológica, que ha actuado para poner fin a décadas de controversia declarando formalmente cuando fue el período cuaternario, que abarca tanto la edad de hielo como el momento en que el hombre primitivo empezó a utilizar herramientas.

En el siglo XVIII, la historia de la Tierra se dividía en cuatro épocas, Primario, Secundario, Terciario y Cuaternario. Aunque las dos primeras han sido renombradas como Paleozoico y el Mesozoico, respectivamente, la segunda se han mantenido en uso por los científicos más de 150 años. Ha habido un prolongado debate sobre la posición y el estado del Cuaternario en la escala de tiempo geológico y los intervalos de tiempo que representa.

"Desde hace tiempo, se acordó que el límite del Período Cuaternario se debe colocar con el primer signo de enfriamiento del clima mundial", señaló el Profesor Philip Gibbard. "Lo que hemos logrado es el reconocimiento internacional de una definición de los límites del Cuaternario y del punto fijo que representa un evento natural, el principio de las edades de hielo a escala global".

La controversia acerca de cuándo comenzaba exactamente el período Cuaternario se ha debatido durante décadas, incluidos los intentos en 1948 y 1983. En 1983 el límite se fijó en 1,8 millones de años, una decisión que provocó alegaciones de la comunidad de ciencias de la tierra aduciendo no era una "frontera natural" y que no tenía significado geológico en particular.

Esto había sido muy sentido en la comunidad científica, de que la frontera debería estar ubicada antes, en un momento de mayor cambio del sistema climático del planeta.

"Por razones prácticas, tales fronteras no era tan fácil de identificar para todo el mundo. Este nuevo límite o frontera, de 2,6 millones de años, hace precisamente eso", concluyó Gibbard, "por lo tanto, estamos encantados de finalmente lograr nuestro objetivo de trasladar el límite a este temprano punto".

"La decisión es muy importante para la comunidad científica, en su trabajo de campo", dijo el profesor Chris Caseldine. "Nos proporciona un punto de tiempo geológico, cuando efectivamente movimos una nueva era reconocible climática similar al presente geológico".

- Adaptado del artículo en ScienceDaily, de 22/09/09
- De materiales de Wiley-Blackwell, via EurekAlert!.

- Referencia:
- Cuaternario, en Wikipedia.
- Journal of Quaternary Science.
- Comisión Internacional de Estratigrafía.

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Arqueólogos han encontrado en la antigua ciudad de Troya, en Turquía, los restos de un hombre y una mujer que se cree murieron en -1200, la época de una guerra legendaria, según la crónica de Homero.

Ernst Pernicka, de la Universidad de Tubinga, profesor de la arqueometría, que dirige las excavaciones en un lugar al noroeste de Turquía, dijo que los cuerpos fueron encontrados cerca de una línea de defensa, dentro de una ciudad construida en la Edad de Bronce tardía.

El descubrimiento podría añadir la evidencia de que la zona baja de Troya fue la más grande de lo que se pensaba anteriormente, esto es un cambio en la percepción académica sobre la ciudad de la "Ilíada".

"Si se confirman los restos de -1.200, coincidiría con el período de la guerra de Troya. Estas personas fueron enterradas cerca de un ribazo de tierra. Estamos llevando a cabo las pruebas de radiocarbono, y el resultado puede ser electrizante", señaló Pernicka.

La antigua Troya, situada al noroeste de la actual Turquía, en la desembocadura de los Dardanelos, no muy lejos al sur de Estambul, fue descubierta en 1870 por Heinrich Schliemann, un empresario alemán y arqueólogo pionero, que descubrió el abrupto paso a la ciudad que describe Homero.

También se encontró cerámica junto a los cuerpos, que habían perdido sus partes más bajas, de las cuales se confirmaron la época de -1.200; pero agregó, que la pareja podría haber sido enterrada 400 años más tarde, en un cementerio en lo que los arqueólogos llaman Troya VI o Troya VII, que son las diferentes capas de las ruinas de Troya.

Decenas de miles de visitantes acuden cada año a las ruinas de Troya, donde se encuentra una réplica del enorme famoso caballo de madera, junto con una serie de ruinas excavadas.

- Adatado de Reuters.com, de 22/09/09 por Ibon Villelabeitia
- Imagen: REUTERS/Project Troy/Handout

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El físico, ganador del Premio Nobel, Gerard 't Hooft, dice que los agujeros negros y singularidades del espacio-tiempo no pueden existir en su último modelo del Universo.

Uno de los grandes desafíos de la ciencia moderna es combinar la relatividad y la mecánica cuántica en una única teoría. El mejor esfuerzo actual es una idea llamada Teoría de Cuerdas, una idea nacida del pensamiento cuántico y en la que la gravedad es un subproducto de la complejidad, denominado fenómeno emergente. El problema con este proceso de emergencia, es que agota nuestras ideas intuitivas acerca de la causalidad: todo efecto debe ser precedido por su causa. Al menos, así es como el premio Nobel, el físico Gerard 't Hooft, ve las cosas. Para entender esto correctamente, él ha construido un modelo diferente de realidad que conserva la causalidad y tiene algunos efectos colaterales interesantes. El cambio fundamental de su pensamiento es el de aceptar un nuevo tipo de simetría del universo. Una simetría es la propiedad de un sistema que no se modifica bajo una cierta transformación. Así, por ejemplo, nuestras leyes de la física se derivan de la idea de que deben de permanecer constantes bajo cualquier cambio de posición o dirección en el espacio. Es una idea tremendamente poderosa. Ahora, Hooft dice que, para preservar la idea de causalidad en una teoría de gravedad cuántica tenemos que aceptar la idea de una simetría de escala. En otras palabras, las leyes de la física, son las mismas en todas las escalas. Se introduce también una idea llamada "complementariedad del agujero negro", en el que un observador dentro de un agujero negro ve el universo de una manera diferente a un observador fuera de dicho agujero. Las consecuencias de este pensamiento son profundos. Hooft lo explica así: "Si sumamos éstas, a nuestro conjunto de transformaciones de simetría, los agujeros negros, las singularidades del espacio-tiempo y los horizontes desaparecen". En cambio, mantenemos el concepto de causalidad intacto. Se puede discutir los méritos de este cambio, pero la pregunta importante es si el nuevo universo de Hooft guarda relación con lo que vivimos. Como respuesta, podemos replicar que la existencia de un agujero negro está bien aceptada. Que los astrónomos pueden detectar sus efectos gravitacionales. Y aunque nadie haya observado directamente un agujero negro o la emisión de radiación de Hawking, pocos dudan de las pruebas a su favor. El problema más grave es la noción de la escala invariante en sí misma. Hooft imagina un experimento, en el que de repente te quedes reducido o ampliado por algún factor desconocido dentro de una caja cerrada, ¿qué experimento podría determinar tu nueva escala?

Si las leyes de la física son de escala invariable, sería imposible determinar tu escala con un experimento. Pero supongamos que medimos la posición de una pelota. Seguramente, en nuestro universo, la exactitud de la medición podría ser un buen indicador de su escala, ya que los efectos cuánticos son fácilmente distinguibles de los newtonianos. Hooft parece reconocer esta limitación, admitiendo que "la constante G de Newton, no es de escala invariante en absoluto". Pero eso es el problema de su propia creación. La respuesta de Hooft, a la pregunta de cómo unir la física de lo muy grande con la física de lo muy pequeño, es que no hay diferencia entre ellos. Esto no puede ser tan loco como parece. Las diferencias que vemos podrían ser el resultado de algún otro proceso rompe-simetrías, una especie de ilusión. Pero, ¿cómo ocurre esto? Él dice que la respuesta puede provenir de una mejor comprensión de las vías de información que fluyen a través de su universo. "Obviamente, esto nos deja con el problema de definir exactamente qué es la información y cómo se relaciona con las ecuaciones de movimiento". Hooft, no es el primero en erigirse contra la información. Cuando se empuja hasta sus mismos límites, todas las teorías fundamentales de la física adolecen de nuestra pobre comprensión de la información. No es un eufemismo decir que, el mayor avance de la física debe penetrar en la teoría de la información tanto más que la mecánica cuántica o la relatividad. ***

- Adaptado el artículo en Technology Review, de 22/09/09
Referencia: arxiv.org/abs/0909.3426: Quantum Gravity without Space-time Singularities or Horizons.

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Matemáticos de América del Norte, Europa, Australia y América del Sur, han resuelto los primeros casos de mil billones, de un antiguo problema de matemáticas. El avance fue posible gracias a una ingeniosa técnica para multiplicar números grandes. Los números implicados son tan enormes que si se escribieran sus cifras a mano se extenderían hasta la luna y volverían.

El mayor desafío es que estos números ni siquiera caben en la memoria principal de los ordenadores disponibles, por lo que los investigadores tuvieron que hacer un uso extensivo de los discos duros de estos ordenadores.

Según Brian Conrey, Director del Instituto Americano de Matemáticas, "estos viejos problemas pueden parecer oscuros, pero generan una gran cantidad de investigaciones útiles e interesantes, así como nuevos desarrollos para atajarlos".

El problema, que fue el primero en enunciarse hace más de mil años, se refiere a las áreas de los triángulos rectángulos. El problema es sorprendentemente difícil a la hora de determinar cuáles son los números enteros del área de un triángulo rectángulo, cuyos lados son números enteros o fracciones. El área de dicho triángulo, se llama un "número congruente". Por ejemplo, el triángulo 3-4-5 que los estudiantes ven en la geometría tiene un área de 1/2 x 3 x 4 = 6, por lo que 6 es un número congruente. El número congruente más pequeño es 5, que es el área del triángulo rectángulo con lados de 3/2, 20/3, y 41/6. Los primeros números son congruentes son 5, 6, 7, 13, 14, 15, 20 y 21. Muchos números congruentes eran conocidos antes del nuevo cálculo. Por ejemplo, cada número de la secuencia de 5, 13, 21, 29, 37, ..., es un número congruente. Sin embargo, otras secuencias de aspecto similar, como la 3, 11, 19, 27, 35, ...., son más misteriosos y debe ser revisado individualmente. El cálculo descubre 3.148.379.694 nuevos números congruentes, hasta mil billones. Consecuencias y planes futuros El equipo de Bill Hart señaló que, "lo parte difícil era desarrollar una biblioteca general rápida de códigos de ordenador para hacer este tipo de cálculos. Una vez puestos, no pasó mucho tiempo hasta escribir un programa especializado necesario para este cálculo en particular". El software utilizado de libre acceso, y cualquier persona con un ordenador adecuado puede usarlo para romper el récord del equipo o hacer otros cálculos similares. Además de los avances prácticos necesarios para este resultado, la respuesta tiene también implicaciones teóricas. Según el matemático Michael Rubinstein, de la Universidad de Waterloo, "Hace algunos años, combinamos las ideas de la teoría de números y de la física, para predecir cómo se comportan los números congruentes estadísticamente. Me complace comprobar que nuestra predicción era bastante precisa". Fue Rubinstein quien desafió al equipo a intentar este cálculo. El método de Rubinstein predice entre 800 mil millones números congruentes hasta unos mil trillones, esta predicción se podría comprobar si los equipos estuvieran dotados con un disco duro lo suficientemente grande. Historia del problema El problema de los número congruentes fue declarado por el matemático persa Al-Karaji (953 - 1029). Su versión no suponía triángulos, sino que se expresaba en términos de números cuadrados, números que son cuadrados de números enteros: 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, ..., o cuadrados de números racionales: 25/9, 49/100, 144/25, etc. Él se preguntaba: Si para cualesquiera números enteros n existe un cuadrado a2, entonces ¿a2-n y a2+n son también cuadrados? Cuando esto sucede, n se llama número congruente. El nombre viene del hecho de que hay tres cuadrados que son congruentes al módulo n. A Al-Karaji le influyo enormemente la traducción al árabe de las obras del matemático griego Diofanto (210 - 290), que planteaba problemas similares.

Se progresó un poco en los siguientes mil años. En 1225, Fibonacci (de la "sucesión de Fibonacci"), demostró que los números 5 y 7 eran congruentes, y declaró, pero no demostró, que el 1 no es un número congruente. La prueba fue proporcionada por Fermat (de el "último teorema de Fermat") en 1659. En 1915, los números congruentes menores de 100 ya habían sido determinados, y en 1952, Kurt Heegner, introdujo profundas técnicas matemáticas en esta materia y demostró que todos los números primos, en la secuencia de 5, 13, 21, 29, ..., son congruentes. Sin embargo, para 1980 todavía había unos pocos casos, menores de 1.000, que no habían sido resueltos. Los modernos resultados En 1982, Jerrold Tunnell, de la Universidad Rutgers, hizo progresos significativos mediante la explotación de la conexión (Heegner fue el primero en usarlo) entre los números congruentes y las curvas elípticas, objetos matemáticos para los que hay una bien establecida teoría. Él halló una sencilla fórmula para determinar si un número era o no, un número congruente. Esto permitió que los primeros miles de casos se resolvieran rápidamente. Una cuestión es que la plena validez de su fórmula depende de la veracidad de un caso particular, de uno de los problemas pendientes en las matemáticas, conocido como la Conjetura de Birch y Swinnerton-Dyer. Esta conjetura es uno de los siete Problemas del Milenio, planteados por el Instituto Clay de Matemáticas, con un premio de un millón de dólares. Los cálculos Resultados como estos, son vistos a veces con escepticismo, debido a la complejidad de llevar a cabo cálculos tan grandes, y a la posibilidad de errores ya sea del ordenador o bien de la programación. Los investigadores tomaron especial cuidado en verificar sus resultados, haciendo el cálculo en dos ocasiones, en equipos diferentes, y usando diferentes algoritmos, escritos por dos grupos independientes. El equipo de Bill Hart (Universidad de Warwick, en Inglaterra) y el de Gonzalo Tornaria (Universidad de la República, en Uruguay), utilizaron el ordenador "Selmer" de la Universidad de Warwick. Selmer está financiado por el Engineering and Physical Sciences Research Council del Reino Unido. La mayor parte de su código se escribió durante un taller en la Universidad de Washington, en junio de 2008. El equipo de Mark Watkins (Universidad de Sydney, en Australia), David Harvey (Courant Institute, New York University, en Nueva York) y de Robert Bradshaw (Universidad de Washington, en Seattle) usaron el ordenador "Sage", de la Universidad de Washington. Sage es un proyecto financiado por la National Science Foundation de EE.UU. El código del equipo fue desarrollado durante un taller, en el Centro de Ciencias de Benasque Pedro Pascual, en Benasque, España, en julio de 2009. Ambos talleres financiados por el Instituto Americano de Matemáticas, a través de una beca del Focused Research Group de la Fundación Nacional de Ciencias. ***

- Adaptado del artículo en EurekAlert! de 22/09/09 por Estelle Basor
Referencia:
- Congruencia, en Wikipedia.
- American Institute of Mathematics .
- Instituto Clay de Matemáticas.
- Centro de Ciencias de Benasque Pedro Pascual.
- Fundación Nacional de Ciencias.

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Investigadores del Departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid están dedicando sus esfuerzos al desarrollo de un modelo que permita la comprensión del fenómeno que dio lugar al Big Bang.

La teoría del Big Bang describe correctamente la evolución del Universo desde una pequeña fracción de segundo hasta la actualidad. Sin embargo, no es capaz en sí misma de explicar el propio Big Bang, el origen de toda la radiación y la materia que permean el Universo. Las modernas teorías cosmológicas proponen que el Universo primitivo se expandió aceleradamente gracias a un proceso conocido como Inflación cósmica, un período en el que una enorme densidad de energía actuó como motor de la expansión.

Al finalizar el proceso inflacionario, el Universo quedó vacío de partículas, y la única energía remanente era la del campo responsable de la propia Inflación. Pues bien, se denomina Recalentamiento al proceso que ocurre justo al finalizar la etapa inflacionaria, en el que la energía responsable de la Inflación se convierte en toda clase de partículas elementales, las cuales constituyen la materia y la radiación que observamos en el Universo. El problema es que aún se desconoce la naturaleza del Inflatón - el campo responsable del proceso inflacionario - y, desafortunadamente, el Recalentamiento depende crucialmente de conocer los detalles de dicho campo.

Aunque se desconocen las características del Inflatón, se supone que su dinámica está determinada por procesos de altas energías descritos por la física de partículas. En estos momentos se están realizando experimentos de colisiones de partículas a altas energías en grandes aceleradores como el LHC en el CERN (Ginebra), en búsqueda de los constituyentes fundamentales de la naturaleza y, en particular, del último eslabón del Modelo Estándar de Partículas, el bosón de Higgs.

El Higgs es un campo escalar cuya existencia es una suposición de la teoría que aún no ha sido confirmada y, en particular, se desconoce si su interacción gravitacional es igual a la del resto de las partículas. Utilizando dicha libertad, recientemente un grupo de la Universidad de Lausanne (Suiza) propuso un modelo en el que el Higgs podría ser responsable de generar la Inflación cósmica, siempre que éste poseyera un acoplo gravitacional no estándar. De esta manera, encontraron una correspondencia entre las recientes observaciones cosmológicas y los inminentes experimentos del CERN. En concreto, las propiedades estadísticas de las anisotropías observadas en el fondo de radiación imponen restricciones sobre la masa del bosón de Higgs, lo que podría ser testado en el LHC. Las conexiones entre el Universo primitivo y los experimentos de partículas son muy valiosas pues permiten acotar mejor las teorías físicas sobre el origen del Universo.

En un trabajo reciente, publicado en la revista americana Physical Review D, el grupo de investigación compuesto por Daniel G. Figueroa, Javier Rubio y Juan García-Bellido, del Departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, estudió las consecuencias que dicho modelo tendría para el origen de la radiación y la materia en el Big Bang. Al final del proceso inflacionario, el campo del Inflatón - el Higgs en este caso -, terminaría convirtiendo su enorme densidad de energía en radiación y materia, la cuál alcanzaría más tarde el equilibrio térmico. Dicho proceso de creación de partículas, es muy complejo de tratar matemáticamente y, a partir de un cierto momento, el problema debe ser introducido en un ordenador.

La investigación llevada a cabo por este grupo ha consistido precisamente en desarrollar el formalismo matemático y la fenomenología física del proceso, hasta el momento, en el cuál la evolución del plasma de partículas creado se vuelve demasiado complicada como para seguir tratándola analíticamente. Estos investigadores han sido capaces de calcular cuál es la distribución de energía de todas las partículas del Modelo Estándar creadas en este proceso. Pero aún queda por saber cómo ese plasma de partículas, que está fuera del equilibrio, evoluciona en el tiempo hasta que las distribuciones de todas las partículas adquieren una temperatura común. Cuando se alcanzase dicha temperatura, ese momento representaría el comienzo de la evolución térmica del Universo descrita por la teoría del Big Bang.

Puesto que se conocen todas las interacciones del Higgs con el resto de partículas elementales, en principio se debería ser capaz de entender dicho fenómeno de termalización, y predecir así el instante en la evolución del Universo en el que éste adquirió una temperatura común por primera vez. Si se consigue entender dicho proceso, se habrá comprendido de dónde ha salido toda la materia y la radiación del Universo. Lo impresionante de este nuevo modelo es que, al proponer que el campo del inflatón es el bosón de Higgs, se pueden contrastar las predicciones que hace el modelo sobre el recalentamiento del Universo primitivo, con las observaciones cosmológicas y los datos de los aceleradores de partículas.

- Artículo publicado en Plataforma SINC, de 21/09/09
- Fuente: Universidad Autónoma de Madrid (UCCUAM).

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